區域供熱系統水力平衡與穩定性分析

王智金

邢臺市熱力公司 河北邢臺 054000

隨著城市的不斷發展，集中供熱具有減少大氣污染、節省能源、提高供熱質量、低噪音不擾民、自動化程度高、設備故障率低的優勢而得到廣泛應用。但在實際生產運行中，仍然會存在水力失衡影響系統運行穩定性。本文通過對冬季供熱運行中對水力失衡問題進行分析，并提出了應對措施，對提高供熱系統的運行穩定性具有一定的借鑒意義。

1 供熱系統穩定性及水力平衡定義

1.1 熱力工況、水力工況的定義及關系

研究供熱系統供熱量、溫度等參數的分布狀況稱為熱力工況。研究供熱系統壓力、流量等參數的分布狀況稱為水力工況。在熱力工況的研究中，熱用戶室內溫度的分布狀況的分析尤為重要，室內實際溫度是否達到設計溫度直接關系到供熱效果的好壞[1]。

tn——熱用戶室內溫度；

tg——供熱系統的供水溫度；

tw——室外溫度；

Ws——表示系統循環流量大小的熱當量，KJ/h。

Gs——系統循環流量，kg/h；

Cs——熱媒（水）的比熱，KJ/kg；

qv——建筑物在室內外溫差為1度時的熱耗失量；s

ε ——散熱器換熱的有效系數。

通過公式1.1及1.2可知，在特定的供熱系統里，在相同的運行條件下，供熱系統的熱力工況完全決定于水力工況。凡是室溫過低的，都是進入散熱器的循環流量遠小于設計流量造成的。

1.2 熱力工況與水力工況的穩定性

在冬季運行中，當熱源供熱量滿足熱用戶熱負荷時，各熱用戶室溫皆為設計室溫時，稱為熱力工況穩定，否則，為熱力工況失調。熱力工況穩定性常用熱力工況失調度表示，其值為實際室溫與設計室溫的比值表示：

當Xa＞1，表示室溫過熱；當Xa＜1，表示室溫過冷；供熱系統存在冷熱不均的熱力失衡現象。

2 集中供熱生產運行思路及優化措施

集中供熱系統的水力失調問題的解決辦法更加廣泛、多樣，除了在集中供熱管網系統設計階段進行強化，將集中供熱管網系統出現水力失調現象列為設計的前提外，供熱企業常用的做法是對換熱站所轄小區進行平衡改造。公司熱力管網中使用的調節閥主要是靜態調節閥類型。具體來說，靜態調節閥在水力平衡中起著基礎性的調節作用，其工作原理是通過人工操作對管道內阻力的調節，平衡管網中的阻力。

2.1 生產運行實際工作注意事項

隨著人民生活水平提高，對供暖室內熱舒適度的要求不斷提高，而近年來提倡節能減排工作，又對集中供熱管網在保證熱用戶熱舒適度要求的同時盡量節能運行提出了更高要求[2]。供熱質量、運行調控、入戶服務等工作要以結果為導向，結果就是保證終端用戶的室溫達標、均衡、恒定。下面就室溫達標、均衡、恒定這三方面進行分析：

一是以室溫達標為前提。室溫達標是供熱服務最基本的要求。無疑，現供熱向智能化、智慧化高水平發展。但是，有個前提必須要廓清：用戶室溫達標是最低要求。如果溫度不達標，一切都將無從談起。這是最基本、最樸素的道理。二是以管網平衡為關鍵。室溫均衡是水力平衡的重要體現。反映的是庭院管網流量分配是否均衡的問題，各用戶之間是否達到熱平衡的問題。管網平衡直接影響管網的經濟運行和精細化調節。三是以室溫恒定為目標。室溫恒定反映的是調控的及時性及精確性問題。智慧熱網平臺將供熱工況、故障公告、用戶室溫進行了有機的結合，系統提供的各項數據實時、快捷、準確，使熱網的調控更具科學性、準確性和靈活性。

室溫達標、均衡、恒定三者之間是相互依托、相互制約的關系。室溫達標但不均衡，各用戶之間因獲得感不同引起的糾紛、投訴不可避免；同時為保證最不利點用戶室溫，熱力站各項調控措施必然出現調控不及時、精確度差的問題，加大室溫兩極分化趨勢，能源浪費問題突出。室溫均衡但不恒定，室溫忽高忽低不僅影響舒適感、服務質量下降，還會極大的增加管網運行安全隱患。

2.2 生產運行優化措施

通過服務前置、運行人員提前進入狀態、因地制宜、因站施策等方法解決實際工作問題。

往年供熱初期，供熱報修的電話此起彼伏、維修工單鋪天蓋地，這些都讓生產運行人員應接不暇，各項工作陷入被動局面。針對各項問題，分類型、分區域、分時間進行專項分析。一方面，采取冬病夏治提升保障能力。夏季檢修改造根據上一個采暖期運行情況進行綜合整理，查找故障隱患，對設備、管網等供熱設施進行針對性的維修改造。同時，對供熱系統進行保養和維護。另一方面，冷態運行期間通過放氣、清理過濾網等提前解決一批問題。這樣既降低投訴量，更是避免了問題集中爆發，拉長投訴時間分布，降低問題處理的集中程度。在試水冷運期間各項工作齊頭并進，在管網查漏同時兼顧庭院管網平衡調節、排氣、排污工作，尤其對問題突出、集中區域主動出擊；在暖管、升溫階段時刻關注往年高發、頻發區域問題是否得到有效解決。依據實際供熱效果、建筑特性、設備管網特性等情況，摸清每個熱力站的運行規律，建立數據庫，逐步優化運行策略達到適時精確調整。摸清規律，做實數據，為精準供熱提供信息保障和數據支撐[3]。

總之，通過平衡調節手段是解決水力失調的有效措施，既達到了節能降耗的目的，又解決了用戶的熱力失調問題，提高了供熱的質量和穩定性。