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供热管网水力平衡失调的表现及原因

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发表于 2017-5-17 16:01:42 | 显示全部楼层 |阅读模式

供热管网水力平衡失调的表现及原因

       摘要:近几年来,我国城市的集中供暖事业又了迅猛发展,然而供热系统在实际运行中存在诸多问题,水力失调便是其中的突出问题。所以保证供热管网的水力平衡是供暖设计工作中的一个重要环节。本文归纳了供热管网水力平衡失调的表现及原因,对目前国内普遍采用的几种调节方法进行了比较,并提出了供热管网水力平衡的保证措施。

  关键词:供热管网,水力失调,水力平衡,调节

  前言

  供热管网的水力平衡十分关键,她决定着系统运行效果的好坏,一般来说水力平衡的调节工作是在系统运行之前完成,这是系统正常运行的基本保障,也是节能运行的前提条件。但由于种种原因,水力平衡难以实现,尽管各种调控设备已应用了很多年,水力失调依然普遍存在。

  一、供热管网水力平衡失调的表现及原因

  (一)供热管网水力平衡失调的表现

  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。

  (二)供热管网水力平衡失调的原因

  1、实际施工与设计存在偏差

  工程设计人员在进行供热工程设计时,已经进行了精确的管网水力平衡计算,选定了适当合理的管径,但是由于施工人员在实际施工中没有严格按照设计图纸要求和施工规范进行安装施工,造成实际施工情况和理论设计之间出现较大偏差。这些人为因素都将造成水力失调。

  2、设计人员设计时存在设计不合理的问题

  工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据,而实际管材的数值与标准是有差别的。设计图纸中采取的管网管径普遍偏大,造成管网建成后近端用户和远端用户的水力不平衡问题非常突出,近端用户供热系统水流量远大于设计流量,远端用户供热系统水流量远小于设计流量已必须通过管网的初调节才能使近端用户和远端用户趋于平衡。

  3、供热管网的老化

  供热管网长期运行中有部分管网附件(阀门)会出现磨损,甚至失灵,供热管网的锈蚀、结垢严重,使管网阻力系数增大。破坏管网原有平衡,供热管网的“跑冒滴漏”也同样会造成水力的失调。

  4、供热系统改造时的随意性

  在供热系统维修、改造时,忽视系统的设计工况,随意改变管道的敷设线路、管径,改变系统的连接方式,随意加设管道阀门,以普通闸阀代替调节阀。

  5、个别用户的偷窃行为

  个别热用户偷窃系统供热用水、擅自改动室内管线布置、擅自对室内的散热器加片等情况。这些都将增大管网的阻力系数,加大管路实际流量与理论设计流量的偏差,对供热管网的水力工况产生很大影响。

  二、国内供热管网水力平衡调节的方法

  (一)温差法

  此法是利用在用户引入口安装压力表温度计,对系统进行初调节。

  首先使整个系统达以热力稳定。为提高系统初调节的效果,可使网路供水温度保持60℃以上的某个温度不变化。若热源的总回水温度不再变化,就可以认为整个系统已达到热力稳定。此时记录下热源的总供水及回水温度和所有热用户处回水压力和供、回水温度。

  先调节供回水温差小于热源总供回水温差的热用户,并按照用户的规模大小和温差的偏离程度大小,确定初调节次序。先对规模较大且温差的偏离也较大的热用户进行调节。根据经验对其用户引入口装置中的供水或回水阀门进行节流。待第一轮次调节完毕系统稳定运行几小时后。再重新记录总供水温差及各用户入口处供回水压力及温度进行下一轮的调节。

  该调节方法调节周期时间长,需要反复进行,它适用于保温较好的网络。如果网路保温较差,网路供水的沿途温降较大,则对于供水温度较低的热用户,或室内供暖系统水力不平衡的用户将较差,可能出现新的水力失调。但此调节方法属于粗调,调节效果不准确。

  (二)比例法

  此法是利用两台便携式超声波流量计,或可测得流量的阀门(如平衡阀新型入口装置)及步话机(用于调节时人员之间的联系)来完成的,比例法的基本原理为如果两条并联管路中的水流量以某比例流动(例如1:2),那么当总流量在+30%范围内变化时,它们之间的流量比仍然保持不变(1:2)。但用比例法调节时相互间不易协调,对操作人员素质要求较高,并需要两台相同的流量计,初投入较大。

  (三)CCR法

  CCR法是在严格的对全系统阻力分析计算的基础上,对全系统实行一次调整的新方法,它由采集数据,计算机计算和现场调整三步构成。CCR法的基本思路是先测出被测管网现状的各管段阻力数S值,再根据所要求的各支路流量计算出各调节阀所相应的开度,最后根据计算结果一次将各调节阀调节到所计算的开度,使系统达到所要求的分配流量,此方法相应的初投资较大。而且测量各管段实际阻力数S值不容易。但降低了运行费用,是未来发展的

  方向。

  (四)综合调节法研究

  我们分析了以上各调节方法的优缺点,在此提出了一种新的调节方法,此方法具有比例法和CCR法的一些特点,因此称做综合调节法。综合调节法有两种调节形式,一种是在管网的设计阶段通过计算为使支管线及各热用户水力平衡选取适当管径的截止阀(截止阀与管径相同或小几号)及相应的开启度管网投入运行后,按计算结果将截止阀一次调节完成。可实现管网的初平衡。在管网精细调节时,需要在热用户入口处或支管线上装设流量测孔,并配备一台便携式水力平衡测试仪(该仪表可测流量与温度)通过流量测试、计算、再调节,从而实现管网的最终水力平衡。

  此方法先将管网的设计参数及管网安装竣工后的管网有关数据输入计算机,计算出各管段设计阻力数s值,根据各支路所设计的流量、阀门阻力特性数S与阀门开启高度Y的拟合方程式,(据大量截止阀的实验研究得出的s=f(G·Y)关系)通过计算机程序计算并调节,最后使系统达到所要求的流量分配。



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