平衡閥在供熱系統運行調節中的運用

　　水力失調是影響供熱質(zhì)量的因素之一。供熱系統運行中，因水力失調造成的距離熱源遠近或樓層上下的不同用戶(hù)出現過(guò)冷或過(guò)熱等異�，F象，運用平衡閥調節，達到了設計的水力工況，保證了供熱系統的穩定性。

　　水力失調是影響供熱質(zhì)量的因素之一。隨著(zhù)國家對節能和環(huán)保的重視，城市采暖中市政集中供熱已是方向和趨勢。近年來(lái)，房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，住宅小區的供熱范圍也不斷增加，達到幾十萬(wàn)m2已不鮮見(jiàn)。但同樣，其造成水力失調等異�，F象也將更為突出。特別是集中供熱分戶(hù)計量改革政策的實(shí)施，供熱質(zhì)量直接影響著(zhù)人民的生活水平和收費計量的落實(shí)，因此供熱系統運行調節必須足夠重視。

1、供熱系統運行工況分析

　　水力工況是指系統管網(wǎng)各點(diǎn)的壓力、流量及壓差。水力平衡表現為各用戶(hù)流量的合理分配。供熱管網(wǎng)中，水是熱載體介質(zhì)，流量的合理分配是熱力工況平衡的基礎。水力工況的計算是系統設計時(shí)各用戶(hù)流量在理論狀況下確定的，由于管材及最高流速的限制，導致系統管道特性阻力數比值與設計要求的管道特性阻力數比值不一致，這是系統本身所固有的。供熱系統是一個(gè)復雜的水力系統，各環(huán)路之間的水力工況相互影響，相互制約。運行中，任何一個(gè)用戶(hù)的流量發(fā)生變化都將引起其他用戶(hù)的流量隨著(zhù)發(fā)生變化，系統中各個(gè)用戶(hù)的流量將重新分配，從而使各用戶(hù)的實(shí)際流量與計算流量不相一致，引起水力失調，產(chǎn)生冷熱不均的現象。供熱系統的水力工況是水泵的輸出壓力工作曲線(xiàn)與外網(wǎng)特性曲線(xiàn)交匯形成的。供熱系統的水壓圖是系統安全可靠運行和確定最佳運行點(diǎn)的外網(wǎng)壓力工況的理論表現。供熱系統投入運行，由于循環(huán)水泵特性曲線(xiàn)比較平緩，其總壓力降的變化很小，而且外網(wǎng)特性曲線(xiàn)一定，所以，運行中水力工況的調整過(guò)程實(shí)質(zhì)上是根據系統壓力圖，按照各用戶(hù)的計算流量分配熱媒的調整過(guò)程。也就是設置水力平衡設備，克服供熱系統近端的多余資用壓頭，增加近端阻力，實(shí)現系統運行中的水壓圖和水力工況設計形成的水壓圖趨于接近的過(guò)程。這樣，達到了與設計要求的管道特性阻力數比值一致，系統運行流量與設計總流量一致，各末端用戶(hù)流量達到計算流量，分配均勻合理，實(shí)現供熱系統的水力平衡，達到了安全可靠運行，水力穩定性和供熱質(zhì)量的目的。

2、供熱系統水力失調的分析

　　供熱系統水力失調是普遍存在的問(wèn)題。主要原因存在于：其一。設計中供熱外網(wǎng)水力計算不準確，只注意到最不利點(diǎn)(通常在系統的末端)必需的自用壓頭，而其他點(diǎn)的自用壓頭總是大于計算值，越接近熱源的位置自用壓頭就越大。而各環(huán)路自身又不具備自主水力調節功能，必然要出現流量分配偏離設計狀態(tài)，導致用戶(hù)冷熱不均的水力失調現象(通常是近端過(guò)熱、遠端不熱)。其二，在系統設計合理的情況下，水泵選型過(guò)大，運行流量偏離設計狀態(tài)(大流量小溫差)，也導致系統的水力失調。其三，新用戶(hù)的增加和供熱外網(wǎng)的擴建，卻沒(méi)有及時(shí)改造校核，而只是更換水泵(加大水泵的流量和揚程)使系統的運行調節和管理更為復雜，造成新的水力失調。通常設置大流量、高揚程水泵，采用大流量小溫差這種方式并不能解決水力失調現象。據有關(guān)資料介紹，大流量小溫差的運行方式將會(huì )使系統投資增加20%以上，耗費熱能15%-20%，多耗電能30%以上。

3、平衡閥對供熱系統水力失調的調節

　　3.1、在引入口的管段安裝節流孔板或裝設閘閥、截止閥等，平衡管道系統阻力和調節流量，消除用戶(hù)系統剩余壓頭。但其缺點(diǎn)是，節流孔板的孔徑是根據設計工況計算確定的，當熱負荷變化時(shí)就需要重新計算和更換節流孔板。而且，節流孔板的孔徑太小，容易堵塞。

　　同樣，閘閥、截止閥存在調節性能差，實(shí)質(zhì)上只宜作為關(guān)斷閥門(mén)用。

　　特別是實(shí)施分戶(hù)計量措施后，若任意用戶(hù)系統的閥門(mén)開(kāi)度發(fā)生變化，因節流孔板等其調節流量固定，將對流量重新分配后產(chǎn)生的新的水利失調現象，需要重新計算調節，動(dòng)作滯后，操作復雜，靈活性差。

　　3.2、在引入口的管段上安裝平衡閥、自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥等，其自動(dòng)化程度高，靈活敏捷。國內近幾年有所使用，效果良好。平衡閥、自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥等都屬于調節閥的范疇。這些調節裝置的核心設備是閥體，其調節原理都是通過(guò)改變閥芯的行程來(lái)改變節流面積和閥的阻力，從而調節通過(guò)閥門(mén)的流量，改變流經(jīng)閥門(mén)的流動(dòng)阻力，在沒(méi)有外接電源的情況下，自動(dòng)實(shí)現系統的流量平衡從而達到調節控制流量的目的。平衡閥在調節中設定的是開(kāi)度，運行中其開(kāi)度不隨流量的變化而改變;自力式流量控制閥在調節中設定的是通過(guò)自身的流量，運行中其開(kāi)度隨流量變化而自動(dòng)改變，從而使通過(guò)自身的流量保持基本不變;自力式壓差控制閥在調節中設定的是兩個(gè)測壓點(diǎn)之間的壓差，運行中其開(kāi)度隨壓差變化而自動(dòng)改變，能使兩個(gè)測壓點(diǎn)之間壓差保持基本不變。與節流孔板等調節裝置比較，平衡閥具有直線(xiàn)形流量特征，即在閥門(mén)前后壓差不變的情況下，流量與開(kāi)度呈線(xiàn)性關(guān)系;有精確的開(kāi)度指示;有開(kāi)度鎖定裝置，非管理人員不能改變開(kāi)度;閥體上有兩個(gè)測壓小孔與智能儀表用軟管連接，可以很方便地顯示閥門(mén)前后的壓差及流量。

　　3.3、供熱系統運行調節中，對系統流量不改變的集中調節，由于系統流量不改變，管網(wǎng)的壓差也不會(huì )變，因而平衡閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥的開(kāi)度都不改變，管網(wǎng)的流量分配也不改變，所以均可選用。但以選用流量控制閥或平衡閥為先，如進(jìn)行量調節則應選用平衡閥。對用戶(hù)自主改變流量下的調節，因其室內系統多采用共用立管的雙管系統。所以，若共用立管入口裝設平衡閥，依靠各用戶(hù)溫控閥的多次動(dòng)作，可達到不同用戶(hù)對室溫的要求，因而平衡閥可選用。若共用立管入口裝設自力式壓差控制閥，可使共用立管的壓差保持不變，有利于溫控閥對所控制散熱器的流量調節，所以選用自力式壓差控制閥效果最好。由于用戶(hù)自主調節，管網(wǎng)流量也因此而改變，所以管網(wǎng)各分支處也宜安裝自力式壓差控制閥。

4、平衡閥應用的舉例

　　某單位供熱系統改造過(guò)程中安裝了平衡閥，經(jīng)過(guò)幾個(gè)采暖季的運行結果表明，裝設平衡閥能很好地解決系統的水力失調現象，提高供熱質(zhì)量，取得了良好的節能效果和經(jīng)濟效益。運行對比情況見(jiàn)表1所示。

表1 某住宅小區采暖裝設平衡閥流量偏差對比表

　　通過(guò)數據表明，該小區供熱系統裝設平衡閥后，各分支系統流量分配均可達到設計計算流量，原多年來(lái)一直不熱的用戶(hù)室內溫度調整到18℃以上;系統存在的過(guò)流和欠流區域其流量都可調整到設計計算值，末端的用戶(hù)流量得以保證，局部過(guò)熱和過(guò)冷現象得以解決，供暖效果穩定。部分用戶(hù)由于私自改裝管道，導致部分單元阻力過(guò)大，通過(guò)平衡閥的流量平衡分配，也達到計算流量。

5、平衡閥對供熱系統運行調節的體會(huì )

　�、倮錈岵痪�現象消除，供熱質(zhì)量得到保證，用戶(hù)投訴率降低。

　�、跓嵩丛O備能力得到充分發(fā)揮。(某小區實(shí)施平衡閥改造后，原來(lái)提供19萬(wàn)m²采暖面積的鍋爐房，在采暖面積增加到23萬(wàn)m²后，供暖效果仍穩定良好。

　�、圻_到運行調節節能的目的。供熱系統能準確按照供回水溫差和室外溫度進(jìn)行供熱調節，達到了節能降耗的目的。(某住宅小區實(shí)施的平衡閥改造后，各建筑供暖系統回水溫度偏差不超過(guò)3℃)

　�、鼙ＷC了循環(huán)水泵高效區運行。既節省了運行費用，延長(cháng)了循環(huán)水泵的使用壽命。

6、結論

　�、倨胶忾y在供熱系統中的應用，實(shí)現供熱系統的水力平衡，達到了安全可靠運行，水力穩定性和供熱質(zhì)量的目的。

　�、谝騿误w建筑室內供熱系統入戶(hù)管徑偏大的普遍存在，應用平衡閥進(jìn)行供熱管網(wǎng)系統調節是管網(wǎng)系統水力平衡的必要手段。同樣，從住宅小區的應用實(shí)踐，城市供熱系統的一級網(wǎng)站也是實(shí)現水力平衡的方法之一。

　�、酆侠聿贾铆h(huán)路，根據水力平衡的原則選擇管徑，是實(shí)現系統靜態(tài)平衡的完整理念。但不應采用配置平衡閥的方法代替環(huán)路的設汁和水力平衡計算。

　�、芄�熱系統水力平衡將節能15-20%，水力平衡技術(shù)的應用是改善供熱系統現狀和促進(jìn)節能改造的有效途徑，具有顯著(zhù)的經(jīng)濟與社會(huì )效益。