供暖系統(tǒng)水力失調(diào)原因及解決方法

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供熱系統(tǒng)水力失調(diào)原因及解決方法

第一章 水力失調(diào)和水力平衡的概念

在熱水供熱系統(tǒng)中各熱用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量之間的不一致性稱為該用戶的水力失調(diào)。
        水力失調(diào)的程度可以用實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量的比值來衡量，即稱水力失調(diào)度。
        水力平衡是指網(wǎng)路中各個(gè)熱用戶在其它熱用戶流量改變時(shí)保持本身流量不變的能力。

第二章 水力失調(diào)和水力平衡的分類

2.1靜態(tài)水力失調(diào)和靜態(tài)水力平衡
        由于設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備材料等原因?qū)е碌南到y(tǒng)管道特性阻力數(shù)比與設(shè)計(jì)要求管道特性阻力數(shù)比值不一致，從而使系統(tǒng)各用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量不一致，引起系統(tǒng)的水力失調(diào)，叫做靜態(tài)水力失調(diào)。
        靜態(tài)水力失調(diào)是穩(wěn)態(tài)的、根本性的，是系統(tǒng)本身所固有的，是供熱系統(tǒng)中水力失調(diào)的重要因素。
       通過在管道系統(tǒng)中增設(shè)靜態(tài)水力平衡設(shè)備（水力平衡閥）對(duì)系統(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其與設(shè)計(jì)要求管道特性阻力數(shù)比值一致，此時(shí)當(dāng)系統(tǒng)總流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，各末端設(shè)備流量均同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)水力平衡。
    2.2動(dòng)態(tài)水力失調(diào)和動(dòng)態(tài)水力平衡
       當(dāng)用戶閥門開度變化引起水流量改變時(shí)，其它用戶的流量也隨之發(fā)生改變，偏離設(shè)計(jì)要求流量，從而導(dǎo)致的水力失調(diào)，叫做動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。
        動(dòng)態(tài)水力失調(diào)是動(dòng)態(tài)的、變化的，它不是系統(tǒng)本身所固有的，是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的。
        通過在管道系統(tǒng)中增設(shè)動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備（流量調(diào)節(jié)器或壓差調(diào)節(jié)器），當(dāng)其它用戶閥門開度發(fā)生變化時(shí)，通過動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備的屏蔽作用，使自身的流量并不隨之發(fā)生變化，末端設(shè)備流量不互相干擾，此時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。

第三章 定流量系統(tǒng)水力平衡分析

    定流量水力平衡系統(tǒng)是供熱設(shè)計(jì)中常見的水力系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中系統(tǒng)各處的流量基本保持不變。常用的主要有以下三種形式：
    3.1完全定流量系統(tǒng)
        完全定流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)中不含任何動(dòng)態(tài)閥門，系統(tǒng)在初調(diào)試完成后閥門開度無須作任何變動(dòng)，系統(tǒng)各處流量始終保持恒定。完全定流量系統(tǒng)主要適用于末端設(shè)備無須通過流量來進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，如末端風(fēng)機(jī)盤管采用三速開關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)速和采用變風(fēng)量空氣處理機(jī)組的空調(diào)系統(tǒng)以及系統(tǒng)要求較低、只需氣候補(bǔ)償器調(diào)節(jié)供暖水溫即可滿足基本需要的供暖系統(tǒng)等。

    完全定流量系統(tǒng)只存在靜態(tài)水力失調(diào)，不存在動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，因此只需在相關(guān)部位安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備即可。通常在系統(tǒng)機(jī)房集水器上安裝水力平衡閥；對(duì)于空調(diào)水系統(tǒng)，可以在建筑物各層水平回水管上安裝水力平衡閥。
    對(duì)于某些系統(tǒng)，雖然也不包含任何動(dòng)態(tài)閥門，但由于無法通過其它非流量手段進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此在實(shí)際運(yùn)行中用戶會(huì)因?yàn)榉块g過冷或過熱而改變閥門開度從而改變流量，因此可以認(rèn)為這種系統(tǒng)介于定流量和變流量之間。
    3.2單管串聯(lián)（帶旁通管）供暖系統(tǒng)
    單管串聯(lián)供暖系統(tǒng)包括垂直雙管水平單管串聯(lián)系統(tǒng)以及垂直單管系統(tǒng)等。這種系統(tǒng)主管的流量基本不變，因此是定流量系統(tǒng)。以前者為例，來說明實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水力平衡的方式。
    這種系統(tǒng)主要存在靜態(tài)水力失調(diào)，在水平分支管上由于三通或二通溫控閥的調(diào)節(jié)作用而存在一定的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。因此只需在相關(guān)部位增設(shè)相關(guān)的水力平衡設(shè)備即可使系統(tǒng)保持水力平衡。具體如下：
（1）在系統(tǒng)機(jī)房集水器上安裝水力平衡閥；
（2）在立管回水管上設(shè)水力平衡閥；
（3）在水平分支管上安裝流量調(diào)節(jié)器保證各分支環(huán)路流量恒定（既可在本分支環(huán)路內(nèi)部管道特性變化時(shí)保持流量恒定，也可在其它環(huán)路流量變化時(shí)避免受其干擾）。
    3.3末端設(shè)備帶三通調(diào)節(jié)閥的空調(diào)系統(tǒng)
    系統(tǒng)各分支環(huán)路的流量基本不變，是定流量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要存在靜態(tài)水力失調(diào)，在末端管路上也存在一定的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。因此只需在相應(yīng)部位增加相應(yīng)的水力平衡設(shè)備即可使系統(tǒng)保持水力平衡。

第四章 變流量水力平衡分析

變流量系統(tǒng)在運(yùn)行過程中各分支環(huán)路的流量是隨著外界環(huán)境負(fù)荷的變化而變化的。由于暖通空調(diào)工程在一年運(yùn)行的大部分時(shí)間均處于部分負(fù)荷運(yùn)行工況，因此變流量系統(tǒng)大部分時(shí)間系統(tǒng)流量都是低于設(shè)計(jì)流量的。因此這種系統(tǒng)是實(shí)時(shí)、靈敏、高效、節(jié)能的。
    變流量系統(tǒng)一般既存在靜態(tài)水力失調(diào)，也存在動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，因此必須采取相應(yīng)的水力平衡措施來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的水力平衡。
    4.1靜態(tài)水力平衡的實(shí)現(xiàn)
    通過在相應(yīng)的部位安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備，使系統(tǒng)達(dá)到靜態(tài)水力平衡。
    實(shí)現(xiàn)靜態(tài)水力平衡的判斷依據(jù)是：當(dāng)系統(tǒng)所有動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備均設(shè)定到設(shè)計(jì)參數(shù)位置（設(shè)計(jì)流量或壓差），所有末端設(shè)備的溫度控制閥門（溫控閥、電動(dòng)二通閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等）均處于全開位置時(shí)（這時(shí)系統(tǒng)是完全定流量系統(tǒng)，各處流量均不變），系統(tǒng)所有末端設(shè)備的流量均達(dá)到設(shè)計(jì)流量。
    從上可以看出，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)水力平衡的目的是保證末端設(shè)備同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，即設(shè)備所需的最大流量。避免了一般水力失調(diào)系統(tǒng)一部分設(shè)備還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)流量，而另一部分已遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)流量的問題。因此它解決的是靜態(tài)平衡和系統(tǒng)能力問題，即保證系統(tǒng)能均衡地輸送足夠的水量到各個(gè)末端設(shè)備。
    但是，末端設(shè)備在大部分時(shí)間是不需要這么大的流量的。因此，系統(tǒng)不但要實(shí)現(xiàn)靜態(tài)水力平衡，還要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。
    4.2動(dòng)態(tài)水力平衡的實(shí)現(xiàn)
    通過在相應(yīng)部位安裝動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備，使系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)水力平衡。它包含兩方面內(nèi)容：
（1）當(dāng)系統(tǒng)其它環(huán)路發(fā)生變化時(shí)，自身環(huán)路關(guān)鍵點(diǎn)壓差并不隨之發(fā)生變化，當(dāng)自身的動(dòng)態(tài)閥門（如溫控閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥）開度不變時(shí)，流量保持不變。
（2）變流量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)水力平衡一般是通過動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備將雙管并聯(lián)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)壓差恒定在設(shè)計(jì)壓差來實(shí)現(xiàn)的。因此變流量動(dòng)態(tài)水力平衡系統(tǒng)也可叫做變流量定壓差系統(tǒng)。壓差調(diào)節(jié)是變流量系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)方式。實(shí)際上，動(dòng)態(tài)水力平衡的另一關(guān)鍵設(shè)備流量調(diào)節(jié)器也是通過閥體內(nèi)部關(guān)鍵點(diǎn)恒定壓差（關(guān)鍵點(diǎn)間的節(jié)流裝置開度不變）來保持流量不變的。

第五章 管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)

5.1間接式供熱系統(tǒng)的初調(diào)節(jié) 
　　間接供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)分為一次系統(tǒng)調(diào)節(jié)和二次系統(tǒng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)時(shí)先調(diào)節(jié)一次系統(tǒng),后進(jìn)行二次系統(tǒng)的調(diào)節(jié),為減少調(diào)節(jié)時(shí)的盲目性和提高調(diào)節(jié)效果,在調(diào)節(jié)前分別對(duì)一次和二次系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的水力計(jì)算,然后按計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)。 
　　5.1.1一次系統(tǒng)的調(diào)節(jié)主要是利用換熱站內(nèi)或管道上設(shè)置的檢測(cè)儀表(流量計(jì)、壓力表等)對(duì)網(wǎng)路上或換熱站內(nèi)的平衡調(diào)節(jié)閥按水力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。 
　　5.1.2二次系統(tǒng)的調(diào)節(jié)同直接式供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一樣,即借助檢測(cè)儀表,按水力計(jì)算結(jié)果,對(duì)管網(wǎng)上和熱用戶入口處各平衡閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。二次系統(tǒng)采用的是自力式流量平衡閥,自力式流量平衡閥的工作原理:依靠被調(diào)介質(zhì)因流量變化而產(chǎn)生的壓差變化,來自動(dòng)調(diào)節(jié)阻力大小,控制流量不變,從而消除壓差變化產(chǎn)生的影響,穩(wěn)定流量。其作用對(duì)象是系統(tǒng)的流量,當(dāng)外網(wǎng)壓力波動(dòng)時(shí)被控系統(tǒng)不受影響,可準(zhǔn)確地控制各支路的流量,降低了能量的消耗。 
　　5.2 間接式供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié) 
　　根據(jù)調(diào)節(jié)地點(diǎn)不同,供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)分集中調(diào)節(jié)、局部調(diào)節(jié)。集中調(diào)節(jié)在熱源處集中運(yùn)行;局部調(diào)節(jié)在熱力站或用戶引入口進(jìn)行。集中或局部調(diào)節(jié)方式又有如下幾種: 
　　5.2.1質(zhì)調(diào)節(jié):保持流量不變,用改變網(wǎng)路供水溫度來調(diào)節(jié)的方法。此方式用于二次系統(tǒng)的運(yùn)行。 
　　5.2.2分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié):按室外溫度高低把供熱期分成幾階段,在不同階段保持一定流量情況下進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)的方法。 
　　5.2.3間歇調(diào)節(jié):通過改變每天供熱時(shí)數(shù)來調(diào)節(jié)的方法。 
　　一次(高溫水)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)。由于一次系統(tǒng)的水利工況較易調(diào)節(jié),系統(tǒng)壓力可調(diào)范圍大,因此其運(yùn)行調(diào)節(jié)采用質(zhì)調(diào)與量調(diào)并用,在保證最不利點(diǎn)壓差足夠的情況下,盡量采用量調(diào)的方法,特別是供熱初期和后期以量調(diào)為主,供熱中期以質(zhì)調(diào)為主,量調(diào)為輔。 
　　二次(低溫水)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)。間接式供熱系統(tǒng)中的每一個(gè)獨(dú)立的二次系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)小型直接式供熱系統(tǒng),也是以質(zhì)調(diào)為主。一個(gè)間接式供熱系統(tǒng)有幾十個(gè)或數(shù)百個(gè)二次系統(tǒng),這些系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)要求同步進(jìn)行才能達(dá)到預(yù)期效果,因采用人工調(diào)節(jié)方法無法實(shí)現(xiàn),需采用自動(dòng)控制方法。自控系統(tǒng)根據(jù)室外溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)二次供水溫度,按室外溫度變化對(duì)一次系統(tǒng)供水量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),來控制二次系統(tǒng)的供水溫度,達(dá)到對(duì)二次系統(tǒng)質(zhì)調(diào)的目的。 
　　5.3加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行管理,改進(jìn)調(diào)節(jié)過程中的失衡 
　　運(yùn)行調(diào)節(jié)過程中的水力失調(diào)現(xiàn)象,人為因素影響較大,系統(tǒng)在日常運(yùn)行中必須加強(qiáng)管理,以保證供熱質(zhì)量,并使系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行過程中要嚴(yán)格按制度辦事,避免管網(wǎng)系統(tǒng)因污物堵塞、“空氣塞”、排污不及時(shí)等原因造成的水力失調(diào)。管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)立巡回檢查制度,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不熱、漏水和其他不正常現(xiàn)象。