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热水供暖系统水力失调内因分析及解决方法

2017-03-07 21:40 来源:杨伯岳 人评论

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热水网路上连接着许多热用户,他们对供水温度、压力和流量等参数的要求,各有不同,而实际供暖系统的技术参数并未按照热用户的需求进行有效供给,导致用户室内温度“近热远冷”、“上热下冷”,本文结合上述现象进行分析及探讨。

一、水力失调的内因分析

供热管网水力失调是供热系统中常见的技术故障,它所带来的直接后果就是热网上各用户的温差较大[水力失调就是热网各节点(支线或热用户)的实际流量与所需流量不一致]。 对供热管网水力失调的故障,具体从以下几方面分析:

1、解决水力失调首先要解决热网循环水泵与管网、热负荷的匹配问题

热网循环水泵的参数要通过热负荷结合管网进行水力计算来确定。由图一可知热网循环水泵与管网的关系:

对于热网循环水泵的具体工作点要结合管网的特性来确定,而不是依据水泵铭牌所标注的流量和扬程。

2、从管网水压图(图二)上可清楚地看出水力失调情况(图三)

图一

图二

图三

在管网的末端(或内阻较大)的管网节点处,供、回水压差趋于零,形成无压工作区,在无压工作区中水几乎处于较慢或不循环状态,因此流量下降得不到所需流量。水力失调立即凸显。

3、管网平衡状态下室温正态分布曲线与水力失调下平均室温正态分布曲线对比

图四

从两条曲线上可看出管网平衡下平均室温要低于水力失调下的平均室温,而供热效果却好。水力失调下的平均室温高出管网平衡条件下的平均室温值就是由于水力失调而造成的热能的浪费。

二、在热水供暖系统造成水力失调的主要原因

1、外网热负荷分布符合技术规范要求

按照采暖管网布局习惯,外网的布局必须与建筑本单位的建设同时进行,并且对未来的建设有一个预期和评估。但是我处所负责供热区域采暖管网的建设并没有经过合理的规划,布局较凌乱。造成部分区域采暖负荷与实际需求不能匹配,出现“赢余”或者“不足”的现象,需要人员进行热平衡调节。但是,由于采暖系统中阀门的安装一般均采用闸阀控制,其性质决定人员在调节时,完全依靠的是脑海中的经验,会有一定的盲目性。

2、水力失调导致局部用户不热的表现形式及原因分析:

(1) 建筑物上层热下层不热(上热下冷)

楼房的采暖系统是上供下回式,其立管间水平水力失调会导致立管流量分配不均,各立管的温降不相同,流量小的立管温降必然过大,使下层散热器进出水温过低,而上层由于流量大其温度变化不大,导致上层过热下层过冷现象的出现。上热下冷现象不仅出现在上供下回式单管系统中,而且在上供下回式双管系统中也经常出现,是上供下回热水采暖系统一个比较突出的问题,一般上下层室内温差为2ºC-3ºC,严重的可达6ºC-8ºC。

(2)供热管网末端整栋楼的散热器不热

此种现象是由于供热管网的水平水力失调所致,其主要原因是:在管网布置时水力平衡考虑不周,造成流入离锅炉房较近的建筑物水量过多,或流入离锅炉房较远的建筑物水量过少,从而使离锅炉房较远建筑物暖气不热。

(3)建筑物内个别立管或散热器不热

此种现象的主要原因一般是系统采用了异程式,而异程式不利于水力平衡,或者是一支立管上散热器组数过多。

3、部分采暖管网系统存在堵塞现象,造成热量滞留

(1)管线氧腐蚀通径变小;

(2)散热器腐蚀结垢导致散热器换热效果差;

(3)设计的不规范、施工标准低或施工过程中管理不善造成偷工减料现象的发生,导致建筑物内系统阻力大于供暖系统的压力。

4、采暖系统内积存空气

在热水采暖系统内,管道内如果存在空气,就会在管道内形成气泡,使水流中断或者系统循环不良,也是通常所说的“气塞”现象,造成局部暖气不热。

三、解决水力失调措施的思考

陇东矿区热水供暖系统属于水平单管式系统、垂直单管式系统、分户水平式系统三种管网形式。随着长庆油田35年的发展,陇东供暖面积增加到70.12万平方米,原供暖系统在各二级单位管理中,为解决系统的水力平衡问题进行许多探索和改进工作,取得了较好成果,但是供暖主管网、室内供暖系统腐蚀、结垢严重等问题没有得到彻底根治。自2007年集团公司实施矿区服务系统改革以来,陇东矿区供热系统改造一直受到事业部领导高度重视,多次亲临陇东矿区调研、听取各方建议,积极筹措资金,实施惠民政策,陇东矿区供暖主管线及支管线保温层、室内暖气片更换工作于今年冬季点炉供暖前全部完工,要达到水力平衡供暖系统,还有许多工作需要我们进一步探索解决。以下措施是笔者对实现水力平衡供暖系统的思考:

新的初平衡形成后,通过在管道系统中增设静态水力平衡设备(水力平衡阀)对系统管道特性阻力数比值进行调节,使其与设计要求管道特性阻力数比值一致,此时当系统总流量达到设计流量时,各末端设备流量均同时达到设计流量,系统实现静态水力平衡。

1、间接式供热系统的初调节

间接供热系统的调节分为一次系统调节和二次系统调节,调节时先调节一次系统,后进行二次系统的调节,为减少调节时的盲目性和提高调节效果,在调节前分别对一次和二次系统进行准确的水力计算,然后按计算结果进行调节。

(1)一次系统的调节主要是利用换热站内或管道上设置的检测仪表(流量计、压力表等)对网路上或换热站内的平衡调节阀按水力计算结果进行调整。

(2)二次系统的调节同直接式供热系统的调节一样,即借助检测仪表,按水力计算结果,对管网上和热用户入口处各平衡阀门进行调节。二次系统采用的是自力式流量平衡阀,自力式流量平衡阀的工作原理:依靠被调介质因流量变化而产生的压差变化,来自动调节阻力大小,控制流量不变,从而消除压差变化产生的影响,稳定流量。其作用对象是系统的流量,当外网压力波动时被控系统不受影响,可准确地控制各支路的流量,降低了能量的消耗。

2、 间接式供热系统的运行调节

根据调节地点不同,供热系统的运行调节分集中调节、局部调节。集中调节在热源处集中运行;局部调节在热力站或用户引入口进行。集中或局部调节方式又有如下几种:

(1)质调节:保持流量不变,用改变网路供水温度来调节的方法。此方式用于二次系统的运行。

(2)分阶段改变流量的质调节:按室外温度高低把供热期分成几阶段,在不同阶段保持一定流量情况下进行质调节的方法。

(3)间歇调节:通过改变每天供热时数来调节的方法。

一次(高温水)系统的运行调节。由于一次系统的水利工况较易调节,系统压力可调范围大,因此其运行调节采用质调与量调并用,在保证最不利点压差足够的情况下,尽量采用量调的方法,特别是供热初期和后期以量调为主,供热中期以质调为主,量调为辅。

二次(低温水)系统的运行调节。间接式供热系统中的每一个独立的二次系统实际上是一个小型直接式供热系统,也是以质调为主。一个间接式供热系统有几十个或数百个二次系统,这些系统运行调节要求同步进行才能达到预期效果,因采用人工调节方法无法实现,需采用自动控制方法。自控系统根据室外温度自动调节二次供水温度,按室外温度变化对一次系统供水量进行自动调节,来控制二次系统的供水温度,达到对二次系统质调的目的。

3、加强系统运行管理,改进调节过程中的失衡

运行调节过程中的水力失调现象,人为因素影响较大,系统在日常运行中必须加强管理,以保证供热质量,并使系统安全、经济地运行。系统运行过程中要严格按制度办事,避免管网系统因污物堵塞、“空气塞”、排污不及时等原因造成的水力失调。管网系统设立巡回检查制度,以便及时发现系统不热、漏水和其他不正常现象。

(原载于《现代物业·新业主》2008年11期)

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