張淑民 秦志剛

河南煤化集團(tuán)鶴煤公司（453030）

在熱用戶的入口處，安裝具有可調(diào)性的水力平衡元件，是目前解決集中供熱系統(tǒng)中水利失調(diào)問題的常規(guī)做法，成為供熱工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行中的一項(xiàng)基本措施。

1 供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方式

可調(diào)性的水力元件主要有平衡閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥。供熱運(yùn)行的初期，通過水力平衡元件對各個(gè)熱用戶實(shí)際所需循環(huán)流量的調(diào)整，達(dá)到各個(gè)熱用戶循環(huán)流量“按需分配”，即實(shí)現(xiàn)所謂的熱網(wǎng)平衡。這種供熱管網(wǎng)的調(diào)節(jié)叫做初調(diào)節(jié)。初調(diào)節(jié)的目的是使整個(gè)供熱系統(tǒng)中各個(gè)熱用戶實(shí)現(xiàn)流量的平衡，進(jìn)而達(dá)到熱量的平衡，即實(shí)現(xiàn)熱用戶室內(nèi)溫度一致，但并不能保證各個(gè)熱用戶在整個(gè)供熱期間不同室外溫度情況下，都能達(dá)到室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度要求。要達(dá)到這個(gè)目的，還要在整體平衡的基礎(chǔ)上，根據(jù)每天室外溫度變化情況，在供熱運(yùn)行過程中進(jìn)行整體的流量、熱量調(diào)節(jié)，即運(yùn)行調(diào)節(jié)。

2 初調(diào)節(jié)的方法

2.1 近似阻力平衡調(diào)節(jié)

以各個(gè)支線、用戶的阻力平衡為目標(biāo)，通過安裝平衡閥、手動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行支線調(diào)節(jié)、熱用戶調(diào)節(jié)，以達(dá)到各個(gè)熱用戶環(huán)路的阻力平衡，從而實(shí)現(xiàn)流量的平衡。實(shí)際調(diào)節(jié)時(shí)，每調(diào)節(jié)一個(gè)用戶閥門，都會由于熱網(wǎng)并聯(lián)用戶間的相互耦合作用,全網(wǎng)總流量、各用戶流量及分配比例均發(fā)生改變，產(chǎn)生振蕩。因此，其調(diào)節(jié)性能很差,對于大一些的熱網(wǎng)很難達(dá)到平衡。這種調(diào)節(jié)方法僅對于小規(guī)模的熱網(wǎng)系統(tǒng)，通過與超聲波流量儀配合使用,經(jīng)過反復(fù)多次的調(diào)節(jié)，可以達(dá)到一定的平衡效果。且設(shè)備投資抵，無安裝方面的限制，操作簡單。但調(diào)節(jié)過程需要反復(fù)多次，才能達(dá)到一定的平衡效果，而且每一次調(diào)解過程需要很長的一段時(shí)間。

2.2 量化流量平衡調(diào)節(jié)

以熱用戶（每個(gè)樓或每一個(gè)住戶）的流量平衡為目標(biāo)，通過安裝使用自力式流量控制閥，根據(jù)熱用戶的供熱面積或熱負(fù)荷計(jì)算出實(shí)際需要的流量，并在自力式流量控制閥上設(shè)定好，自力式流量控制閥會根據(jù)管網(wǎng)的壓力變動情況，自動保持所設(shè)定的流量恒定不變,從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)熱用戶的流量平衡。自力式流量控制閥最大的特點(diǎn)就是在調(diào)解某一用戶的過程中，其他的熱用戶流量不會產(chǎn)生變化，沒有相互之間的耦合現(xiàn)象，亦不會引起其他用戶流量振蕩，所以，調(diào)節(jié)性能好，穩(wěn)定性好。由于調(diào)節(jié)后各個(gè)熱用戶的流量都有一個(gè)具體的數(shù)量，并以流量為調(diào)整的目標(biāo),因此筆者將其稱為量化流量平衡調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)過程簡便，平衡效果好，大小規(guī)模熱網(wǎng)都能勝任；缺點(diǎn)是由于屬于流量的平衡，因此，流量調(diào)節(jié)平衡之后，熱網(wǎng)必須在恒流量狀態(tài)下運(yùn)行，而循環(huán)泵的流量不能再改變,否則會出現(xiàn)新的水利失調(diào)。

2.3 用戶主動變流量調(diào)節(jié)

這種供熱系統(tǒng)是伴隨熱計(jì)量由歐洲引進(jìn)的，它以熱計(jì)量為目標(biāo)，在熱用戶的入口安裝自力式差壓控制閥，同時(shí)在熱用戶室內(nèi)每組散熱器前安裝自動溫控閥。由于自動溫控閥對于進(jìn)出口的壓差有一定的要求,也為了避免某些熱用戶溫控閥自動調(diào)節(jié)時(shí)，引起其他熱用戶流量的變化，因此，在熱用戶的入口處加裝自力式差壓控制閥與溫控閥配套，從而實(shí)現(xiàn)單個(gè)熱用戶調(diào)節(jié)時(shí)不會引起其他熱用戶的流量變化。這種系統(tǒng)原理上不需要供熱單位人為的調(diào)節(jié)，而由住戶根據(jù)自己房間的溫度，通過設(shè)定溫控閥開度，由溫控閥根據(jù)室內(nèi)溫度的變化進(jìn)行自動的調(diào)節(jié)，而整個(gè)系統(tǒng)是變流量運(yùn)行的，因此，將其稱為用戶主動變流量系統(tǒng)。這種調(diào)節(jié)方法適應(yīng)于有熱計(jì)量自動化程度高的用戶。缺點(diǎn)是造價(jià)高昂，對設(shè)備、人員的技術(shù)水平要求高，適合產(chǎn)權(quán)單一的單位、別墅、私人建筑的熱計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)的供熱，不適合普通民用住宅。

2.4 微機(jī)自控調(diào)節(jié)

主要應(yīng)用于一次熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)。主要元件是電動調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電動執(zhí)行器及相應(yīng)控制軟件。

1）熱網(wǎng)上各熱力站單獨(dú)控制

熱力站根據(jù)測出的室外溫度和設(shè)定的供水溫度對比，與供水溫度不符時(shí)，調(diào)整一次側(cè)的電動調(diào)節(jié)閥門，以改變流過水一水熱交換器的一次側(cè)水流量。從而使二次側(cè)熱交換器出口水溫達(dá)到設(shè)定值。從原理上講，只要給出合理的室外溫度與二次網(wǎng)供水溫度之間的關(guān)系式，設(shè)計(jì)好電動調(diào)節(jié)閥門的調(diào)節(jié)算法,是能夠使用戶側(cè)采暖建筑達(dá)到供暖要求的。但從整個(gè)熱網(wǎng)看,由于各熱力站與熱網(wǎng)皆為并聯(lián)連接，熱力站之間存在相互的耦合作用，某一個(gè)站閥門有動作,其余的熱力站的電動閥門都將隨之動作，總熱網(wǎng)及各熱力站之間將產(chǎn)生較長時(shí)間振蕩現(xiàn)象，尤其是當(dāng)室外溫度變化較大，熱負(fù)荷變化較大，而熱源調(diào)整又不及時(shí)的時(shí)候，這種振蕩會非常嚴(yán)重甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。

2）熱網(wǎng)上各熱力站采用質(zhì)調(diào)節(jié)

對各個(gè)熱力站供水閥門的調(diào)節(jié)是以各個(gè)熱力站彼此間流量平衡為目標(biāo)，實(shí)行中央控制，即通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將各熱力站的現(xiàn)場控制機(jī)連在一起，測量出各熱力站二次網(wǎng)側(cè)供回水溫度，計(jì)算全網(wǎng)調(diào)均勻后的供回水平均溫度值，將此值送到各熱力站作為設(shè)定值進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。還有一種情況是根據(jù)熱源的總流量，按各個(gè)熱力站所需熱量的比例，進(jìn)行熱力站流量的分配。這種均勻調(diào)節(jié)一般不會導(dǎo)致系統(tǒng)大幅度振蕩。隨著室外氣溫的變化，各熱力站熱負(fù)荷同步升高或降低，各熱力站之間熱負(fù)荷分配比例及水流量分配比例基本不變。因此系統(tǒng)一旦調(diào)勻，就基本能夠保持平衡狀態(tài)，不需隨室外溫度變化進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，閥門動作不頻繁。各種運(yùn)行數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)采集，節(jié)省人力，便于對供熱狀況進(jìn)行分析。缺點(diǎn)是投資昂貴，運(yùn)行效果受多方面因素影響，從國內(nèi)實(shí)際應(yīng)用情況看，有成功的，也有不少不成功的。

3）量化的阻力平衡調(diào)節(jié)

量化的阻力平衡調(diào)節(jié)也可以叫做熱源主動變流量調(diào)節(jié)。和自力式流量控制閥一樣，在每個(gè)熱用戶的入口，安裝一種自力式阻力平衡閥，根據(jù)每個(gè)熱用戶的計(jì)算流量，先進(jìn)行流量的平衡，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行各個(gè)熱用戶的阻力平衡，阻力平衡完成之后,我們就能知道每一個(gè)熱用戶環(huán)路的阻力系數(shù)、壓頭是多少，富裕壓頭是多少，循環(huán)泵不同流量下每個(gè)熱用戶的實(shí)際流量是多少。這種方法吸取了近似阻力平衡調(diào)節(jié)法和量化流量平衡調(diào)節(jié)法的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了二者的缺點(diǎn)。因?yàn)檫@種方法平衡的目標(biāo)是各個(gè)熱用戶循環(huán)環(huán)路的阻力，而熱用戶的阻力平衡是自動完成的，因此，將其稱為自力式阻力平衡調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)過程比近似阻力平衡調(diào)節(jié)法簡單，可以和變速循環(huán)水泵實(shí)現(xiàn)無縫對接，進(jìn)行變流量運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能，可以比較準(zhǔn)確地計(jì)算出熱用戶的流量、壓降、阻力系數(shù)的具體數(shù)據(jù)，便于實(shí)現(xiàn)更細(xì)致的量化運(yùn)行管理。但調(diào)節(jié)過程比量化流量平衡調(diào)節(jié)法復(fù)雜。

3 自力式阻力平衡閥

近似阻力平衡調(diào)節(jié)法中采用的平衡閥、調(diào)節(jié)閥一類調(diào)節(jié)產(chǎn)品，雖然價(jià)格便宜，但對大一些的管網(wǎng)平衡效果很差；量化流量平衡調(diào)節(jié)法中使用的自力式流量控制閥價(jià)格適中，但只適用于定流量質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行，不能最大限度的節(jié)省循環(huán)泵的電能；適用于熱計(jì)量供熱的用戶主動變流量調(diào)節(jié)法中使用的自力式差壓控制閥和溫控閥，投資過高，不適用于既有的供熱建筑；微機(jī)自控調(diào)節(jié)系統(tǒng)，只適用于一次網(wǎng)，同時(shí)投資也很高。

自力式阻力平衡閥具有自力式流量控制閥平衡效果好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)吸取平衡閥之長彌補(bǔ)自力式流量控制閥之短，可以實(shí)現(xiàn)變流量運(yùn)行。既適用于一次網(wǎng)，又適用于二次網(wǎng)。其具有以下特點(diǎn):

1）對于一個(gè)水力元件、管段來講，只要它的具體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，其所通過的流量的平方和兩端的壓差呈正比關(guān)系。

2）并聯(lián)管段中各分支管的阻力狀況不變時(shí)，即供熱系統(tǒng)中各熱用戶的阻力系數(shù)不變時(shí)，網(wǎng)路總流量增加多少倍或減少多少倍，并聯(lián)管段中各分支管段即供熱系統(tǒng)中各熱用戶的流量也相應(yīng)增加多少倍或減少多少倍。

3）當(dāng)并聯(lián)管段中任一分支管段的阻力狀況發(fā)生變化時(shí)，網(wǎng)路總阻力系數(shù)必然隨著變化，且網(wǎng)路總流量在各分支管段中的分配比例也相應(yīng)地發(fā)生變化。

熱網(wǎng)經(jīng)初調(diào)節(jié)達(dá)到阻力平衡之后，管網(wǎng)上各支線、各用戶閥門不再操作，其開度固定不變，熱網(wǎng)總流量再增減變化多少，網(wǎng)上各用戶流量也按相同的比例增減變化多少，而不會改變原來的平衡狀態(tài)。

自力式阻力平衡閥保留了自力式流量控制閥的自動調(diào)節(jié)孔板、壓差自動平衡機(jī)構(gòu)、手動調(diào)節(jié)孔板、壓力控制反饋管路、設(shè)定流量的刻度標(biāo)尺等結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加了鎖定裝置和壓力檢測孔。不使用鎖定裝置時(shí)本閥與自力式流量控制閥功能完全相同，具有恒定流量的功能。在熱網(wǎng)初調(diào)節(jié)階段，鎖定裝置完全打開，按自力式流量控制閥的調(diào)節(jié)方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，熱用戶的流量很快達(dá)到平衡狀態(tài)，發(fā)揮了自力式流量控制閥在熱網(wǎng)平衡控制上的優(yōu)勢。然后啟動鎖定裝置，該閥變成了一個(gè)具有變流量性能的平衡閥。由于各個(gè)熱用戶平衡了，循環(huán)泵再進(jìn)行變速時(shí)，各用戶流量將成等比例的變化，依然保持平衡狀態(tài)。自力式流量控制閥的定流量和平衡法的變流量，兩種功能可以根據(jù)具體需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。測壓檢測孔用來測量閥的進(jìn)出口壓力，并根據(jù)定流量狀態(tài)下的實(shí)際流量，計(jì)算出相應(yīng)狀態(tài)下的阻力和阻力系數(shù)，這個(gè)性能對于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行水力平衡計(jì)算和運(yùn)行人員分析運(yùn)行中的壓力、流量、阻力情況提供了簡便準(zhǔn)確的工具。

4 結(jié)論

自力式阻力平衡閥，既克服了近似阻力平衡調(diào)節(jié)法中以平衡閥為代表的各種水力調(diào)節(jié)元件在初調(diào)節(jié)中熱網(wǎng)難于平衡這一劣勢；又克服了量化流量平衡調(diào)節(jié)法中采用自力式流量控制閥調(diào)節(jié)的熱網(wǎng)只能按定流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式運(yùn)行，熱網(wǎng)循環(huán)泵不能充分節(jié)能的劣勢。這種以自力式阻力平衡閥為調(diào)節(jié)工具，以熱網(wǎng)的阻力平衡為目標(biāo)，以既節(jié)熱又節(jié)電的質(zhì)量并調(diào)為運(yùn)行方式的供熱運(yùn)行系統(tǒng)，在大力建設(shè)節(jié)能社會的今天，必將得到廣泛的應(yīng)用。