熱力系統水力平衡調試技術

文/盧志明 中鐵十局集團建筑工程有限公司 山東濟南 250000

郭彬 濟南市熱力設計研究院 山東濟南 250000

供熱的主要目的是為了給人們營造出舒適、溫暖的室內環境，同時滿足節能、降耗、減排的要求。可以說末端設備的功能既會受到流量的影響，也會受到水溫度的影響，但是想要保證末端設備可以在規定的流量內穩定運行，僅靠設計調整管徑還不能完全滿足這一需求。無論從舒適度上來講，還是從運行成本上來講，都不可能達到理想的狀態中，所以進行調試水力平衡，也就是測試流量和調節流量，最終得到想要的流量。

1、熱力系統水力不平衡原因分析

由于流量輸配時受沿程阻力和局部阻力的影響，假設水系統的末端設備的阻力均等且每個支管直徑相等。在供水管與回水管之間產生近端壓差大、遠端壓差小的偏差，結果會因為近端壓力大導致近端支管的水量會遠大于遠端的水量。這就造成了熱力系統水力不平衡的發生。現實中不平衡現象最嚴重的系統就是那些龐大的，支管數量眾多，干管過長導致比摩阻過大的復雜系統，由于阻力過大導致供水不足，從而出現嚴重的水力不平衡的問題。

2、水力平衡調節的原理

熱力系統水力平衡調節主要是根據系統的水力狀況對流量分配情況進行檢查，并且能夠根據實際需求以及規劃來設定系統的能量。但是由于流量輸配時受沿程阻力和局部阻力的影響，在供水管與回水管之間產生近端壓差大、遠端壓差小的偏差，從而造成近端流量大、遠端流量小的問題，無論我們設計的多么仔細和完善，都不能徹底解決這一平衡問題，真正的平衡只能靠設備控制來實現。所以在運用水力平衡閥的過程中，需要考慮其流量的及時可測性以及突出的調節能力等因素。

3、水力平衡調試技術分析

3.1 對水力平衡的基本要求

對水力平衡共有三點基本要求：一是在設計過程中，需要在每個終端設備設計中合理設計流程，實現熱系統的低成本運行，為人們創造一個更舒適的生活環境。當終端設備不能按設計流程進行調整時，它不會影響任何終端設備。第三、對于精確的控制和調節，控制閥的兩段壓差不能波動太大，閥權度要大于0.30。

3.2 系統水力平衡的分析

（1）并聯水系統流量分配特點

在并聯系統中，各平衡法的流量系數和流量系數成正比。為了改變流量值，可以調節平衡閥的開啟，以改變流量系數。如果通過調整平衡閥使流量和設計流量平衡閥的比例是固定的，所以當調整管，使其達到設計流量，其余子平衡閥將達到設計流量，它是基于并行調試水系統在比例法。

（2）串聯水系統流量分配特點

在串聯水系統中，每個平衡閥的流量是相同的。如果改變一個平衡閥的流量系數，就會影響整個串聯回路的流量。在了解流體的分布并行的水系統，將知道如何實現水力平衡，并根據并聯水系統流量分配特性，流動比率平衡閥調節到串聯和并聯的設計流量水系統相同。串聯水系統流量后，調節一個平衡閥，將改變整個水系統回路的流量，直到調試所有的平衡閥流量達到設計流量為止。在實際應用過程中，可將熱力系統水力平衡系統分解成由多個串并聯的系統組合的大型水系統

3.3 系統水力平衡調節方法——比例法

比例法實質就是改變平衡閥的流量系數，從而使回路終端的流量能夠按比例發生變化的一種調試方法。

例如在一個多級的串并聯系統中，依據串并聯系統的特點，對流量進行分層調節。首先對并聯閥組中的平衡閥進行調節，使得并聯閥組中的平衡閥的流量與設計流量的比值固定。其次以上重復調節過程。最后再調節母管中的平衡閥，使其達到設計流量值，這樣就會使所有平衡閥的流量都按設計要求達到各自的設計流量。主要特點也是不足就是需要進行反復的測量和計算，操作復雜，消耗時間長，對技術人員素質要求也較高。對于選擇平衡從那個工作開始的支管或立管，應用比例法則需要經過長時間的測量和演算。除此之外，在調節平衡閥的最后一個平衡閥時，之前調節的也都會多少受到影響，從而造成誤差。當誤差范圍大于5%時，則需要進行重復的測量和計算。

3.4 系統水力平衡調節方法——補償法

補償法首先需要根據排布對平衡閥進行分組和編號，將最末端的平衡閥開至50%，這期間可以關閉或者打開其他的閥組。然后將最末端平衡閥調節至設計流量，末端平衡閥完成調節后按照由遠到近依次對其他的平衡閥進行調節以實現整個水系統的水力平衡。

4、工程實例

4.1 工程概況

濟南鐵路局濟南站北貨場職工住宅項目，分東區及西區兩個項目，東區由8棟高層住宅樓組成，西區由7棟高層及2棟多層住宅樓組成，總建筑面積36萬㎡。設計都采用了市政熱源接入換熱站，二次網循環水通過高區及低區換熱器換熱后輸送給用戶，西區設置了15個分支管道分別為7棟高層及2棟多層住宅樓提供循環用水，東區同樣設置了15個分支管道分別為8棟高層提供循環用水。但是在水力平衡調試過程中區別在于西區采用的是前文提到的比例法對熱力系統進行水力平衡調試，而東區則采用補償法。

4.2 實驗數據

（1）西區采用比例法，按照平衡閥的流量與設計流量的比值進行調節，前后對比數據5次消耗2天，現場重復調節5次花費5天，共計7天。西區在經過了5次水力平衡調試后，得以將流量與設計流量的偏差控制在了5%.

（2）東區采用的補償法，按照將最末端的平衡閥開至50%，然后將最末端平衡閥調節至設計流量，再然后按照由遠到近依次對其他的平衡閥進行調節只進行了一次水力平衡調試，對比數據1次消耗1天，現場調節1次花費2天，共計3天。并沒有多次調試就能夠將偏差控制在5%以內。根據實驗數據對比后得出補償法較比例法而言節約了將近50%的時間，因此，補償法更能取得良好的經濟效益。

結語：

總之，熱系統的主要功能是為人類創造一個更舒適的室內環境。然而，在熱力系統的運行過程中，成本應降到最低。水和溫度的流動將直接影響終端設備的嚴重功率，但對終端設備的正常運行將設置正常的流量，但目前的情況是無法做到的。因此，運行成本一直居高不下，往往是由于運行成本和舒適度達不到理想狀態，所以在水力平衡調試過程中，需要做的就是對流量進行測量和調節，以達到最理想的數據流。

[1]田雷.暖通空調水力平衡調試技術[J].山西建筑，2014（11）.

[2]戴彬彬,段雪松.水力平衡調試在空調水系統中的應用[J].建筑技術，2013（03）.