供热管网水力失调相关问题探讨

 摘要：随着我国城市建设的发展和城市基础设施的不断完善，城市的集中供热越来越为人们所重视。供热质量的好与坏直接影响着人们的生活，而在实际供热运行中，供热系统往往很难完全按照设计水力工况运行，有时甚至差别很大。供热系统这种设计水力工况与实际水力工况的不一致性称为供热系统的水力失调。水力失调是影响系统供热效果的重要原因，它能造成各热用户或各采暖房间过冷或过热，必须给予足够重视。 

　　关键词：集中供热系统 水力失调 解决 

　　中图分类号：TU995文献标识码： A 　 

　　一、供热系统产生水力失调的原因 

　　引起供热系统水力失调的原因很多，既有设计上的，也有运行管理上的，这些原因往往是不能完全避免的。 

　　1、设计原因 

　　设计过程中，由于供热系统管道规格自身的离散型以及最高流速的限制因素等，不可能达到完全的水力平衡。此外，还需要考虑设备或者材料选型的不合理。以循环泵选取不当为例，流量和扬程可能会过大或过小，导致工作点偏离效率最佳区间内，出现水力失调的现象。目前，一些旧城小区供暖管网多采用单管供暖系统，这种方式缺少必要的调节设备，使得用户无法在供暖期间进行相应的调节。 

　　2、施工原因 

　　在施工过程中，若未严格按照施工图、规程规范、施工组织设计进行施工，擅自改变路径、连接方式，很可能使系统阻力增加，偏离设计工况，出现水力失调的状态。如果施工的实际情况与设计确实有一定的差距，施工方可以通过与相关方共同协商解决。 

　　3、运营原因 

　　在整个供热系统运营中，由于用户数量的增加或者减少，或存在用户擅自加装或者拆除散热设备的现象，均有可能影响到供热系统水力平衡。因此，在供热系统运行前或运行期间，必须做好管网的初调节。初调节的目的是使系统各用户的运行流量达到满足用户的实际热负荷需求的流量，实现流量的理想调配。在供热管网长期运行中，值得注意的是管道附件会逐渐老化，杂质堆积或锈蚀使其管道附件的阻力增加，破坏原有的水力平衡，运维方应进行不定期的管道及其附件的检查和维护。 

　　二、供热系统水力失调的解决方法 

　　目前，水力失调主要的解决措施有以下几种： 

　　1、在设计系统时，尽量提高供热系统的水力稳定性，即相对地减小网络主干管的压降，或相对地增大用户系统的压降。为了减小网络主干管压降，就需要适当增大网路主干管的管径，即在进行网络水力计算时，选用较小的比摩阻，适当地增大靠近热源的网路主干管直径，对提高网路的水力稳定性，减少水力失调的发生，效果尤其显著。增大用户系统的压降，可以采用调压板、安装高阻力阀门（截止阀）、减小管径等方法。在设计系统时，还应尽量采用同程式系统。同程式系统由于各个分支环路阻力相等，可以有效地避免水力失调。 

　　2、安装调节设备。在保证最不利环路的资用压头的前提下，通过调节设备将其他各支路的动力压头修正到资用压头，使得各个支路达到水力平衡。一般的调节设备有调节阀、静态平衡阀、自力式流量控制阀、自力式压差控制阀等。 

　　⑴调节阀。在供暖工作中，经常应用是闸阀、截止阀，而这两种阀门的调节性均较差，做不到线性调节，如闸阀当开度达到50％后，其流量基本就不再随开度而增大了。因此，近年来能够做到线性调节的调节阀在供暖行业得到广泛的应用，调节阀通过改变阀芯与阀座的节流面积，做到了开度与流量的线性关系，再配以便携式超声波流量计，可以完成水力工况的初调节。但当热网系统面积比较大时采用调节阀，调节过程会太过复杂且效果不明显。 

　　⑵平衡阀。平衡阀是一种具有良好调节流量功能的阀门，它借助专用仪表，使该阀成为定量的调节装置。但是这种方法只能在管网系统压差稳定的前提下才能做到流量平衡调节。如遇压差变化或负荷增减时，全系统又需要重新做流量平衡调节，这种阀不能进行动态下的平衡，因此对于二次网来说使用起来不是很方便。 

　　⑶自力式流量控制阀。自力式流量控制阀是一种利用管道系统自身具有的压差，机械的作用在自动调节的阀瓣上，不需要外加动力，既可以自动消除系统剩余压头，确保调节流量恒定的功能。它的调试也很方便简单，即打开刻度尺密码保护罩套后，根据单体楼房所需循环流量把流量值调到所需流量刻度线即可，流量一经设定后，不受管道系统压差变化或负荷增减的影响，可以始终保持恒定。它的流量精度在4％，失调度可在0.91.1范围内。 

　　⑷自力式压差控制阀。自力式压差控制阀的控制对象是被控系统的压差，其原理基本等同于自力式流量控制阀。在一定的流量范围内，根据外网压力变化情况自动调节阀门开度的大小，利用阀门内部压力变化来补偿管网变化的阻力，从而可以维护运行工况变化时被控系统的压差恒定。将其安装在管网支路入口处，可以实现各支路间的自主调节而且能避免相互干扰。对于分户计量供暖系统，强调用热调节的自主性，又应尽可能减小各用户间的调节干扰，宜采用自力式压差控制阀。 

　　3、分布式变频泵改变管段阻力 

　　通过安装调节设备克服水力失调是以增大管网局部阻力的方式来消除富裕压头，属于节流式水力平衡，这种方法必将造成循环动力的无谓浪费。近年来出现的分布式变频系统是一种新型的供热系统形式，其实质是在各换热站用变频泵替代调节阀，水泵启动运行将减小管段阻力，提高管段的流通能力，利用变频调速改变水泵的扬程和流量，借以改变管段阻力，实现系统的水力平衡。这种方法属于有源式水力平衡，与安装调节设备的方法相比，分布式变频系统有明显的节能效果，是值得推广的供热系统形式。 

　　三、结束语 

　　在解决供热系统水力失调时，应根据系统的实际情况采取以上一种或同时实施几种措施。在实施前，必须对各种方案进行可行的技术经济论证，比较投入和产出，选择最佳方案实施，确保集中供热运行系统充分应用热源或热力站的集中调节能力，最大限度地满足用户的要求，降低室外温度的变化对用户的影响。