淺談集中供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性

高士衛(wèi)（大連熱電工程設(shè)計有限公司,遼寧大連116000）

淺談集中供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性

高士衛(wèi)
（大連熱電工程設(shè)計有限公司,遼寧大連116000）

通過有效降低網(wǎng)路干管內(nèi)部的壓力數(shù)值，或者有效提高用戶系統(tǒng)的壓降，使管網(wǎng)獲得良好的水力穩(wěn)定性，合理的初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)，可以降低水力失調(diào)產(chǎn)生的不當(dāng)損失。

集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)；水力失調(diào)平衡穩(wěn)定系數(shù)；管網(wǎng)調(diào)節(jié)

1　前言

隨著中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展和國家對節(jié)能減排降耗的重視，集中供暖事業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。有關(guān)工作者應(yīng)當(dāng)思考，如何采取措施實(shí)現(xiàn)供暖管網(wǎng)的水力平衡，避免在集中供熱系統(tǒng)中出現(xiàn)水力失調(diào)的弊端。

在實(shí)際應(yīng)用中由于設(shè)計、施工、調(diào)節(jié)不當(dāng)，引起供熱管網(wǎng)失調(diào)的現(xiàn)象普遍存在。為了保證供熱效果，不少供熱單位，簡單地采用增大熱源，增大水泵流量、揚(yáng)程，“大流量，小溫差”運(yùn)行方式來為了保證供熱效果，不僅造成投資的浪費(fèi)，更造成了能源的很大浪費(fèi)，水力失調(diào)不僅會造成投資的浪費(fèi)，更造成了能源的極大浪費(fèi)，同時也給居民的居住舒適性帶來很大影響，所以解決集中供熱系統(tǒng)內(nèi)部的水力失調(diào)弊端尤為關(guān)鍵，不斷增強(qiáng)集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)的供水穩(wěn)定性能，為解決集中供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)問題提供方法措施和建議。

2　水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性概念

熱用戶的水力失調(diào)是指當(dāng)熱水供熱系統(tǒng)各熱用戶的實(shí)際流量與要求的流量之間不一致。它的水力失調(diào)程度可以用實(shí)際流量與規(guī)定流量的比值來衡量，即，其中x代表水力失調(diào)度；Vs代表熱用戶的實(shí)際流量；Vg代表熱用戶的規(guī)定流量。當(dāng)Vs=Vg，即x=1時，系統(tǒng)處于正常水利工況；當(dāng)x的值越偏離1時，管網(wǎng)水力失調(diào)度越嚴(yán)重；當(dāng)x＜＜1或x＞＞1時，出現(xiàn)嚴(yán)重水利失調(diào)。水力穩(wěn)定性可以定義為，集中供熱系統(tǒng)中的用戶單位，具有保持自己水力流量穩(wěn)定的功能，并且不受其他用戶單位水力流量變化的影響。通常使用常用熱用戶的規(guī)定流量Vg，和工況變動后可能達(dá)到的最大流量Vmax，二者之間的比值來作為判斷水力失調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)。公式為：

其中y代表水力穩(wěn)定性系數(shù)；Vg代表熱用戶的規(guī)定流量；Vmax代表熱用戶的最大流量；Δpw代表正常工況下管網(wǎng)干管的壓力損失；Δpy代表正常工況下熱用戶的壓力損失。

3　水力失調(diào)的原因

對于整個供熱管網(wǎng)系統(tǒng)來說，管網(wǎng)的水利失調(diào)狀況可能有很多種，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）由于設(shè)計、施工、設(shè)備材料規(guī)格限制等原因?qū)е碌南到y(tǒng)管道特性阻力數(shù)值不能與設(shè)計管道特性阻力數(shù)值一致，壓損未能做到在設(shè)計流量下達(dá)到平衡，從而使系統(tǒng)用戶的實(shí)際流量與設(shè)計要求的流量不一致。

（2）管網(wǎng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時，沒有進(jìn)行很好的初調(diào)節(jié)。

（3）運(yùn)行中，熱源供水壓力不足；供熱管道堵塞，壓損增大；熱網(wǎng)失水嚴(yán)重，超出補(bǔ)水裝置的能力，系統(tǒng)不能維持需要的壓力等原因。

（4）當(dāng)某一用戶的閥門開度改變調(diào)整自身流量或用戶私自改建、擴(kuò)建系統(tǒng)時，其他用戶的流量隨之發(fā)生變化而偏離設(shè)計值。

（5）為解決末端用戶不熱的問題，盲目加大循環(huán)水泵流量，即采用“大流量，小溫差”的運(yùn)行方式，從而使管網(wǎng)壓損增大，特別是主管網(wǎng)壓損增大，不但導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不足造成系統(tǒng)水力失調(diào)，而且破壞了系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性，更不利于的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。

4　管網(wǎng)系統(tǒng)水力穩(wěn)定性與水力失調(diào)的關(guān)系

從水力穩(wěn)定性系數(shù)y的公式中可以看出，y的取值總是介于0和1之間，當(dāng)y=1（極限值）時，即管網(wǎng)干管管徑無限大，阻力無限小時，表示網(wǎng)路系統(tǒng)具有絕對的穩(wěn)定性，無論工況如何變化都不會使它產(chǎn)生水力失調(diào)；當(dāng)y=0（極限值）時，即管網(wǎng)干管管徑無限小，用戶管徑無限大時，表示網(wǎng)路具有表示管網(wǎng)水力穩(wěn)定性最差，任何其他用戶流量的改造，其改變的流量將全部轉(zhuǎn)移到整個用戶區(qū)。對于整個管網(wǎng)系統(tǒng)而言，流量和壓力不是一成不變的，而人為的調(diào)整管網(wǎng)系統(tǒng)是使管網(wǎng)系統(tǒng)在某一流量、某一壓力下達(dá)到平衡，如果管網(wǎng)系統(tǒng)沒有良好的水力穩(wěn)定性，當(dāng)流量、壓力發(fā)生變化時，管網(wǎng)系統(tǒng)又會產(chǎn)生水力失調(diào)現(xiàn)象。

從上可以看出只有具有良好的水力穩(wěn)定性的管網(wǎng)系統(tǒng)才能減小水力失調(diào)給系統(tǒng)帶來的影響，便于對管網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，更利于管網(wǎng)系統(tǒng)的水力平衡。

5　減小管網(wǎng)水力失調(diào)的方法

提高減小管網(wǎng)水力失調(diào)的方法是：在設(shè)計時提高管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性；運(yùn)行時及時的進(jìn)行初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)，并采用合理的運(yùn)行方式。

（1）減少網(wǎng)路干管的壓降，提高管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性。適當(dāng)?shù)脑龃缶W(wǎng)路干管的管徑，即在進(jìn)行網(wǎng)路水力計算時，選擇較小的比摩阻R值，適當(dāng)?shù)脑龃罂拷鼰嵩吹木W(wǎng)路干管的直徑，對提高網(wǎng)路的水力穩(wěn)定性來說，其效果更為顯著。

（2）增大用戶系統(tǒng)的壓降，提高管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性。可以在用戶設(shè)平衡閥等措施調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水力平衡。平衡閥能夠使流量和開度稱線性關(guān)系，有精確的開度指示，當(dāng)系統(tǒng)流量變化時，各個支路的流量將成比例的變化，從而能較好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水力平衡。其中，當(dāng)供熱系統(tǒng)采用定流量、質(zhì)調(diào)節(jié)時，可以選擇自力式壓差流量平衡閥，它可以自動調(diào)節(jié)閥門開度，使通過閥門的流量保持恒定。

（3）在運(yùn)行時，應(yīng)合理的進(jìn)行網(wǎng)路的初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)，盡可能將網(wǎng)絡(luò)干管上的所有閥門開大，而把剩余的作用壓差消耗的用戶系統(tǒng)上。

（4）采用合理的運(yùn)行方式，運(yùn)行中避免采用“大流量，小溫差”的運(yùn)行方式。

（5）加強(qiáng)管網(wǎng)巡視，規(guī)范對供熱管網(wǎng)的普查制度，加強(qiáng)管線日常維護(hù)和安全監(jiān)管；及時監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)，保持管網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行，防止管網(wǎng)泄漏、堵塞等現(xiàn)象方案。

6　結(jié)論

提高熱水網(wǎng)路水力穩(wěn)定性，是管網(wǎng)運(yùn)行時達(dá)到水力平衡的基礎(chǔ)，若管網(wǎng)具有良好的水力穩(wěn)定性，可以節(jié)約有效的熱能和電能消耗，較小管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)，在熱水供熱系統(tǒng)設(shè)計中，必須在關(guān)心節(jié)省造價的同時，提高系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性問題給予充分重視。同時在運(yùn)行中應(yīng)采用合理的運(yùn)行方式，并進(jìn)行合理的初調(diào)節(jié)及運(yùn)行調(diào)節(jié)。

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