淺談集中供熱系統的水力失調與水力穩定性

高士衛（大連熱電工程設計有限公司,遼寧大連116000）

淺談集中供熱系統的水力失調與水力穩定性

高士衛
（大連熱電工程設計有限公司,遼寧大連116000）

通過有效降低網路干管內部的壓力數值，或者有效提高用戶系統的壓降，使管網獲得良好的水力穩定性，合理的初調節和運行調節，可以降低水力失調產生的不當損失。

集中供熱系統管網；水力失調平衡穩定系數；管網調節

1　前言

隨著中國城鎮化進程的快速發展和國家對節能減排降耗的重視，集中供暖事業得到了迅猛的發展。有關工作者應當思考，如何采取措施實現供暖管網的水力平衡，避免在集中供熱系統中出現水力失調的弊端。

在實際應用中由于設計、施工、調節不當，引起供熱管網失調的現象普遍存在。為了保證供熱效果，不少供熱單位，簡單地采用增大熱源，增大水泵流量、揚程，“大流量，小溫差”運行方式來為了保證供熱效果，不僅造成投資的浪費，更造成了能源的很大浪費，水力失調不僅會造成投資的浪費，更造成了能源的極大浪費，同時也給居民的居住舒適性帶來很大影響，所以解決集中供熱系統內部的水力失調弊端尤為關鍵，不斷增強集中供熱系統管網的供水穩定性能，為解決集中供熱系統的水力失調問題提供方法措施和建議。

2　水力失調與水力穩定性概念

熱用戶的水力失調是指當熱水供熱系統各熱用戶的實際流量與要求的流量之間不一致。它的水力失調程度可以用實際流量與規定流量的比值來衡量，即，其中x代表水力失調度；Vs代表熱用戶的實際流量；Vg代表熱用戶的規定流量。當Vs=Vg，即x=1時，系統處于正常水利工況；當x的值越偏離1時，管網水力失調度越嚴重；當x＜＜1或x＞＞1時，出現嚴重水利失調。水力穩定性可以定義為，集中供熱系統中的用戶單位，具有保持自己水力流量穩定的功能，并且不受其他用戶單位水力流量變化的影響。通常使用常用熱用戶的規定流量Vg，和工況變動后可能達到的最大流量Vmax，二者之間的比值來作為判斷水力失調的標準。公式為：

其中y代表水力穩定性系數；Vg代表熱用戶的規定流量；Vmax代表熱用戶的最大流量；Δpw代表正常工況下管網干管的壓力損失；Δpy代表正常工況下熱用戶的壓力損失。

3　水力失調的原因

對于整個供熱管網系統來說，管網的水利失調狀況可能有很多種，主要有以下幾點：

（1）由于設計、施工、設備材料規格限制等原因導致的系統管道特性阻力數值不能與設計管道特性阻力數值一致，壓損未能做到在設計流量下達到平衡，從而使系統用戶的實際流量與設計要求的流量不一致。

（2）管網系統投入運行時，沒有進行很好的初調節。

（3）運行中，熱源供水壓力不足；供熱管道堵塞，壓損增大；熱網失水嚴重，超出補水裝置的能力，系統不能維持需要的壓力等原因。

（4）當某一用戶的閥門開度改變調整自身流量或用戶私自改建、擴建系統時，其他用戶的流量隨之發生變化而偏離設計值。

（5）為解決末端用戶不熱的問題，盲目加大循環水泵流量，即采用“大流量，小溫差”的運行方式，從而使管網壓損增大，特別是主管網壓損增大，不但導致系統壓力不足造成系統水力失調，而且破壞了系統的水力穩定性，更不利于的系統的調節。

4　管網系統水力穩定性與水力失調的關系

從水力穩定性系數y的公式中可以看出，y的取值總是介于0和1之間，當y=1（極限值）時，即管網干管管徑無限大，阻力無限小時，表示網路系統具有絕對的穩定性，無論工況如何變化都不會使它產生水力失調；當y=0（極限值）時，即管網干管管徑無限小，用戶管徑無限大時，表示網路具有表示管網水力穩定性最差，任何其他用戶流量的改造，其改變的流量將全部轉移到整個用戶區。對于整個管網系統而言，流量和壓力不是一成不變的，而人為的調整管網系統是使管網系統在某一流量、某一壓力下達到平衡，如果管網系統沒有良好的水力穩定性，當流量、壓力發生變化時，管網系統又會產生水力失調現象。

從上可以看出只有具有良好的水力穩定性的管網系統才能減小水力失調給系統帶來的影響，便于對管網系統的調節，更利于管網系統的水力平衡。

5　減小管網水力失調的方法

提高減小管網水力失調的方法是：在設計時提高管網的水力穩定性；運行時及時的進行初調節和運行調節，并采用合理的運行方式。

（1）減少網路干管的壓降，提高管網的水力穩定性。適當的增大網路干管的管徑，即在進行網路水力計算時，選擇較小的比摩阻R值，適當的增大靠近熱源的網路干管的直徑，對提高網路的水力穩定性來說，其效果更為顯著。

（2）增大用戶系統的壓降，提高管網的水力穩定性。可以在用戶設平衡閥等措施調節系統的水力平衡。平衡閥能夠使流量和開度稱線性關系，有精確的開度指示，當系統流量變化時，各個支路的流量將成比例的變化，從而能較好的調節系統的水力平衡。其中，當供熱系統采用定流量、質調節時，可以選擇自力式壓差流量平衡閥，它可以自動調節閥門開度，使通過閥門的流量保持恒定。

（3）在運行時，應合理的進行網路的初調節和運行調節，盡可能將網絡干管上的所有閥門開大，而把剩余的作用壓差消耗的用戶系統上。

（4）采用合理的運行方式，運行中避免采用“大流量，小溫差”的運行方式。

（5）加強管網巡視，規范對供熱管網的普查制度，加強管線日常維護和安全監管；及時監控運行參數，保持管網平穩運行，防止管網泄漏、堵塞等現象方案。

6　結論

提高熱水網路水力穩定性，是管網運行時達到水力平衡的基礎，若管網具有良好的水力穩定性，可以節約有效的熱能和電能消耗，較小管網系統水力失調，在熱水供熱系統設計中，必須在關心節省造價的同時，提高系統的水力穩定性問題給予充分重視。同時在運行中應采用合理的運行方式，并進行合理的初調節及運行調節。

[1]賀平.供熱工程[M].中國建筑工程出版社,2009.

[2]秦緒忠,江億.供暖空調系統的穩定性分析[D].暖通空調,2002.

[3]付祥釗.流體輸配管網[M].北京:中國建筑工業出版社,2001.

[4]田雨辰，陳雨濤.供熱管網水力平衡調試時實現建筑節能的有效途徑[J].建筑節能,2005(04):9-10.