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自力式流量控制閥在供熱管網(wǎng)中調(diào)節(jié)水力失調(diào)的應(yīng)用
發(fā)布于：2019/11/5 11:34:12 點(diǎn)擊量：193
作 者： 李俊峰
摘 要： 自力式流量控制閥可以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)流量，并且操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好。采用自力式流量控制閥在解決供熱管網(wǎng)的水力失調(diào)的同時(shí)，提高了供熱效果，節(jié)約能源，對(duì)供熱企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都有良好作用。
1 造成水力失調(diào)的原因
在供熱系統(tǒng)中各熱用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量之間的不一致性稱為該用戶的水力失調(diào)。供熱管網(wǎng)建成后，在實(shí)際運(yùn)行中，往往存在水力失調(diào)問題，這主要是由以下原因造成的：①工程設(shè)計(jì)是根據(jù)水力學(xué)理論進(jìn)行計(jì)算而選取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而實(shí)際管材的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)是有差別的；②由于施工條件的限制（地下隱蔽管網(wǎng)復(fù)雜使施工中只能增加彎頭等管件），使管路的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)情況有很大不同，供熱管網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中不能達(dá)到平衡；③管網(wǎng)建成后的新用戶增加（例如新掛網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)等），使原有的水力平衡遭到破壞；④管網(wǎng)維護(hù)不當(dāng)，使管網(wǎng)水力平衡受到影響；⑤沒有準(zhǔn)確可靠、使用簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉的流量調(diào)控設(shè)備。
由于各個(gè)環(huán)路之間不同的阻力和耦合的關(guān)聯(lián)關(guān)系，導(dǎo)致流量的輸配難以均衡，調(diào)控困難，由此造成系統(tǒng)運(yùn)行品質(zhì)差，流量調(diào)控不準(zhǔn)確不穩(wěn)定，用戶端冷熱不均，造成運(yùn)行工況好的熱用戶室溫超標(biāo)甚至開窗散熱，而運(yùn)行工況不好的熱用戶室溫不達(dá)標(biāo)。為了減少不達(dá)標(biāo)用戶、降低投訴率、提高收費(fèi)率，供熱企業(yè)被迫采用大流量、高壓力或提高供熱溫度運(yùn)行，雖然低溫戶減少，但是高溫用戶溫度超標(biāo)更嚴(yán)重，造成大量能源浪費(fèi)，提高了供熱企業(yè)的運(yùn)行成本。
在造成水力失調(diào)的各種原因中，由于設(shè)計(jì)與實(shí)際的差別、施工條件、新用戶增加等原因造成的水力失調(diào)，在供熱管網(wǎng)中很難避免，而通過對(duì)流量進(jìn)行準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的控制是供熱企業(yè)最可行的對(duì)水力失調(diào)的解決方案。
2 常用的調(diào)節(jié)水力失調(diào)的方法
供熱企業(yè)較傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)辦法是對(duì)熱用戶的回（供）水閥門的開啟度進(jìn)行調(diào)節(jié)，而通常所安裝的閥門是閘板閥或蝶閥，這兩種閥門為截?cái)嚅y門，主要作用是關(guān)閉或開啟某支線的管網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)閥門，很難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)要求的流量，圖1為閥門開度與流量變化關(guān)系曲線。此時(shí)，盡管隨閥門開度增大，流量可以在0到100%范圍內(nèi)變化，但實(shí)際上很難真正達(dá)到中間的某個(gè)流量，調(diào)節(jié)性能差。由于流量難以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，就導(dǎo)致溫度不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，可調(diào)性差。再一種情況是幾個(gè)支路間的相互影響。一個(gè)支路開大閥門以加大流量，鄰近支路流量就會(huì)相應(yīng)減少，穩(wěn)定性差。
由圖1可見，在閥門開度為0.5～1時(shí)，閥門幾乎不能對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，而在0～0.3范圍內(nèi)，對(duì)流量的調(diào)節(jié)又過于敏感，對(duì)于閘閥手輪旋轉(zhuǎn)一周就會(huì)對(duì)流量的影響較大，不能對(duì)流量進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，由于完全靠操作人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以對(duì)調(diào)節(jié)閥門的人員要求較高，另外也要求在同一管網(wǎng)內(nèi)各閥門的性能相似。該調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)周期時(shí)間長(zhǎng)，需要反復(fù)進(jìn)行，可能出現(xiàn)新的水力失調(diào)。此調(diào)節(jié)方法屬于粗調(diào)，調(diào)節(jié)效果不準(zhǔn)確。
還有利用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量管網(wǎng)各支線流量，通過閥門進(jìn)行流量的精確控制，達(dá)到一種平衡狀態(tài)，基本原理為如果兩條并聯(lián)管路中的水流量以某比例流動(dòng)（例如1∶2），那么當(dāng)總流量在+30%范圍內(nèi)變化時(shí)，它們之間的流量比仍然保持不變（1∶2）。此方法調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，但用此法調(diào)節(jié)時(shí)相互間不易協(xié)調(diào)，對(duì)操作人員素質(zhì)要求較高，并需要兩臺(tái)相同的流量計(jì)，初投入較大。且超聲波流量計(jì)的測(cè)量位置通常要求直管段長(zhǎng)度為15～20倍管徑，這樣對(duì)測(cè)量流量帶來較大難度，如果測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，則不能解決水力失調(diào)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力改變的情況下，還需要重新對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行重新測(cè)量、調(diào)節(jié)。
可以看出以上兩種對(duì)水力失調(diào)的調(diào)節(jié)方式，在可調(diào)性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、方便性等方面，都有著不可避免的缺點(diǎn)，不能很好的解決在供熱運(yùn)行中的水力失調(diào)所帶來的冷熱不均等問題。
3 自力式流量控制閥在調(diào)節(jié)供熱管網(wǎng)中水力失調(diào)的優(yōu)勢(shì)
自力式流量控制閥是目前可以較好解決供熱管網(wǎng)水力失調(diào)問題的設(shè)備之一。該控制閥安裝在用戶端的各個(gè)環(huán)路的回水管道上，按各用戶的額定流量設(shè)定開度，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的均衡輸配，保證系統(tǒng)流量輸配的均衡和穩(wěn)定，提高運(yùn)行品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。無(wú)需專門的調(diào)試技術(shù)和儀表，調(diào)節(jié)設(shè)定簡(jiǎn)便直觀，快速可靠。
自力式流量控制閥由自動(dòng)和手動(dòng)兩部分組成，自動(dòng)部分由彈簧、膜片、自動(dòng)閥瓣等部件組成；手動(dòng)部分由手動(dòng)閥瓣、流量刻度尺等部件組成，二者由一個(gè)公共的腔體有機(jī)地結(jié)合在一起，成為一個(gè)完整的流量控制閥（圖2）。
手動(dòng)部分設(shè)定流量，自動(dòng)部分消除系統(tǒng)剩余壓頭保證手動(dòng)部分壓差，從而達(dá)到恒定流量的目的。
在調(diào)節(jié)時(shí)，只需根據(jù)該支線管網(wǎng)所供熱面積、供熱方式、供熱需求等因素確定該支線所需流量，通過自力式流量控制閥的手動(dòng)閥根據(jù)刻度尺來調(diào)節(jié)流量，可調(diào)性強(qiáng)。
由于自力式流量控制閥可以消除系統(tǒng)剩余壓頭保證受動(dòng)部分壓差，所以在系統(tǒng)運(yùn)行壓力改變時(shí)，不影響各支線的流量，調(diào)節(jié)后可長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行調(diào)節(jié)閥門，大大減少了調(diào)節(jié)次數(shù)和重復(fù)性勞動(dòng)，在供熱負(fù)荷增加后，也不必對(duì)原有各自力式流量控制閥進(jìn)行重新調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性強(qiáng)。且對(duì)人員的要求不高，只要計(jì)算出該支線所需要流量，其他工作對(duì)操作人員沒有技術(shù)要求，也不需要其他儀器，方便性高。通過刻度尺的刻度，流量的調(diào)節(jié)比較準(zhǔn)確。
在實(shí)際應(yīng)用中，不僅在二次網(wǎng)中（或直供系統(tǒng)）可以對(duì)各進(jìn)戶控制流量，而且可以在一次網(wǎng)的各換熱站的一次側(cè)回水處安裝自力式流量控制閥，控制各換熱站高溫水的流量按需分配，且相比之下造價(jià)低廉，大大節(jié)約了一次投資的成本。
4 結(jié)論
雖然安裝自力式流量控制閥使1m2建筑面積的供熱外網(wǎng)成本增加1元左右，但是帶來的效益是長(zhǎng)久而穩(wěn)定的。在集中供熱系統(tǒng)中，合理均衡的輸配流量，實(shí)現(xiàn)水力平衡后，可以節(jié)電、節(jié)煤各15%～20%以上，折合每個(gè)采暖季1m2建筑面積降低運(yùn)行費(fèi)用0.8元以上，由于解決了供熱管網(wǎng)流量輸配不均衡的問題，使長(zhǎng)期不熱的末端用戶室溫達(dá)標(biāo)，既能減少用戶投訴，也能提高收費(fèi)率，同時(shí)還可以充分發(fā)揮現(xiàn)有鍋爐、水泵的能力，擴(kuò)大供熱供暖的面積，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常可觀。
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