供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)平衡調(diào)控方法調(diào)研分析

供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)平衡調(diào)控方法調(diào)研分析摘要：目前各供熱公司越來越注重一次網(wǎng)的調(diào)節(jié)及節(jié)能工作，通過自控手段改善一次網(wǎng)的水力工況，同時(shí)優(yōu)化熱源調(diào)度降低能耗,但由于二次網(wǎng)的復(fù)雜性導(dǎo)致二次網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)工作不易開展，只能通過加大循環(huán)流量的方式彌補(bǔ)末端流量不足的問題，從而導(dǎo)致?lián)Q熱站能耗較高。關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng)；二次網(wǎng)平衡調(diào)控；方法1水平失調(diào)的調(diào)控方法人工調(diào)節(jié)冷態(tài)調(diào)節(jié)“冷態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)”是指在供熱系統(tǒng)完成通水后，以上一個(gè)采暖期內(nèi)小區(qū)的實(shí)際用熱面積為基礎(chǔ)，采取“按需分配”的原則，根據(jù)供熱建筑采暖形式、建筑物年限、節(jié)能程度分別計(jì)算每個(gè)樓棟所需流量。按照熱力入口流量計(jì)的數(shù)值（或采用便攜式流量計(jì)現(xiàn)場測量）,用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，使各熱用戶系統(tǒng)的流量達(dá)到規(guī)定設(shè)定值，使二次網(wǎng)系統(tǒng)達(dá)到初步水力平衡。傳統(tǒng)冷態(tài)調(diào)節(jié)的調(diào)試儀器是流量計(jì)+調(diào)節(jié)閥的組合，通過樓棟的供熱面積計(jì)算得出該樓棟的所需流量，再借助流量計(jì)通過調(diào)節(jié)閥門使得該樓棟的流量達(dá)標(biāo)。但是，該技術(shù)主要是依靠人工進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此實(shí)際調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，浪費(fèi)人力及物力，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行后還要根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行效果進(jìn)行調(diào)節(jié)。熱態(tài)調(diào)節(jié)熱工水力平衡調(diào)節(jié)是指正式啟動(dòng)供熱運(yùn)行，水溫達(dá)到穩(wěn)定工況時(shí)，對(duì)二次管網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。主要采用回水溫度或室溫作為調(diào)節(jié)指標(biāo)。通過調(diào)整，每個(gè)用戶的回水溫度趨于相同，或每個(gè)用戶的室溫相同。用戶的室溫是反映加熱效果最直觀的指示器。然而，室溫傳感器通常很難安裝，并且存在用戶隨意移動(dòng)傳感器的問題因此可能會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。作為第二個(gè)指標(biāo)，回水溫度更容易測量在一定程度上可以反映用戶的供暖效果。手動(dòng)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)一般不具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。具有調(diào)節(jié)性能的調(diào)節(jié)閥主要通過“等比例調(diào)節(jié)法”、“補(bǔ)償法”等調(diào)節(jié)方式進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)。針對(duì)小型管網(wǎng)系統(tǒng)，提出了一種簡單快速的初始平差方法。以熱源為基準(zhǔn)，由近到遠(yuǎn)依次調(diào)節(jié)平衡閥，可以快速、方便、高效地完成水力工況的調(diào)節(jié)。補(bǔ)償調(diào)整方法補(bǔ)償調(diào)節(jié)方法是在平衡調(diào)節(jié)過程中，調(diào)整基本用戶閥門，使其水力不平衡保持在一定值，最后將所有分支調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)流量。由于二次管網(wǎng)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的調(diào)整會(huì)引起整個(gè)管網(wǎng)的壓力分布和流量分布，因此選擇系統(tǒng)中的一個(gè)用戶作為參考用戶，并確定最不利的用戶。同時(shí)，調(diào)整參考用戶和最不利用戶，使其流量達(dá)到設(shè)計(jì)壓降和設(shè)計(jì)流量，保持基本用戶流量測點(diǎn)不變，依次調(diào)整其他用戶，使其他基本用戶達(dá)到設(shè)計(jì)流量。這種方法需要計(jì)算每個(gè)用戶在調(diào)節(jié)過程中的壓降和閥門的特性系數(shù)。它一般用于二次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，配有能夠測量壓力的平衡閥和配套的智能儀表。自力式調(diào)節(jié)閥自力式調(diào)節(jié)閥又稱為自力式控制閥，是根據(jù)流經(jīng)閥內(nèi)介質(zhì)的流量、溫度、壓力等作為能源驅(qū)動(dòng)閥門自動(dòng)工作，不需要外接電源和二次儀表的調(diào)節(jié)閥。自力式調(diào)節(jié)閥可分為自力式壓力調(diào)節(jié)閥、自力式壓差調(diào)節(jié)閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥、自力式流量調(diào)節(jié)閥。自力式調(diào)節(jié)閥主要分為自力式壓力、壓差調(diào)節(jié)閥和自力式流量平衡閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥等自動(dòng)調(diào)節(jié)類閥門通過壓力、壓差或者溫度的變化作為反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，改變調(diào)節(jié)閥內(nèi)部閥芯的開度，以調(diào)節(jié)用戶流量，保證用戶在壓力溫度發(fā)生變化的情況下可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的供熱。自力式壓力平衡閥的基本原理如圖1所示，當(dāng)閥前壓力P1增大時(shí)，通過取壓管輸入膜室內(nèi)作用在膜片上，膜片上壓力升高，大于彈簧變形產(chǎn)生的作用力，導(dǎo)致閥芯向閥座方向移動(dòng)，閥門內(nèi)部流通面積增大，閥門阻力減小，閥前壓力P1降低，維持穩(wěn)定。當(dāng)閥前壓力P1減小時(shí)，則閥芯動(dòng)作相反，閥門流通阻力增大導(dǎo)致閥前壓力P1增加，維持閥前壓力穩(wěn)定?；厮疁囟日{(diào)節(jié)法通過調(diào)整各單元閥門使其回水溫度趨于一致，或者有進(jìn)一步調(diào)節(jié)的調(diào)整至戶閥，使各戶回水溫度趨于一致。但是由于單元回水溫度、各戶回水溫度測量工作量較大，同時(shí)因溫槍對(duì)不同材質(zhì)、不同測量距離所產(chǎn)生的誤差相對(duì)較大，導(dǎo)致以回水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的難度也較高，除非投入更多的人力去測溫調(diào)整，而人員的不足也是熱力公司面臨的問題?；谝陨喜煌胶庹{(diào)節(jié)方法的弊端，現(xiàn)行業(yè)內(nèi)開始應(yīng)用電動(dòng)平衡閥來解決二次網(wǎng)失調(diào)的問題，減少人工平衡調(diào)節(jié)的人力成本與時(shí)間，避免了人工測量的誤差與測量延遲，可統(tǒng)一采集二次網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)由平臺(tái)分析調(diào)控，做到同時(shí)調(diào)節(jié)，減少水力波動(dòng)。2垂直失調(diào)—二次網(wǎng)平衡調(diào)控方法2.1噴射泵混水在進(jìn)口壓力的作用下，工作液從噴嘴2高速噴出，然后進(jìn)入吸收室1。變壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，壓力下降，低于吸入室中噴射流體的壓力，從而將噴射流體泵送并噴射到混合管3中，并在混合管3中混合?；旌狭黧w的溫度和速度趨于相同，然后進(jìn)入擴(kuò)散器4。在擴(kuò)散器4中，混合流體的動(dòng)能逐漸降低，壓力逐漸升高，并在滿足加熱系統(tǒng)的要求時(shí)進(jìn)入加熱系統(tǒng)。噴射泵可以實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)系統(tǒng)的大流量運(yùn)行，熱力站和二次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的小流量運(yùn)行，減少二次網(wǎng)絡(luò)的流量可以大大降低二次網(wǎng)絡(luò)主管道的阻力損失。熱網(wǎng)遠(yuǎn)端和近端的源壓頭之間的差異大大減小。由于噴射泵噴嘴的阻力遠(yuǎn)大于熱網(wǎng)的阻力，二次管網(wǎng)水力工況不平衡的問題可以大大緩解。噴射泵供暖系統(tǒng)的阻力系數(shù)發(fā)生了變化。當(dāng)運(yùn)行流量為原流量的1/2時(shí)，循環(huán)水泵揚(yáng)程基本不變，噴射泵比傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)節(jié)能50%左右。由于噴射泵本身的阻力損失較大，噴射泵系統(tǒng)本身的水力穩(wěn)定性相對(duì)較高，熱力用戶基本沒有遠(yuǎn)近之分。因此，調(diào)試相對(duì)簡單，基本上可以解決建筑物之間的水力不平衡和建筑物的豎向不平衡。加熱系統(tǒng)中噴射泵改造后，系統(tǒng)中增加了噴射泵，相當(dāng)于增加了阻力元件。如果改造后不減少系統(tǒng)的循環(huán)流量，將無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。因此，必須改變改造后系統(tǒng)原有的運(yùn)行狀態(tài)，主管道“大溫差、小流量”的運(yùn)行方式才能達(dá)到節(jié)能的目的。2.2四通閥控制技術(shù)豎向不平衡現(xiàn)象主要發(fā)生在老建筑的供暖系統(tǒng)中，老建筑的供暖系統(tǒng)一般采用自上而下的豎向單管串聯(lián)形式。垂直不平衡的主要原因是進(jìn)入每層樓的熱水溫度不同，每層樓的散熱器面積不同。例如，為了緩解不同供水溫度造成的垂直不平衡，北京熱電集團(tuán)侯文科等人使用四通換向閥來改變末端的供水和回水管道。四通換向閥的閥芯根據(jù)回水溫度和溫度持續(xù)時(shí)間前后切換供暖，相當(dāng)于供暖系統(tǒng)的形式在上供、下供和上回之間的交替變換，從而實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)的均勻供暖。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)際上是在北京海淀的一個(gè)老社區(qū)改造的。轉(zhuǎn)型前存在明顯的垂直失衡。六樓室內(nèi)溫度23-27°C,—樓14-17°C，投訴率高。采用該技術(shù)后，室內(nèi)溫度一般在18-23C之間，投訴率也降至0。從以上轉(zhuǎn)化案例來看，技術(shù)對(duì)鏈接的縱向不平衡有明顯的影響。但文章最后也提出了技術(shù)方案中存在的問題，在此不再贅述。此外，作者認(rèn)為，在采用該技術(shù)方案之前，應(yīng)評(píng)估管道的承壓能力。原回水管道變?yōu)楣┧艿篮?，管道壓力?huì)升高，以防發(fā)生安全事故。結(jié)論針對(duì)水平及垂直方向的水力工況失調(diào)現(xiàn)象，研究人員已經(jīng)開展了大量的研究工作及工程實(shí)踐，但是沒有一種萬能的方法適用于所有系統(tǒng)。水平方向的水力平衡，主要是以室內(nèi)溫度、回水溫度、實(shí)際流量等作為反饋，通過閥門手動(dòng)或者自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行流量與需求流量達(dá)到一致。垂直方向的失調(diào)主要是通過混水等方式保證末端建筑的大流量小溫差工況運(yùn)行，以減少末端的失調(diào)現(xiàn)象。每一種設(shè)備及技術(shù)都有其適用范圍，針對(duì)不同的系統(tǒng)要具體問題具體分析，選擇最合適的技術(shù)路線，通過最小的投資獲得最大的收益。參考文獻(xiàn)：賀平，孫剛，王飛，等?供熱工程[M],第四版?中國建筑工業(yè)出版社，2019:278-279.王立超，王強(qiáng)，張磊?淺析集中供熱系統(tǒng)二級(jí)網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)[J].區(qū)域供熱，2019(03):85-91.方飛龍，張