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自力式流量控制閥在供熱管網中調節水力失調的應用
發布于：2019/11/5 11:34:12 點擊量：193
作 者： 李俊峰
摘 要： 自力式流量控制閥可以準確調節流量，并且操作簡單、穩定性好。采用自力式流量控制閥在解決供熱管網的水力失調的同時，提高了供熱效果，節約能源，對供熱企業的經濟效益和社會效益都有良好作用。
1 造成水力失調的原因
在供熱系統中各熱用戶的實際流量與設計要求流量之間的不一致性稱為該用戶的水力失調。供熱管網建成后，在實際運行中，往往存在水力失調問題，這主要是由以下原因造成的：①工程設計是根據水力學理論進行計算而選取相應的數據，而實際管材的數值與標準是有差別的；②由于施工條件的限制（地下隱蔽管網復雜使施工中只能增加彎頭等管件），使管路的實際情況與設計情況有很大不同，供熱管網在實際運行中不能達到平衡；③管網建成后的新用戶增加（例如新掛網、聯網等），使原有的水力平衡遭到破壞；④管網維護不當，使管網水力平衡受到影響；⑤沒有準確可靠、使用簡便、造價低廉的流量調控設備。
由于各個環路之間不同的阻力和耦合的關聯關系，導致流量的輸配難以均衡，調控困難，由此造成系統運行品質差，流量調控不準確不穩定，用戶端冷熱不均，造成運行工況好的熱用戶室溫超標甚至開窗散熱，而運行工況不好的熱用戶室溫不達標。為了減少不達標用戶、降低投訴率、提高收費率，供熱企業被迫采用大流量、高壓力或提高供熱溫度運行，雖然低溫戶減少，但是高溫用戶溫度超標更嚴重，造成大量能源浪費，提高了供熱企業的運行成本。
在造成水力失調的各種原因中，由于設計與實際的差別、施工條件、新用戶增加等原因造成的水力失調，在供熱管網中很難避免，而通過對流量進行準確、簡便的控制是供熱企業最可行的對水力失調的解決方案。
2 常用的調節水力失調的方法
供熱企業較傳統的調節辦法是對熱用戶的回（供）水閥門的開啟度進行調節，而通常所安裝的閥門是閘板閥或蝶閥，這兩種閥門為截斷閥門，主要作用是關閉或開啟某支線的管網，通過調節閥門，很難準確實現要求的流量，圖1為閥門開度與流量變化關系曲線。此時，盡管隨閥門開度增大，流量可以在0到100%范圍內變化，但實際上很難真正達到中間的某個流量，調節性能差。由于流量難以準確調節，就導致溫度不能準確調節，可調性差。再一種情況是幾個支路間的相互影響。一個支路開大閥門以加大流量，鄰近支路流量就會相應減少，穩定性差。
由圖1可見，在閥門開度為0.5～1時，閥門幾乎不能對流量進行調節，而在0～0.3范圍內，對流量的調節又過于敏感，對于閘閥手輪旋轉一周就會對流量的影響較大，不能對流量進行準確調節，由于完全靠操作人員經驗進行調節，所以對調節閥門的人員要求較高，另外也要求在同一管網內各閥門的性能相似。該調節方法調節周期時間長，需要反復進行，可能出現新的水力失調。此調節方法屬于粗調，調節效果不準確。
還有利用便攜式超聲波流量計測量管網各支線流量，通過閥門進行流量的精確控制，達到一種平衡狀態，基本原理為如果兩條并聯管路中的水流量以某比例流動（例如1∶2），那么當總流量在+30%范圍內變化時，它們之間的流量比仍然保持不變（1∶2）。此方法調節準確，但用此法調節時相互間不易協調，對操作人員素質要求較高，并需要兩臺相同的流量計，初投入較大。且超聲波流量計的測量位置通常要求直管段長度為15～20倍管徑，這樣對測量流量帶來較大難度，如果測量數據不準確，則不能解決水力失調。當系統運行壓力改變的情況下，還需要重新對管網進行重新測量、調節。
可以看出以上兩種對水力失調的調節方式，在可調性、穩定性、準確性、方便性等方面，都有著不可避免的缺點，不能很好的解決在供熱運行中的水力失調所帶來的冷熱不均等問題。
3 自力式流量控制閥在調節供熱管網中水力失調的優勢
自力式流量控制閥是目前可以較好解決供熱管網水力失調問題的設備之一。該控制閥安裝在用戶端的各個環路的回水管道上，按各用戶的額定流量設定開度，即可實現整個管網系統的均衡輸配，保證系統流量輸配的均衡和穩定，提高運行品質，實現節能運行。無需專門的調試技術和儀表，調節設定簡便直觀，快速可靠。
自力式流量控制閥由自動和手動兩部分組成，自動部分由彈簧、膜片、自動閥瓣等部件組成；手動部分由手動閥瓣、流量刻度尺等部件組成，二者由一個公共的腔體有機地結合在一起，成為一個完整的流量控制閥（圖2）。
手動部分設定流量，自動部分消除系統剩余壓頭保證手動部分壓差，從而達到恒定流量的目的。
在調節時，只需根據該支線管網所供熱面積、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閥根據刻度尺來調節流量，可調性強。
由于自力式流量控制閥可以消除系統剩余壓頭保證受動部分壓差，所以在系統運行壓力改變時，不影響各支線的流量，調節后可長時間不進行調節閥門，大大減少了調節次數和重復性勞動，在供熱負荷增加后，也不必對原有各自力式流量控制閥進行重新調節，穩定性強。且對人員的要求不高，只要計算出該支線所需要流量，其他工作對操作人員沒有技術要求，也不需要其他儀器，方便性高。通過刻度尺的刻度，流量的調節比較準確。
在實際應用中，不僅在二次網中（或直供系統）可以對各進戶控制流量，而且可以在一次網的各換熱站的一次側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，且相比之下造價低廉，大大節約了一次投資的成本。
4 結論
雖然安裝自力式流量控制閥使1m2建筑面積的供熱外網成本增加1元左右，但是帶來的效益是長久而穩定的。在集中供熱系統中，合理均衡的輸配流量，實現水力平衡后，可以節電、節煤各15%～20%以上，折合每個采暖季1m2建筑面積降低運行費用0.8元以上，由于解決了供熱管網流量輸配不均衡的問題，使長期不熱的末端用戶室溫達標，既能減少用戶投訴，也能提高收費率，同時還可以充分發揮現有鍋爐、水泵的能力，擴大供熱供暖的面積，經濟效益和社會效益非常可觀。
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