淺談供熱管網水力平衡的自動調節

【摘要】隨著我國的經濟發展與城市化建設持續推進，在當前的社會背景下人們物質生活水平得到了明顯提升，與此同時，他們又對自身的生活品質提出更高的要求。再加上國家各行業的發展，對于節能減排這一任務又出現了新的問題。城市當中的供熱管網主要為人民提供熱能，滿足他們在供暖方面的具體需求。但為了質量和安全以及經濟等方面的考慮，當前如何才能提高供熱管網的水利平衡并實現自動智能化調節這是需要相關人士重點考慮的。本篇文章主要分析了水力平衡調試的重要性和供熱管網水力平衡失調的形成原因這兩個方面，然后又對供熱管網水力平衡的自動調節優化展開討論，并提出了個人的見解。

【關鍵詞】供熱管網;水力平衡;自動調節

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.13.023

引言：

從整體上分析現如今各地區城市建設已經進入了全新常態，供熱管網作為其中非常重要的市政工程建設它的特點就是有著復雜性，就像是一個流體網絡系統一般，以熱能源為中心給各用戶擴散熱量，以此來形成全面的熱源供應。在供熱管網運行的過程中，它所受到的影響因素有很多，包括城市的地下管網結構、自然地理條件、生態環境還有時間和施工工藝等等，只有這些做到了優化和完善才能從不同程度上滿足用戶對于熱能的需求。以技術層面上分析，無論在城市管網設計上多么科學和認真，熱能在投入使用以后都很有可能收到影響出現不同程度的問題，一旦發生就會影響用戶正常使用。根據實際調查發現某些用戶家中需要的熱能流量偏大或偏小的情況時有發生，許多市內都達不到供熱的具體標準，這是熱力失調的體現，無論是對當地政府、供熱企業還是群眾生活都會產生相應的影響。對此，如何才能對供熱管網水力平衡加以優化，并盡最大可能實現自動調節，這是當前有關企業和政府必須深入考慮和進行全面研究的。

1、水力平衡調節的重要性分析

城市的建設是離不開供熱管網的，因為它不僅可以滿足任何需求給人民生活帶來更好條件，還可以推進城市的現代化建設。只有把城市供熱管網的建設和使用保證質量與效率以及促進水利平衡，這才能有效維護管網的安全穩定性，進而來更好的服務于人民和社會。對于水力平衡這個問題主要就是管網當中不同用戶之間供熱流量進行轉變而本身的流量并不變化的能力，也就是說唯有確保管網供熱流量的平衡與穩定性才能維護城市供熱。城市的地下不僅有供熱管網，還有水管和電纜線等管網設施，而供熱管網本身就非常復雜，他會分散到各家各戶提供熱能，在運行的過程中經常會受到很多條件限制，無論是設計還是運行和后期維護，難免會出現問題。

對于供熱管網當中的水力平衡調節，他是對不同的串并聯管路還有用戶所連接而成，因為在進行設計和施工運行這些方面各種影響因素，經常性的出現供熱管網水力平衡失調，一旦發生給用戶帶來的就是供熱不平衡，繳費高低不等一系列現象?，F如今各個城市中或多或少都會出現供熱管網隨力失調的現象，通常位于近端的住戶在設計的供熱煤流量大概是2～3倍左右，因此近端用戶室內溫度比較高。而對于遠端的用戶因為供熱熱媒的實際流量比設計預期流量低，所以室內溫度很有可能達不到標準，有些用戶會自行放水，這不僅造成了水資源浪費，還會給整個管網帶來不利影響。供熱企業為了使熱能供應還有室內溫度達到理想標準，通常會提升供熱的溫度參數還有增加供熱的媒介流量，通過這些方式可以在很大程度上滿足遠端用戶的熱能需求，但是卻忽略了近端住戶室內溫度過高的現象，整個系統的能源消耗也會提高，這些問題是不容忽視的。因此，根據上述問題描述，有必要在供熱管網的水力平衡方面做出分析，不斷的創新和優化，盡可能調試在合理的范圍內。與此同時，考慮當前科技水平的進步，可以將人工智能融入到供熱管網系統當中，促進水力平衡調節的自動化形成。

2、供熱管網水力失調的主要原因

供熱管網關乎到人民的生活和社會穩定，他的重要意義是不言而喻的，但是在很多城市當中供熱管網的運營居然收到了各種條件限制，從而導致水力失調情況發生，這會直接或者間接性的影響熱水和熱能供應系統不穩定，實際應用過程中出現不達標的現象，難以滿足城市的建設和用戶使用。城市中供熱管網水力失調的現象現如今已經在各地區城市中非常普遍，它在運行的過程中如果出現負面因素則會直接影響供熱質量，所以只有采取更為科學合理的措施對水力進行科學調節和維持穩定才能促進供熱管網的安全穩定以及經濟運行。從實踐調查當中能夠發現，供熱管網中出現水力失調的原因有很多，主要有以下幾個方面：第1個是供熱管網設計不合理，有很多供熱管網工程設計在最初的考慮當中不夠周全，以工程設計的角度上分析雖然并不會出現水力失調的現象，但這些都是初期按照當地水利學理論計算得來，許多數據并沒有經過時間驗證，只是某些預測的計算。所以在后期的實際工程施工對于管網的管材直徑、質量還有具體的標準明顯有著不符實際的情況，這在后期運行會對水力流量造成諸多負面因素，是形成水力失調的主要原因之一。第2個是因為施工方面的質量影響，有很多城市中對供熱管網進行施工說到多方面條件限制，很難全面的展開。比方說供熱管網施工位置有其他管路線纏繞，或者是地理環境不符合管網安裝，這樣一來對于后期的施工就難以全面開展，如果條件不利而強行落實工程的話，會讓供熱管網建設不符合標準，進而影響到后期水利供應，最終導致水力失調。第3個是新增用戶的影響，在城市中某些供熱管網進行設計的時候對用戶使用總量數據收集不標準，如果漏掉一些用戶或者設計的時候數值偏小，再加上增加一些用戶使用，那么水力失調的現象也會發生。第4個問題是供熱管網后期運營維護不合理，往往畢竟屬于某種設施，他的使用壽命有限，如果忽視了后期的維護，那么經過長期的使用和消耗難免會造成某些官網出現堵塞，進而導致水流量變緩，量能跟不上，因此造成水力不平衡的情況發生。

3、自動調節裝置

供熱管網當中的自動調節裝置使用比較常見的就是自立力式流量控制閥，他主要能夠對熱流進行科學的控制，也可以在不是流量流通中起到合理的限制效果。而這種控制閥從應用的原理上分析可以明顯的控制工作官網當中所通過的流量，并且都是根據工作方面的差壓所去界定的。結合這種控制閥能對供熱流量加以科學化限制，還可針對于供熱過程中壓差增加的現象科學化調節，如此一來就算是供熱管網當中出現壓差增大或者降低，都不會影響到水力平衡。從某種角度上講要是壓差出現降低的話，那么自力式流量控制閥就會自動打開，讓整個熱能供應流量始終處于合理狀態中。為了進一步確保供熱管網保持良好的水利平衡，一般比較常用的是裝置孔板，結合平衡閥門還有上述設備，但要考慮到這兩種技術設備價格普遍較高，要求運營人員在技術方面有所保障，所以當前還未曾實現全面普及。針對孔板平衡雖然價格上較為合理，但是實際應用過程中很有可能出現誤差偏大情況，使用起來較為困難。因此，對供熱管網水力平衡自動調節裝置應用需要根據實際情況進行設施設備合理化選擇。

4、供熱管網水力平衡的自動調節方法

4.1溫差法

溫差法在目前的供熱管網水力平衡調節是比較常用的方式，所起到的重要作用也是不言而喻的。他能對于用戶使用熱能的管網處安裝一個能夠顯示壓力還有溫度的計量表，其中設定標準系統可自行調節，這樣就能確保系統的熱力實現穩定性。對于溫度的合理控制應當先設計好一個河里的溫度值，通常情況下供熱管網的水溫度需要維持在60℃以上，溫度計上顯示長期處于這個恒定標準而且差額不大就達到了理想的自動調節效果。同時系統會把供應水和回水的數據記錄下來，就是根據用戶使用具體情況對溫差額度進行調整，確定好其中的次序。在進行調節的過程中需要對供熱的面積和用戶規模以及溫差偏離讓用戶全面考慮，盡可能保證在第1次調節的時候就滿足標準，后續再觀察情況，如果在幾個小時內能夠保持安全和穩定的狀態，就再次做好記錄，根據其中的數據參數展開二次調節，以次循環操作一直到達最合適的溫度停止。

4.2比例法

比例法在供熱管網的水力平衡調節上較為復雜，它的原理是兩個并聯管路的水流量比例達到1：2流動，觀察其中是否存在問題進行計算，如果總流量是在30%上下范圍內出現變動，但是各管路之間的流量比例仍然是1：2，這也就說明水力屬于平衡狀態。對于實際的運行當中需要使用兩臺工超聲波流量計，目的是檢測流量閥門的熱流量狀態，保持聯絡，確保水流量都能維持均衡，在合理的調節下保證水力平衡，只不過這種方式在實際供熱管網水力平衡調節過程中的應用并不是特別多，因為比例調節法對于工作人員基礎性要求還有素質要求都比較高，而且還需要兩臺相同式樣的流量計落實任務，如果工作人員能力和技術上欠缺再加上設備缺乏先進性就很難完成流量調節的測試。

4.3 CCR法

CCR法屬于一種較為系統的方法，在操作的過程中要確保數據完整性，計算和調整無論是哪一個步驟都會影響到日后的調節，所以需要對各方面阻力進行科學的計算與分析，通過合理的調整把其中的數據參數維持到某個標準即可。供熱企業應當對官網中的阻力加以計算和分析，然后科學調節系統，讓供熱流量維持平衡。全面分析CCR方法必須提前把管網當中的阻力都給計算出來，然后結合數據去調節不同管網分支閥門的開度，根據這其中的標準進行調節，確保統一性和分配的合理化。這種方式加以水力調節能讓諸多參數維持合理范圍內，在很大程度上接受了操作的時間和各方面投入費用。

4.4綜合調節法

綜合調節法他所帶來的效果非常明顯，與其他的效果相比較而言綜合調節法則管路線系統投入不過而且操作簡便，能夠快速且全面的將供熱管網當中存在的水力平衡問題有效解決，所以目前在各城市屬于大力推行的。從中國的供熱管網建設實際情況上看，綜合水力平衡調節法是最實用的，而這種調節方法中也包括著動態平衡閥調節還有溫度調節兩種方法。前者就是根據熱流量在某種程度上對其實現恒定，但需要提前設計好相應的標準在以此為中心落實控制閥開度，如此一來就能將供熱系統供熱量的循環實現良好的運行，而對于那些未能展開分戶供熱的用戶也比較適合這種方法進行水利調節，以此來保證流量系統穩定化。自力式壓差控制閥的目標是壓差控制，利用計算機系統進行降壓方可發揮它的實際功能。

總體而言對于供熱管網的隨力調節必須遵循客觀規律，無論是哪一路阻力發生改變都很有可能對整個管網流量出現影響，這就需要重新進行調配，如果支路閥門關閉的話那么其他支路就有可能出現流量增加的現象。因此，在第1輪進行水力平衡調節的時候就要把各方面全部檢查，確保系統是處于全開的，這樣才能為后續的調節做好充分準備。結合流量溫度處理閥門大小，可以說溫度調節法是比較合理的水力平衡處理方式，但是受到不同建筑物室內溫度和回水平均溫度差的影響，就有必要對于水力展開科學的管控調整，確保其中的數據參數關系保持合理?；厮{節應當按照用戶使用的具體需求設置，他們對于回水溫度要求各不相同，需要把整個建筑內官網包含用戶使用均值計算，這其中可根據供熱能源總體回水溫作為基礎溫度，在對不同分支的閥門加以調整，如果說某個分支的回水溫度比基礎溫度高，這就需要將小閥門關閉，確保其他管網供熱充足，以此來實現供熱標準，提高質量與效率的同時維持水力平衡。

4.5實際案例應用

我們拿上海某小區作為案例，換熱站在小區建設，二次元的設計采暖供回溫度為85℃和60℃，系統中運用了補水泵定壓方式，在熱力管道入口設置了一個室內的地下房，且入口處安裝溫度計和壓力表以及過濾器。這個換熱站的供熱范圍是10棟建筑，且都是高層建筑最高達33層。在項目建設的過程中對于二次管網的設計還有水力平衡的調解方案都和實際情況貼近，以前使用的方式經過合理思考與選擇。水力平衡調節測試之前，不同熱力入口都存在著一定的水力4條情況，還有6個熱力的入口無法滿足標準要求，而且占到了接近一半的用戶數量。但是經過對二次管網水力平衡的調試以后，這個項目的熱力入口和水力平衡都達到了規范化，水力逐漸平衡。根據具體水力平衡項目測試，熱力入口的流量波動比較大，某個樓層處于觀望的前端，但是實際流量的調試顯示為流量高出接近二倍，經過水力平衡調試以后，這些入口流量出現了明顯的變化，雖然前端的流量趨于穩定，但是末端范圍的用戶實際流量波動減小，而且已經出現了供熱不足的情況。再進行熱力入口水力平衡調試以后，循環水泵的運行功率明顯低于調試之前，經過計算以后證明能夠起到很好的節能作用。我們從這一案例就能看出，對于供熱管網的水力調節能夠明顯提升供熱管網工作效率，并且改善水力不平衡的問題，這就在某種程度上降低資金和資源浪費，也可有效降低供暖上的消耗，讓集中供熱實現良好發展。經過本次案例證明，科學的水力調節能讓小區內供熱實際流量接近標準，確保所有的用戶都能在供熱量上達到標準上下。使用更加先進的設備和系統進行運行維護，可以提前或者及時發現問題，然后由后續的維修工作人員去解決，這也為用戶長期實現熱能供應打下良好鋪墊。再加上水力平衡調試，對于循環水泵的技術性提升，也達到了供熱系統的節能化。

結語：

綜上所述，很明顯目前中國的城市化建設已經進入了全新時代，而各城市對于供熱管網的建設已經大大提高了重視度，為了能從根本上促進我國供熱管網建設水平，相關政府部門和供熱企業他們需要在供熱管網的水力平衡調節上加以全面重視，以此來維持供熱穩定化。由于供熱管網屬于比較系統和復雜的工程，無論是對前期的施工還是后期的維護保養，都會受到很多因素產生的負面影響，所以在進行供熱管網的運營維護方面，有必要加強在水力調節上的重視，同時提高對人才的引進與培養、資金能源的節約、技術的全面提升等方面，全面推進中國供熱管網水力平衡實現高質量飛升。

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作者簡介：

曲琪（1985.01-），女，漢族，山東蓬萊人，學歷：本科，畢業于哈爾濱工業大學（威海分校），中級工程師，研究方向：供熱通風與空調。