摘　要：分析水力失調的成因，對實現水力平衡的措施(供熱系統初調節、調節裝置、分布式變頻泵供熱系統)進行了探討。

關鍵詞：水力失調；  水力平衡；  調節裝置

Hydraulic Imbalance and Hydraulic Balance Measures for Heat-supply Network

Abstract：The causes of hydraulic imbalance are analyzed．The hydraulic adjustment methods are discllssed．

Keywords：hydraulic imbalance；balance；adjusting device

1　供熱系統水力失調的成因

熱網是由若干串并聯管路以及用戶組成的一個復雜的相互連通的系統，在運行過程中，由于某些原因，使得實際流量與各用戶規定的流量不符。各用戶實際流量與規定流量之間的不一致性稱為水力失調^[1]。

目前集中供熱系統普遍存在水力失調，供熱系統在實際運行中各用戶單位供暖面積的供熱介質流量與設計流量不符，導致近熱遠冷的熱力失調現象。對于近端用戶，單位供暖面積的供熱介質實際流量是設計流量的2～3倍，流速高，造成了近端用戶室內溫度過高。對于遠端用戶，則因供熱介質實際流量不足、流速低，導致室內溫度達不到設計要求。為了提高遠端用戶室內溫度，目前大多采用增加鍋爐熱功率或增加供熱介質流量的方法。這種方法雖然使遠端用戶室內溫度有所提高，但近端用戶的室內溫度變得更高，造成了熱能和電能的更大浪費。

產生水力失調的根本原因是運行狀態下，熱網特性不能在用戶需要的流量下實現各用戶環路的阻力平衡。產生水力失調的客觀原因主要有以下幾個方面：a．在熱網設計時，一般是滿足最不利用戶所必需的資用壓頭，而其他用戶的資用壓頭都會有不同程度的富裕量。在這種自然狀態下分配各個用戶流量，必然產生水力失調。b．循環泵選擇不當，流量、揚程過大或過小，都會使工作點偏離設計狀態而導致水力失調。c．系統中用戶增加或減少，要求熱網流量重新分配而導致水力失調。d．系統中用戶用熱量增加或減少，要求熱網流量重新分配而導致水力失調。e．非供暖期缺乏必要的維護保養，未更換銹蝕調節閥以及修復泄漏管道，均易導致供暖期的水力失調。

2　水力平衡措施

2.1　供熱系統初調節

初調節主要步驟為^[2]：a．使供熱系統總初始流量接近總理想流量。b．從熱源開始，由近及遠，逐個調節各支線流量。將最近支線的初始流量調節到理想流量的80％～85％，較近支線的初始流量調節到理想流量的85％～90％，較遠支線的初始流量調節到理想流量的90％～95％，最遠支線的初始流量調節到理想流量的95％～100％。c．最后的用戶調節完畢后，復查該支線或用戶的運行流量。

2.2　調節裝置

最初的水力調節使用普通閥門，如閘閥、截止閥。但閘閥的開度與流量成非線性關系，截止閥雖然可以通過改變閥芯和閥座的相對位置來改變流通面積，但調節范圍很窄。隨后出現了在供熱管道上加設調壓孔板的調節方法，但調壓孔板的規格繁多，須經常更換，而且調節精度不高。1990年前后，出現了手動調節閥、平衡閥等產品，這些調節元件比普通閥門和調壓孔板提高了一步，一段時期內在供熱系統水力調節中起到了一定作用。手動調節閥和平衡閥都屬于單閥瓣結構的靜態水力平衡元件，閥芯開度與流量的變化接近于線性關系，但沒有動態調節的功能。因此在實際應用中需要多點控制、多次調節，而且在熱網的干線、支線、熱力入口處均須裝設。由于手動調節閥和平衡閥為靜態水力平衡元件，將管網前部流量調到要求流量后，管網后部的流量又發生了變化，需要反復調節，才能接近沒計流量，因此沒有得到廣泛應用。1990年，國內研制了一種與國外產品結構型式完全不同的調節元件——自力式流量控制閥，相對于手動調節閥、平衡閥，其優點為可自動調節供熱介質流量，且不需要外部動力，僅靠供熱介質自身壓力作為動力，因此在供熱及制冷系統中得到了廣泛應用^[3]。

2.3　分布式變頻泵供熱系統^[4-5]

當采用傳統的設計方法(滿足最不利用戶資用壓頭的方法)時，循環泵提供的能量有25％消耗在閥門上。在大型供熱系統中這種浪費更嚴重，能達到30％～40％。隨著小區住宅建設規模的不斷擴大，系統循環泵實際揚程不足的情況會更加明顯。此時，采取附加阻力的方法調節系統的水力平衡是做不到的，而附加壓頭技術則是經濟、有效的改善方法。

隨著變頻技術的發展和各種低流量、小揚程泵的出現，變頻調速技術在熱網中的應用越來越成熟。因此，近年來出現一種循環泵多點布置的分布式變頻泵供熱系統。這種方法最大限度利用了循環泵的能力，不僅可以節約電能，而且供熱系統可在較低的壓力水平下工作。這樣不僅使系統更加安全，也降低了系統造價。但用戶安裝分布式循環泵存在搶水問題，即安裝分布式循環泵的用戶流量增加了。但只要設計合理，分布式循環泵選擇正確，初期運行進行必要的調節，完全可以避免搶水問題。

在分布式變頻泵供熱系統設計應用中，主循環泵的選擇很重要。主循環泵的揚程選擇合理可以降低分布式變頻泵供熱系統的造價。從理論上講，在設計流量下，使主循環泵向第一個用戶所提供的壓頭等于或小于用戶所需要的資用壓頭即可，但這樣易造成各用戶的回水分布式變頻泵選擇過大，造成系統造價過高或搶水問題。因此，分布式變頻泵供熱系統的設計及循環泵選型值得我們進一步研究。

3　結語

一個合格的供熱系統在前期中要做到因地制宜、科學規劃、合理設計、精細施工。在運行管理過程要做到系統規劃、運行策略科學、調控手段有力，才能實現供熱系統水力平衡、熱力平衡，最終實現室內溫度適宜、能耗指標又低的經濟、穩定的科學供。

參考文獻：

[1]蔡啟林．供熱系統水力失調的綜合治理[J]．煤氣與熱力，2002，22(4)：300-302．

[2]董壯進，廖榮平，王淮，等．供熱管網初調節的探討[J]．煤氣與熱力，2000，20(4)：270-272．

[3]包敦巖，王曉東．供熱系統的熱力平衡及水力調節[J]．煤氣與熱力，2005，25(10)：24-27．

[4]趙志剛．分布式二級循環泵供熱系統的應用[J]．煤氣與熱力，2008，28(10)：A19-A20．

[5]張巖，邢維恒，賀瑤．分布式循環泵供熱系統的分析[J]．煤氣與熱力，2009，29(6)：A14-A15．

本文作者：楊永峰

作者單位：安陽益和熱力有限責任公司