王春慧 岳麗芳 孫建寶 張恒瑋 劉新玉 李樂(lè)東

(唐山學(xué)院土木工程學(xué)院,河北 唐山063000)

1 概述

熱網(wǎng)水力工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于模擬集中供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。通過(guò)改變熱源、管網(wǎng)、或用戶(hù)上的閥門(mén)開(kāi)度,來(lái)定性和定量研究閥門(mén)調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)或?qū)δ骋挥脩?hù)流量、壓力的影響。閥門(mén)調(diào)節(jié)越靈敏、流量測(cè)試裝置精度越高,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。如果實(shí)驗(yàn)臺(tái)本身存在質(zhì)量問(wèn)題,會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。本次實(shí)驗(yàn)臺(tái)的改進(jìn),針對(duì)目前我校實(shí)驗(yàn)室熱網(wǎng)水力工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)存在的不足,提出實(shí)驗(yàn)臺(tái)的改進(jìn)措施。

2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)存在的問(wèn)題

目前我校使用的熱網(wǎng)水力工況實(shí)驗(yàn)臺(tái),模擬管網(wǎng)的材質(zhì)是pvc 管,實(shí)驗(yàn)臺(tái)零部件的連接方式是膠粘連接或螺紋連接。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用年限較長(zhǎng),pvc 管出現(xiàn)老化現(xiàn)象,管路中閥門(mén)也開(kāi)始銹蝕,設(shè)備逐漸需要維修,但維修有兩個(gè)方面的困難:一是不能局部拆卸以螺紋連接方式連接的零部件,拆卸時(shí)只能先行拆下與需要更換的零部件相連的其它管件后才可拆卸需要更換的零部件,但受管件螺紋連接方式的限制和實(shí)驗(yàn)臺(tái)空間的限制,很難實(shí)現(xiàn)零部件的旋轉(zhuǎn),致使無(wú)法更換零部件。二是設(shè)備中pvc 管老化,更換設(shè)備零部件時(shí),為防止管路斷裂而不敢用力也會(huì)導(dǎo)致零部件無(wú)法正常拆卸,設(shè)備現(xiàn)狀如圖1。

圖1 設(shè)備現(xiàn)狀

3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的改進(jìn)與效果評(píng)價(jià)

結(jié)合多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)中最容易出現(xiàn)問(wèn)題的是閥門(mén),如能解決閥門(mén)的更換問(wèn)題可大大減少維護(hù)工作量,如能減緩管路老化速度又可延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用壽命。針對(duì)以上問(wèn)題提出實(shí)驗(yàn)臺(tái)的改進(jìn)思路,將PVC 管更換為PPR 熱熔管,將閥門(mén)連接由螺紋連接改為直連接,以求既不影響實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用效果,又能減少維修工作量,還能延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。

3.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的概況

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖2 所示,實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由水箱、水泵、模擬鍋爐、模擬穩(wěn)壓罐、定壓水箱、模擬用戶(hù)、測(cè)壓管、流量計(jì)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)支架以及管路和若干閥門(mén)組成。

圖2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖

實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)零部件的名稱(chēng)和數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)組成

實(shí)驗(yàn)臺(tái)中水箱、模擬鍋爐、模擬穩(wěn)壓罐、定壓水箱均為有機(jī)玻璃材質(zhì)；流量計(jì)為玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)；管路材質(zhì)為PPR 熱熔管,閥門(mén)為有活接功能的銅質(zhì)閥門(mén),閥門(mén)局部放大圖如圖3 所示。

圖3 閥門(mén)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程為,水在水泵的作用下依次通過(guò)模擬鍋爐、模擬穩(wěn)壓罐,根據(jù)需要分配到5 個(gè)模擬用戶(hù)中。模擬用戶(hù)的流量通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀取,模擬用戶(hù)的壓力通過(guò)標(biāo)有刻度的測(cè)壓管讀取,模擬用戶(hù)流量的大小通過(guò)模擬用戶(hù)自身上的閥門(mén)或兩個(gè)模擬用戶(hù)間的閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)的目的,是通過(guò)改變閥門(mén)開(kāi)度來(lái)觀(guān)察閥門(mén)調(diào)節(jié)對(duì)用戶(hù)流量和壓力(即熱網(wǎng)水力工況)的影響規(guī)律[1,2]。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上閥門(mén)可分為三類(lèi):一是模擬用戶(hù)上的閥門(mén),二是模擬用戶(hù)間的閥門(mén),三是水泵進(jìn)出口處的閥門(mén)(總供回水管路上的閥門(mén))。每類(lèi)閥門(mén)開(kāi)度的改變對(duì)熱網(wǎng)水力工況的調(diào)節(jié)都有各自的特點(diǎn)和規(guī)律。

3.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)效果評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建是在指導(dǎo)教師輔助下由學(xué)生自主完成的,包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)管路的設(shè)計(jì)、零部件的購(gòu)買(mǎi)、管件的連接等,無(wú)論是整體的搭建還是細(xì)節(jié)的完善,都有效的提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,同時(shí)也大大增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力,達(dá)到了預(yù)期目的。搭建完的實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖4 所示。

圖4 自制熱網(wǎng)水力工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建完畢后,進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試,數(shù)據(jù)符合熱網(wǎng)水力工況調(diào)節(jié)規(guī)律,既能定性分析,也可能定量分析,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)臺(tái)的改進(jìn)是成功的。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)管路改為PPR 管后,實(shí)驗(yàn)臺(tái)的壽命不再受管路壽命周期限制,閥門(mén)連接由螺紋連接改為活連接,有效縮短維修時(shí)間、減少維修工作量。

4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)改進(jìn)思路的展望

本套實(shí)驗(yàn)臺(tái)僅局限于異程式熱網(wǎng)水力工況的定性及定量分析,后期可通過(guò)改變管路連接方式或增設(shè)垂直用戶(hù),來(lái)實(shí)現(xiàn)同程式與異程式或水平式與垂直式熱網(wǎng)水力工況的相互轉(zhuǎn)換或?qū)Ρ?以構(gòu)成綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)[2,3]。

將實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,同時(shí)將熱熔連接方式改為承插連接方式,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自由拆卸與組裝,因此2 個(gè)學(xué)時(shí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以擴(kuò)展為6 個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,其中4 個(gè)學(xué)時(shí),要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖,完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建,搭建完成后再進(jìn)行另外2 個(gè)學(xué)時(shí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,可以實(shí)實(shí)在在的鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力,并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。