集中供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)研究與實踐

劉建國

（新疆醫(yī)科大學(xué)，新疆 烏魯木齊830011）

集中供熱是當(dāng)前我國城市的冬季取暖基礎(chǔ)性設(shè)施，隨著城市供熱面積的不斷增大，對整個城市大氣污染影響日益嚴(yán)重，供熱系統(tǒng)整體的合理性、經(jīng)濟性越來越受到關(guān)注，如何采取有效的節(jié)能措施提高能源的利用率，降低能源消耗，保證供熱系統(tǒng)的可靠性、改善的城市空氣質(zhì)量，是當(dāng)前城市供熱部門重點研究和解決的問題。供熱系統(tǒng)供熱調(diào)節(jié)的目的就是根據(jù)供暖熱負(fù)荷隨室外溫度的改變而對熱源的供熱量進行調(diào)節(jié)控制，以便維持供暖建筑物室內(nèi)所要求的溫度。

這些年來，烏魯木齊市的集中供熱規(guī)模大幅度增加,但相對發(fā)展歷史較短，從事供熱行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員實踐經(jīng)驗不足，在供熱運行中出現(xiàn)的成本高，消耗大、調(diào)節(jié)滯后、供暖質(zhì)量不平衡、熱用戶意見大等問題。根據(jù)多年的實踐，在選擇調(diào)節(jié)的方法時，要因時、因地制宜，靈活選用、交叉應(yīng)用質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)、分階段變流量、間歇調(diào)節(jié)方法，才可以取得滿意的效果。

1 供暖熱網(wǎng)的初調(diào)節(jié)和運行調(diào)節(jié)

供暖過程中，首先對供熱系統(tǒng)進行初調(diào)節(jié)，然后進行運行調(diào)節(jié),初調(diào)節(jié)就是在供暖初期，解決系統(tǒng)流量不均問題，將用戶的運行流量調(diào)到較理想狀態(tài)。運行調(diào)節(jié)是在整個供暖期間，根據(jù)室外溫度的變化及其他情況，調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡，對供熱系統(tǒng)的流量和供回水溫度系統(tǒng)地進行調(diào)節(jié)。

1.1 首先是初調(diào)節(jié)

初調(diào)節(jié)就是把總流量合理進行分配。根據(jù)多年經(jīng)驗，采用簡易的過度流量法可以快速進行供熱系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)。基本滿足供熱系統(tǒng)流量合理分配問題。初調(diào)節(jié)主要解決系統(tǒng)水量分配不均,消除各個熱用戶冷熱不均的現(xiàn)象，解決水力工況的水平失調(diào)問題。初調(diào)節(jié)關(guān)鍵要把握好兩條：一是要準(zhǔn)確掌握熱用戶的實際負(fù)荷，二是要有必備的檢測設(shè)備，才能準(zhǔn)確掌握熱用戶的分配流量。

供熱系統(tǒng)設(shè)計熱負(fù)荷確定的額定流量，稱為理想流量，在調(diào)節(jié)過程中的流量稱為過渡流量。

過度流量法的使用步驟：

（1）對熱用戶進行編號。

（2）計算出所有樓棟熱負(fù)荷。

（3）計算理想流量。

（4）過度流量統(tǒng)計。

過度流量法調(diào)節(jié)開始時，是以熱源為基準(zhǔn)，由近到遠逐個對各支線或熱用戶進行調(diào)節(jié)，最近的熱用戶的過渡流量控制在理想流量的80%～85%；較近的熱用戶的過渡流量控制在理想流量的85%～90%；較遠的熱用戶的過渡流量控制在理想流量的90%～95%；最遠的熱用戶的過渡流量控制在理想流量的95～100%。

在調(diào)節(jié)的過程中，過渡流量一般在理想流量值的±20%范圍內(nèi)變動即可。按計算出的理想流量，遵循過渡流量法的規(guī)則依次給出各用戶的過渡流量，可以得出系統(tǒng)總的理想流量和總的過渡流量,系統(tǒng)的過渡流量達到理想流量的90%左右，即視為達到了系統(tǒng)初調(diào)節(jié)的需要。在進行初調(diào)節(jié)的過程中，如出現(xiàn)某個用戶即使在某個支線全開的情況下，仍未達到要求的過渡流量,可以暫時不管該用戶，按規(guī)定的順序繼續(xù)調(diào)節(jié)。等全部調(diào)節(jié)完畢后，再復(fù)查該用戶的過渡流量。如果此時的過渡流量與理想流量的偏差值在±20%以內(nèi)，即視為達到理想狀態(tài)，如果此時的過渡流量與理想流量的偏差值仍然超過±20% ,要檢查該用戶或支線是否存在其他問題。采用這種方法進行系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)時，我們要配備便攜式超聲波流量計。

1.2 運行調(diào)節(jié)

運行調(diào)節(jié)是指在供熱負(fù)荷，因室外氣溫變化而發(fā)生變化，為了滿足熱負(fù)荷的要求實現(xiàn)的系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

為了滿足變化的熱負(fù)荷的要求，即可對系統(tǒng)的運行流量進行調(diào)節(jié)，也可通過改變系統(tǒng)中介質(zhì)的溫度而保持系統(tǒng)流量不變方式進行的調(diào)節(jié)。前者稱為量調(diào)節(jié)，后者稱為質(zhì)調(diào)節(jié)。

（1）系統(tǒng)的質(zhì)調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)的質(zhì)調(diào)節(jié)，只改變熱用戶的供水溫度,而用戶的循環(huán)水量保持不變。質(zhì)調(diào)節(jié)操作簡單，只調(diào)節(jié)水溫而不調(diào)節(jié)流量，因此熱力工況比較穩(wěn)定。因為流量不變，水泵恒速運行，其主要缺點就是耗電量大。

（2）系統(tǒng)的量調(diào)節(jié)。

量調(diào)節(jié)是供熱源隨室外溫度的變化進行調(diào)節(jié)，改變熱網(wǎng)的循環(huán)流量。量調(diào)節(jié)的優(yōu)點是相對省電，但其操作技術(shù)較復(fù)雜，需要水泵變速運行。但這種調(diào)節(jié)的主要問題是在系統(tǒng)阻力大、循環(huán)流量過小時，系統(tǒng)將發(fā)生嚴(yán)重的熱力工況垂直失調(diào),導(dǎo)致調(diào)節(jié)失衡。例如：在調(diào)節(jié)時經(jīng)常會遇到私改暖氣的用戶，把氣包移到?jīng)雠_上或加裝了過水熱，因彎頭增多，加大了系統(tǒng)阻力，造成局部不熱的現(xiàn)象。

（3）分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)。

分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)就是在整個供暖期里，根據(jù)室外氣溫的變化將供熱系統(tǒng)的流量分為幾個變化的階段，在同一階段內(nèi)實行質(zhì)調(diào)節(jié)。在室外氣溫較低的階段中，保持較大的流量，而在室外溫度較高的階段中，保持較低的流量，在每一個階段中熱網(wǎng)的循環(huán)流量保持要相對不變。分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)的方法綜合了質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)的優(yōu)點，既能較好地避免熱力工況的垂直失調(diào)，又能夠節(jié)省電能。當(dāng)流量減少75%時,水泵電功率減少至42%，在流量減少到60%時，水泵的電功率只有原來的22%，其節(jié)電效果是非常明顯。

（4）間歇調(diào)節(jié)。

間歇調(diào)節(jié)就是在室外氣溫升高時不改變熱網(wǎng)的循環(huán)流量和供回水溫度，根據(jù)當(dāng)天溫度適當(dāng)減少供暖的時間（一般早晚供）。

熱網(wǎng)調(diào)節(jié)的中心要根據(jù)用戶的熱負(fù)荷變化，并依據(jù)室外氣溫的變化程度，適時地對熱網(wǎng)進行質(zhì)調(diào)節(jié)或量調(diào)節(jié)及其他調(diào)節(jié)，以滿足熱用戶室溫的需要，節(jié)約能量，提高效益。

2 熱網(wǎng)調(diào)節(jié)的其他影響因素

在實際的熱網(wǎng)調(diào)節(jié)中，不但要合理地選擇調(diào)節(jié)方案，還要考慮掌握管道堵塞和調(diào)節(jié)閥工作特性對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響：

2.1 管道堵塞對調(diào)節(jié)運行的影響

在熱網(wǎng)調(diào)節(jié)時，會遇到一些管道堵塞，閥門開啟不靈活等現(xiàn)象，使得熱網(wǎng)失調(diào)，影響系統(tǒng)水力工況的穩(wěn)定和平衡，導(dǎo)致供曖的質(zhì)量下降。造成供熱管道發(fā)生堵塞的原因，多數(shù)是在施工的過程中，把雜物遺留到管道內(nèi)所致，完工后又不按規(guī)范進行沖洗。一般堵塞部位多發(fā)生在彎頭、三通、變徑、閥門、換熱器的板片間和過濾器或除污器內(nèi)，等處。

供熱管道發(fā)生堵塞，其特征是該用戶或該支線的水力工況和熱力工況明顯差于其他的用戶和支路，該支路或用戶的供回水管壓差成倍大于其它支路。在正常的運行狀態(tài)下，板式換熱器的壓力降在0.05-0.08Mpa 之間，如果發(fā)生堵塞，壓力降會增加約0.2-0.3Mpa。對于過濾器或除污器發(fā)生堵塞現(xiàn)象，其進出口的壓力降值會接近或大于0.1Mpa。

2.2 調(diào)節(jié)閥性能對調(diào)節(jié)性能的影響

閥門是調(diào)節(jié)熱網(wǎng)的重要工具，調(diào)節(jié)閥門結(jié)構(gòu)和質(zhì)量直接影響調(diào)節(jié)的正常運行。充分了解各類閥門的調(diào)節(jié)特性，才能做到合理選擇調(diào)節(jié)閥，按流量特性的不同，閥門分為線性流量特性、等百分比流量特性和快開流量特性，拋物線特性調(diào)節(jié)閥四種。如圖所示。

調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和流量特性曲線

（1）線性流量特性（曲線1）的特點是流量增加百分比和調(diào)節(jié)閥開度增加的百分比相同。也就是說,在小開度下流量的變化大，在大開度下流量的變化小，調(diào)節(jié)性能不靈敏。小開度時其流量相對變化值大，這時靈敏度過高，控制作用強，易產(chǎn)生振蕩。

（2）等百分比流量特性（曲線2）的特點是流量的變化量相對開度的變化量成直線關(guān)系。不管調(diào)節(jié)閥在什么開度下，流量調(diào)節(jié)的變化量都相等。這種調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能要優(yōu)于線性流量特性的調(diào)節(jié)閥。即在小開度下流量的調(diào)節(jié)量就小，大開度下流量的調(diào)節(jié)量就大，應(yīng)優(yōu)先使用。

（3）快開流量特性（曲線3）的特點是在比較小的開度下，流量已經(jīng)達到相當(dāng)大的值或最大值，其調(diào)節(jié)性表現(xiàn)得很差。

（4）拋物線流量特性（曲線4）介于線性流量特性與等百分比流量特性之間，主要用于三通控制閥及其他特殊場合。

通過以上分析，選擇合適的調(diào)節(jié)閥，將直接影響調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。快開流量特性閥，僅起關(guān)斷作用不宜參與調(diào)節(jié)。根據(jù)情況選擇等百分比，拋物線、線形流量特性閥門才可以達到好的流量調(diào)節(jié)性能。

3 結(jié)論

在供熱運行中，要充分根據(jù)熱網(wǎng)的規(guī)模，系統(tǒng)的連接方式，采用科學(xué)合理的供暖方案和靈活有效的運行調(diào)節(jié)措施，就可以提高能源的利用率，降低能源消耗，保證供熱系統(tǒng)的可靠性，改善供熱質(zhì)量