摘要：供熱系統(tǒng)水力工況變動(dòng)或失調(diào)的分析以及在實(shí)際供暖系統(tǒng)中如何應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水力工況變動(dòng) 分析及應(yīng)用

1 水力失調(diào)概況

設(shè)供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為G(m3/h)，實(shí)際流量為GS(m3/h)，其比值x稱為供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)度：

X=GS/Gg

在供熱系統(tǒng)中，一定的流量總是與一定的壓力相對應(yīng)，所以對水力工礦的變化進(jìn)行分析時(shí)，流量的變化是首要考慮的因素。由此，供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的程度可通過水利失調(diào)x來表示。若X=1，也就是設(shè)計(jì)流量Gg與實(shí)際流量GS相同，則供熱系統(tǒng)的水利工礦比較穩(wěn)定；若X≥1或X≤1，則可判定供熱系統(tǒng)的水力工況非常不穩(wěn)定。

2 變動(dòng)水力工況分析

2.1 水力工況變動(dòng)的基本規(guī)律

2.1.1 管網(wǎng)阻力特性系數(shù)的大小往往決定著供熱系統(tǒng)各用戶流量的比值。如果管網(wǎng)阻力特性數(shù)不變，各用戶流量的比值也不會(huì)變動(dòng)。

2.1.2 如果任何一個(gè)供熱系統(tǒng)的用戶或區(qū)段的阻力特性發(fā)生變化，位于這個(gè)區(qū)段之后（以熱源為前）的所有區(qū)段（不含該區(qū)段）流量成一致等比失調(diào)。

2.2 定性變動(dòng)水力工況分析（定性分析法）

2.2.1 恒壓點(diǎn)壓力變動(dòng)

水泵的規(guī)格及型號、管網(wǎng)阻力系數(shù)都沒變，按上文闡述的基本規(guī)律可判定系統(tǒng)流量也未發(fā)生任何變動(dòng)，也沒有出現(xiàn)水力失調(diào)的問題，所以水壓圖的形狀是固定的，如果恒壓點(diǎn)壓力出現(xiàn)變動(dòng)，其會(huì)沿縱坐標(biāo)軸上下平移。在這種情況下，流量不變，但系統(tǒng)壓力會(huì)發(fā)生較大的變動(dòng)，水壓將無法達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求，應(yīng)力求防止。

2.2.2 循環(huán)水泵出口閥門關(guān)小

ΔH3當(dāng)水泵出口閥門關(guān)小時(shí)，系統(tǒng)S值必然增大，根據(jù)水泵工作點(diǎn)的變動(dòng)，水泵揚(yáng)程將略有增加，與此同時(shí)，系統(tǒng)流量G必有減少趨勢。其變動(dòng)水壓為：水壓線陡降部分，表示因出口閥門節(jié)流引起的壓力損失。動(dòng)水壓線斜率較原水壓圖平緩，表示由于水流量減少，管網(wǎng)壓力損失也減小。又因除水泵出口閥門關(guān)小外，系統(tǒng)用戶閥門均未調(diào)節(jié)，根據(jù)上述基本規(guī)律可知各用戶流量將成比例地減小。為了改善這種情況，我們除加強(qiáng)了對這些閥門的維修保養(yǎng)力度外，還制定了閥門的操作程序：

①起動(dòng)前要檢查水泵及電機(jī)是否完好。

操作順序：關(guān)閉水泵出水閥；開啟進(jìn)水閥，再開動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)壓力

②表指針指到規(guī)定壓力值時(shí)，緩慢開啟出水閥，并逐漸調(diào)至所需的水量；停止水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在緩慢關(guān)閉出水閥后，立即停止電動(dòng)機(jī)再關(guān)進(jìn)水閥。

③在正常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常檢查水泵和電動(dòng)機(jī)。

2.2.3 供熱系統(tǒng)某一用戶閥門開大

圖1虛線、實(shí)線分別代表水力工況變動(dòng)前后的水壓圖。設(shè)3用戶閥門開大，則系統(tǒng)總S減小，根據(jù)水泵工作點(diǎn)變動(dòng)，水泵揚(yáng)程略有下降（也可近似看做不變），系統(tǒng)總量G增加。因Ⅰ管段動(dòng)水壓線變陡，1用戶資用壓頭△H1減少，在△H1=S1G2L中，因S1未變，必有G1減小。

在Ⅱ干管中流量GⅡ=G-G1，則GⅡ增大，即Ⅱ干管動(dòng)水壓線也變陡，導(dǎo)致2用戶資用壓頭減少又因△H2=S2G22，S2未變，必有G2減少。在Ⅲ干路中，GⅢ=G-G1-G2，則GⅢ增大最多。即Ⅲ干路動(dòng)水壓線斜率變陡。在Ⅲ干路以后的官網(wǎng)中，因阻力系數(shù)為變，又因△H3減小，G4、G5將成比例地減少，Ⅳ、Ⅴ干管動(dòng)水壓線變平緩。對于3用戶流量，因G3=G-G1- G2- G4- G5，必然G3增大。通過上述定性分析，3用戶閥門開大，只有3用戶流量G3增加，系統(tǒng)其它用戶流量都會(huì)變小，但3用戶之后所有用戶流的量會(huì)一致呈現(xiàn)出等比失調(diào)的情況；3用戶之前的所有用戶的流量會(huì)一致呈現(xiàn)不

等比失調(diào)的狀況，用戶與3用戶之間相距越近，水力失調(diào)程度越嚴(yán)

重。

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圖1 用戶閥門變動(dòng)圖

2.2.4 干管泄漏

供熱系統(tǒng)中一般都會(huì)出現(xiàn)干管泄漏現(xiàn)象。當(dāng)干管出現(xiàn)了泄漏問題，供熱系統(tǒng)中的并聯(lián)環(huán)路就會(huì)增多，相應(yīng)的將會(huì)降低系統(tǒng)總阻力系數(shù)和揚(yáng)程，同時(shí)也會(huì)增加系統(tǒng)流量，但會(huì)減少所有用戶的流量。此外，泄露點(diǎn)的上游段水力坡線會(huì)變陡，但下游段水力坡線將趨于平緩。系統(tǒng)回水干管泄露的具體狀況如圖2所示。泄露前水壓圖用虛線代替，泄露后水壓圖用實(shí)線代替。若泄漏點(diǎn)為回水干管上的A點(diǎn)，則會(huì)增多A點(diǎn)上游干管中的流量，相應(yīng)的會(huì)降低下游干管流量，同時(shí)也大幅度降低了供水干管和回水干管的壓力。

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圖2 干管泄露圖

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2.2.5 干管堵塞

干管堵塞也是供熱系統(tǒng)中頻繁出現(xiàn)的一個(gè)故障。干管堵塞之后，會(huì)加大供熱系統(tǒng)總阻力特性系數(shù)，循環(huán)水泵揚(yáng)程提高，總循環(huán)流量減少。在干管堵塞點(diǎn)的上游區(qū)段；在其下游區(qū)段，水停止流動(dòng)。圖3為回水干管堵塞，堵塞點(diǎn)為B，恒壓點(diǎn)為循環(huán)水泵入口處。其中虛線為堵塞前水壓圖，實(shí)線為堵塞后水壓圖。因堵塞后循環(huán)水泵揚(yáng)程增加，故Hgh

3 保證供暖系統(tǒng)正常運(yùn)行的措施

3.1 保證熱用戶有足夠的資用壓頭

如果外網(wǎng)提供資用頭不足，不能消除用戶室內(nèi)供暖系統(tǒng)的阻力，就無法確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。因?yàn)橥饩W(wǎng)和用戶供熱系統(tǒng)之間分別采用了不同的連接方式，即系統(tǒng)阻力不同，要求的資源壓頭也不同，若外網(wǎng)和用戶之間采用簡單直接的連接方式，則要求的資源壓頭H（資）=2-5mH2O；若采用噴射泵連接方式，出于對噴射泵的動(dòng)力的考慮，資源壓往往為H（資）=8-12mH2O；若通過熱交換器實(shí)現(xiàn)間接連接，則資源壓頭應(yīng)為H（資）=3-5mH2O。

3.2 確保設(shè)備不壓壞

散熱設(shè)備是供熱系統(tǒng)中比較薄弱的構(gòu)造。一般鑄鐵散熱器（四柱、M-132、翼型等）、含有稀土元素的鑄鐵散熱設(shè)備的承壓能力分別為0.4Mpa（即40mH2O）和0.6Mpa，鋼串片散熱器約為1.0-1.2M。

因?yàn)橄到y(tǒng)的供熱范圍過大，建筑物分別采用型號不同的散熱設(shè)備，因此，處于對安全因素的考慮，底層散熱設(shè)備的承壓能力往往不能大于40mH2O（即0.4Mpa），檢查條件是：

P底/Pg≤40mH2O

3.3 確保不到空

管網(wǎng)各點(diǎn)壓力水頭不允許存在負(fù)壓，也就是P/Pg≮0（表壓），若存在負(fù)壓，管道內(nèi)流體溶有的氣體就會(huì)逸出，形成空氣隔層，出現(xiàn)水、氣分離的現(xiàn)象。若官網(wǎng)處在運(yùn)行狀態(tài)，則流體會(huì)斷流，不利于系統(tǒng)正常運(yùn)行；若官網(wǎng)停止運(yùn)行，水也無法灌滿整個(gè)管道，頂部出現(xiàn)空氣。供熱系統(tǒng)自身無法將空氣排除，必須影響供熱效果。此外，空氣從水中逸出引發(fā)了電化反應(yīng)，管道腐蝕程度會(huì)更加嚴(yán)重。

為避免這種問題的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)管網(wǎng)的過程中，應(yīng)確保水壓圖的設(shè)計(jì)科學(xué)、合理。因?yàn)楣嵯到y(tǒng)頂部水壓最小，所以系統(tǒng)頂部水壓符合設(shè)計(jì)規(guī)范后，才能確保整個(gè)系統(tǒng)不存在倒空現(xiàn)象，檢查系統(tǒng)不出現(xiàn)這種問題的水壓條件必須是：

P頂/Pg≥2-5mH2O

其中2-5 mH2O是考慮管網(wǎng)水壓波動(dòng)而給定的富裕量。

3.4 確保不汽化

要確保管網(wǎng)不出現(xiàn)此類問題，必須使管網(wǎng)各點(diǎn)的水壓比相應(yīng)水溫的飽和壓力要大。管網(wǎng)中若存在汽化現(xiàn)象，蒸汽和水混流，極易引發(fā)水擊現(xiàn)象，所以要采取措施防止這種情況的發(fā)生應(yīng)。

雖然最容易出現(xiàn)倒空和汽化現(xiàn)象的部位都是系統(tǒng)頂部，但具體方位卻存在差異，一般通過P頂/Pg≥Pb/Pg2-5mH2O來檢查系統(tǒng)水壓變化情況。

如果系統(tǒng)的供、回水溫度達(dá)到95/70℃，系統(tǒng)水壓只需達(dá)到不發(fā)生倒空的條件，也就能避免汽化現(xiàn)象的發(fā)生。要確保供熱系統(tǒng)不汽化，還要重視高溫水系統(tǒng)（供水溫度大于100℃）。我礦生活區(qū)供暖系統(tǒng)由于運(yùn)行時(shí)間大，管路腐蝕嚴(yán)重，在2002年冬季運(yùn)行中出現(xiàn)很多問題，2003年在夏季檢修工作中我們圍繞局部管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理，水泵流量是否滿足，干管泄漏、干、支管堵塞等突出問題，進(jìn)行技術(shù)改造，通過2003年冬季一個(gè)采暖期的運(yùn)行，效果明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]《供暖工作與管理》2006版.

[2]《司爐讀本》2008版.

[3]《建筑設(shè)計(jì)手冊》規(guī)范中中關(guān)于供暖管網(wǎng)設(shè)計(jì)部分.