關(guān)于平衡閥在供熱系統中的應用

　　在供熱閉式系統中，合理的應用平衡閥有利于供熱管網(wǎng)的水力工況平衡，從而達到節能的目的�，F從平衡閥對供熱系統的流量、壓差的關(guān)系的敘述，使平衡閥應用更加合理，最大程度的發(fā)揮節能的作用。

1、我國供熱系統現狀

　　1.1、供熱系統水力工況失調，造成熱用戶(hù)冷熱不均，部分室內溫度偏高又無(wú)法自主控制;

　　1.2、低溫大流量運行，輸送能耗、管道散熱損失及管道投資均巨大;

　　1.3、供熱系統過(guò)于龐大，不易控制，不利節能;

　　1.4、無(wú)法實(shí)現按建筑物功能分時(shí)、分區、分溫功能;

　　1.5、無(wú)法實(shí)現更加精確的氣候補償。

　　常規情況下供熱系統都是閉式管路系統、異程式系統。根據流量與阻力損失關(guān)系的公式：

△P=SG2

　　△P—壓差或稱(chēng)阻力損失;S—管段或系統的阻力系數;G—管段或系統的流量。

　　可知，流量和阻力是相關(guān)參數，流量和阻力的調控互為手段和目的。流量變化必然導致壓力的變化;S值不變的系統，壓差的變化必然起因于流量的改變。

　　對于供熱系統管道的設計，設計人員均按照規范采用控制經(jīng)濟比摩阻、控制流速的方式選擇管徑，在支線(xiàn)井、入戶(hù)井室內設置關(guān)斷閥門(mén)。運行初期，很少有相關(guān)人員進(jìn)行管網(wǎng)調試，事實(shí)上由于調整一個(gè)閥門(mén)就會(huì )引起連鎖反映，調整的工作量也是非常繁重。因此根據外網(wǎng)特性曲線(xiàn)△P=SG2，由于并聯(lián)的近端支路S值遠小于設計值，造成總S值遠小于設計值，熱力站循環(huán)水泵在小揚程大流量工況下運行，使水泵在大軸功率，低效率點(diǎn)運行。嚴重時(shí)可能出現軸功率大于電機銘牌功率，電機超額定電流，直至燒電機事故發(fā)生。整個(gè)熱網(wǎng)造成近端戶(hù)內溫度高，而遠端用戶(hù)熱量不足。造成的情況我們時(shí)�？梢杂龅�。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)經(jīng)過(guò)調研發(fā)現使得運行崗位工作者常對一些水力工況失衡現象形成誤解：

　　1)水泵出力不足，水泵實(shí)際揚程小于銘牌揚程，導致遠端過(guò)不去水。實(shí)際上是由于近端支線(xiàn)阻力小、流量大，造成遠端流量小，水泵工作點(diǎn)偏移在大流量、小揚程、低效率的工作點(diǎn)。

　　2)鍋爐或換熱器阻力大，所有鍋爐或換熱器廠(chǎng)商標稱(chēng)阻力都遠小于實(shí)際阻力。實(shí)際上總循環(huán)水量的加大必然導致鍋爐換熱器等阻力加大。水流量增大40%，阻力增加100%。

　　3)鍋爐出力不足。實(shí)際上流量加大后供回水溫差不可能更大。當然煤質(zhì)和風(fēng)系統不正常也可能造成鍋爐出力問(wèn)題。

2、熱網(wǎng)的初調節和平衡閥的使用

　　水力工況平衡是指流量的合理分配。在供熱系統中水是熱載體介質(zhì)，水流量的合理分配是熱力工況平衡的基礎。供熱系統設計人員在進(jìn)行水力工況計算時(shí)是在各分支流量為設計值的假定下進(jìn)行的。由于管道的并聯(lián)支路較多，使得運行中實(shí)現設計工況的水力平衡幾乎是不可能的。這樣勢必造成近端阻力系數不能達到設計理想狀態(tài)，形成近端流量過(guò)大，遠端流量不足的失調現象。

　　根據設計工況而形成的水壓圖是熱網(wǎng)調節的理想工況，在實(shí)際運行中為了達到水壓圖的設計工況，供熱系統的近端必須設置閥門(mén)平衡調節而形成。用閥門(mén)調節近端管路阻力的過(guò)程是增加近端管道S值，以達到設計的阻力值。平衡阻力的閥門(mén)若采用平衡閥將大大的降低熱網(wǎng)調節的難度，并且在水力工況不改變的情況下，熱網(wǎng)無(wú)需調整。

　　平衡閥的選擇計算包括：流量特性的選擇和平衡閥口徑的選擇。

　　2.1、平衡閥流量特性、平衡閥的阻力應為系統總阻力的10%~30%之間，平衡閥應參照水壓圖進(jìn)行;

　　對于同口徑的平衡閥，應優(yōu)先選擇阻力較大的;

　　為增加平衡閥阻力占系統總阻力的百分比，可適當選擇比管道直徑較小口徑的平衡閥。

　　2.2、平衡閥口徑的選擇計算

　　平衡閥流量系數Kv的計算公式：

Kv=316Q(/△P/ρ)

　　Q流量：m3/h;P壓差：Pa;ρ水的密度：g/cm3;

　　在一般的供熱系統中平衡閥的前后壓降在3kPa(末端用戶(hù))到300kPa(近端用戶(hù))之間，通過(guò)平衡閥廠(chǎng)家提供的不同口徑的流量系數Kv用3kPa的最不利壓降△P帶入公式即算出該口徑平衡閥的最小可通流量(在全開(kāi)時(shí))若其值等于、大于設計流量，則該口徑平衡閥選擇合適。為了提高平衡閥的調節精度，節省投資，一般要求所選閥門(mén)的設計開(kāi)度在60%~90%之間。建議根據Kv值在開(kāi)度75%地方選定閥門(mén)。

　　平衡閥可安裝在供水管路上，也可安裝在回水管路上(每個(gè)環(huán)路中只需安裝一處)。對于熱力站的一次環(huán)路側來(lái)說(shuō)，為方便平衡調試，建議將平衡閥安裝在水溫較低的回水管路上�？偣苌系钠胶忾y，宜安裝在供水總管水泵后(水泵下游)，以防止由于水泵前(閥門(mén)后)壓力過(guò)低，可能發(fā)生水泵氣蝕現象。但是對于大型直聯(lián)管網(wǎng)，供熱半徑很大，外網(wǎng)供回水壓差很大，對平衡閥安裝位置應作特殊考慮。

　　例如某供熱管網(wǎng)外網(wǎng)供回水壓差52m水柱，考慮散熱器耐壓能力，末端回水壓力設定為0.35MPa(35m水柱)，前端回水壓力僅為0.10MPa(10m水柱)，而前端供水壓力高達0.62MPa(62m柱)，如果平衡閥安裝在回水管上，被控用戶(hù)的回水壓力可能接近0.6MPa，必將造成散熱器的壓力破壞;如果平衡閥安裝于供水管上，近端用戶(hù)的供水壓力只有十幾米水柱必然導致運行倒空。因此從設計上應采取供回水都安裝閥門(mén)的方案，具體作法是入戶(hù)口供水管安裝自力式流量控制閥，在地形高差不超出10m的建筑群的分支回水管上安裝手動(dòng)的平衡閥。這里自力式流量控制閥負責控制分配流量;手動(dòng)平衡閥調整壓力，使閥前壓達到0.25MPa的滿(mǎn)水運行工況。自力式流量控制閥只依據流量大小“盲目”控制壓力，如果安裝回水管上，不待手動(dòng)調整壓力，已經(jīng)出現壓力破壞事故。自力閥安裝在供水上未手動(dòng)調整壓力時(shí)，可能出現運行倒空而影響供熱效果，不可能發(fā)生事故。

　　2.3、平衡閥的性能與用途

　　原有供熱系統是一種平均分配的供熱模式，這種供熱模式一般采取定流量的質(zhì)調節供熱方式。而供熱的趨勢是按需供熱，按熱計量收費，即熱用戶(hù)可以根據需要調整室內的供熱溫度。根據這兩種供熱模式，我們可以確定前一種為靜態(tài)水力平衡或失調;后一種模式為動(dòng)態(tài)水力平衡或失調;靜態(tài)水力失調是穩態(tài)的、根本性的，是系統本身所固有的，是當前我國供熱系統中水力失調的重要因素。通過(guò)在管道系統中增設靜態(tài)水力平衡設備(水力平衡閥)對系統管道特性阻力數比值進(jìn)行調節，使其與設計要求管道特性阻力數比值一致，此時(shí)當系統總流量達到設計流量時(shí)，各末端設備流量均同時(shí)達到設計流量，系統實(shí)現靜態(tài)水力平衡。

　　動(dòng)態(tài)水力失調是動(dòng)態(tài)的、變化的，它不是系統本身所固有的，是在系統運行過(guò)程中產(chǎn)生的。通過(guò)在管道系統中增設動(dòng)態(tài)水力平衡設備(流量調節器或壓差調節器)，當其它用戶(hù)閥門(mén)開(kāi)度發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)水力平衡設備的屏蔽作用，使自身的流量并不隨之發(fā)生變化，末端設備流量不互相干擾，此時(shí)系統實(shí)現動(dòng)態(tài)水力平衡。

　　由此可以得出結論，平衡閥并不是萬(wàn)能的，在動(dòng)態(tài)水力失調中必須使用動(dòng)態(tài)水力平衡設備。而平衡閥具有造價(jià)低，元件使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，對支路不多的小型管網(wǎng)也可方便進(jìn)行水力工況平衡。