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技术|集中供热系统水力平衡调节的一些问题分析

作者:admin 发布日期:2019/6/20 关注次数: 二维码分享

集中供热系统热网水力平衡调节的一些问题原因分析和解决办法:

1.集中供热系统形式多种,但离不开三大过程:

1)能热转换过程—由热源系统完成

2)热量输配过程—由室外系统完成

3)热量散发过程—由室内系统完成

2.室外系统水力平衡是热量输配过程的基本保障:

室外系统的水力平衡决定着整个系统运行效果,也是节能运行的前提条件。但由于种种原因,水力平衡很难真正实现,尽管各种技术措施和调控设备已推广应用了很多年,水力失调仍然普遍存在。其根源首先是人们对这个问题的认识不足,重视不够;其次是缺乏可靠有效的技术设备,而现有技术设备的实用性和可靠性有待提高。希望以下的讨论能引起业内领导和同行对水力平衡问题的重视,同时也希望大家选用可靠简单有效的调控设备,根除水力失调问题,在提高供热质量的同时,降低能耗,实现节能运行。

3.水力失调的表现:

在集中供热系统的室外管网中,水力失调主要表现是:各个环路的流量输配不均衡,致使各个用户的室温冷热不均,距循环泵较近的室温偏高,用户被迫开窗散热,大量热能流失;距循环泵较远的用户却因室温偏低经常投诉,甚至拒交采暖费;另外一些问题也和水力失调密切相关,例如系统在大流量小温差的工况下运行,锅炉或换热器等热源设备难以达到其额定出力,投入运行的设备超过实际负荷的需求,水泵的工作点偏离高效区,能量输配效率低,无法进行整体调控和节能运行,燃料和输热电能的消耗过高等等,水力失调已成为集中供热系统中普遍存在又难以治愈的顽疾。

4.水力失调是先天性的弊病:

室外管网一般都是异程系统,在异程管网中的循环水,从循环泵流经各个环路的路程不同,阻力就不同,所需的动力也不同。而循环泵提供的动力呈现两极分化的趋势,不利环路的路程长,阻力大,所需的动力,却处在管网中动力的位置,流量甚至不足额定值的30%。而路程越短的环路其阻力也就越小,其中阻力的环路,反而处在离循环泵、动力的位置,流量超额数倍的很常见;如果不采取有效的措施,准确地匹配各个环路的阻力差,水力失调是不可避免的。因此,它是系统先天性的弊病。

5.仅靠设计计算难以保证水力平衡:

通过对室外管网系统进行整体设计计算,仍难以克服水力失调,这是因为设计者要加上保险系数,还要为系统扩容预留余量,无法准确地以不利环路的阻力去匹配其它环路的阻力,只能尽量减少各个环路的阻力,而这样做的结果只能使有利环路更加有利,不利环路仍然不利。此外,计算数据与实际状况的误差、施工的误差和变更也是造成水力失调的重要原因。

6.稳态系统具有动态失调的因素:

各环路的阻力固定不变的管网系统是稳态系统或静态系统,而稳态系统的逐年扩容改造,也是产生水力失调的重要原因,不仅失去原有的设计依据,也失去了原来调试过的稳态水力平衡,因此,逐年扩容的管网系统具有动态因素,必须采用动态调控设备才能有效根除水力失调弊病。

7.动态失调的成因:

各环路的阻力经常调节变化的系统是动态系统,动态失调是指动态系统中某些环路的阻力变化时,也就是这些环路中的调控设备动作时,对其它环路所产生影响造成的失调。据了解到系统实行分户热计量安装温控和热计量设备后,原来的稳态系统就变为动态系统。如果没有动态调控设备,当某些用户主动调节用热量或散热器恒温阀自动动作时,就会干扰其它环路的用热量,严重的还会产生振动和噪音。这种失调弊病不是先天性的,是在各环路的调节过程中产生的,必须采用动态调控设备加以控制和消除,否则系统将难以正常运行。

8.动态系统中也存在稳态失调的因素:

假设在短时间内系统中全部用户都需要较大的流量时——例如室外气温骤降时,或者供水温度不足时——所有恒温阀将开到大,此时,若不对有利环路的大流量加以限制,不利环路将得不到足够的流量,因此,动态系统也要注意防止稳态失调。

9.稳态调控设备难以满足使用要求:

稳态调控设备也可称为定阻力设备,包括节流孔板、普通阀门、调节阀、平衡阀等。它们共同的特点是:通过人工调节设定其开度,匹配各个环路的阻力,消除剩余压头,以实现水力平衡。其中,节流孔板的阻力设定后无法调节,而普通阀门和调节阀的阻力虽然可以调节,却没有定量的手段,所以它们基本无法使用;平衡阀可以借助其专用仪表,通过手动定量调试来匹配管网系统中各个环路的阻力,使系统实现水力平衡,但它的调试比较繁琐,管网系统越大,调试也越困难;当管网系统扩容后,其阻力特性改变,又需重新进行调试;而且平衡阀的调试效果因人而异,其系统稳定性也每每不同。因此平衡阀难以满足使用要求。

10.动态调控设备必不可少:

动态调控设备也可称为自力式变阻力设备,这种设备的厂牌很多,其原理相同,结构多种多样,主要包括自力式流量控制阀、自力式压差控制阀等。它们无须外力驱动,能够根据阀门前后(或系统)压差的变化自动调节阀门的阻力,保持流量或压差的恒定,流量或压差还可以随时设定调整。变阻力设备适用于动态系统中克服动态失调,也可用于稳态系统克服稳态失调。

热网水力失调分类:

1.静态水力失调

静态失调是管网设计、施工、布局配置不合理造成的水量承载能力及阻力不平衡导致的水力失调,从而使系统各用户的实际流量与需求流量不一致,引起系统的水力失调。静态水力失调是供热管网系统出现的范围广的一种失调状态。

2.动态水力失调

当用户阀门开度变化引起水流量改变时,其它用户的流量也随之发生改变,偏离设计要求流量,从而导致的水力失调,叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的,它不是系统本身所固有的,是在系统运行过程中产生的修正水力失调的方法、设备既然水力失调是普遍存在的就要想办法进行矫正。矫正的方法就在管网各个分支节点加装调节阀(平衡阀)对流量进行调节,压大放小。
平衡阀样式很多,主要分为静态平衡阀和动态平衡阀。

静态平衡阀调节方法

静态平衡阀结构简单、造价低,调节就是转动手轮,左开右关。平衡阀上有刻度线或数字指示。
平衡阀上的两个小铜件是压力测量接口,用来连接压力测量仪表测量平衡阀两端压差或者连接一些智能仪表直接测量流量。但是实际应用很少,主要是这些仪表测量流量不准确可信度低。

自力式动态平衡阀原理和调节方法

常见的自力式动态平衡阀有两个阀瓣,一个手动一个自动。手动阀瓣调整确定流量,当阀门入口压力变化时自动阀瓣会在压力的作用下动作,关小或开大阀门间隙以保持流量的不变。所以动态平衡阀能够在一定压力范围内保证区域流量不受外部压力变化的影响。自力式动态平衡阀也有多种型式,原理都是利用介质压力或流量变化驱动执行机构改变阀门开度达到保持流量不变的目的。

全网水力平衡调节前的准备工作

1、调查全网管线布局情况,查明各分支节点设备配置情况,如:是否配置平衡阀、流量表、温度表、压力表等。

2、按热网供热总面积及各分支所带供热面积,计算各调节节点所需流量。供热面积较大的要绘制布局图,标注管线分支节点、节点设备及节点所需流量。

3、制定调节方案,准备调节使用工具,如:超声波流量计、红外测温仪、手电筒、便签或贴纸、记录本等。有必要有条件的应该准备对讲机。

全网重调要从冷态调节开始

1、首先全开各节点及用户端调节阀、截止阀,使管网恢复到初始状态。

2、启动循环泵运行几小时,系统运行达到稳定状态后读取或测量总回水、区域分支及各楼栋分支节点流量、做好记录并比对各分支节点实际流量与计算所需流量的差距,以此作为粗调的依据。

3、调节从锅炉房或换热站分水器开始由近及远。以总流量按面积比例分摊到各分支节点的流量为依据,反复调整各节点平衡阀使其流量达到或接近计算流量。调整时开始的近端节点,流量设定要比计算流量稍小些,差距根据初测远端流量偏差情况确定, 偏差大的近端调整多压、偏差小少压。冷态调整属于粗调,如果有热计量表的可以调整到入户节点。没有计量表的调整到单元入口节点就可以了。

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