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自力式流量控制阀在供热管网中调节水力失调的应用

发布于:2019-11-5 11:34:12 点击量:21

作 者: 李俊峰
摘 要: 自力式流量控制阀可以准确调节流量,并且操作简单、稳定性好。采用自力式流量控制阀在解决供热管网的水力失调的同时,提高了供热效果,节约能源,对供热企业的经济效益和社会效益都有良好作用。 
 1 造成水力失调的原因

    在供热系统中各热用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。供热管网建成后,在实际运行中,往往存在水力失调问题,这主要是由以下原因造成的:①工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据,而实际管材的数值与标准是有差别的;②由于施工条件的限制(地下隐蔽管网复杂使施工中只能增加弯头等管件),使管路的实际情况与设计情况有很大不同,供热管网在实际运行中不能达到平衡;③管网建成后的新用户增加(例如新挂网、联网等),使原有的水力平衡遭到破坏;④管网维护不当,使管网水力平衡受到影响;⑤没有准确可靠、使用简便、造价低廉的流量调控设备。

    由于各个环路之间不同的阻力和耦合的关联关系,导致流量的输配难以均衡,调控困难,由此造成系统运行品质差,流量调控不准确不稳定,用户端冷热不均,造成运行工况好的热用户室温超标甚至开窗散热,而运行工况不好的热用户室温不达标。为了减少不达标用户、降低投诉率、提高收费率,供热企业被迫采用大流量、高压力或提高供热温度运行,虽然低温户减少,但是高温用户温度超标更严重,造成大量能源浪费,提高了供热企业的运行成本。

    在造成水力失调的各种原因中,由于设计与实际的差别、施工条件、新用户增加等原因造成的水力失调,在供热管网中很难避免,而通过对流量进行准确、简便的控制是供热企业最可行的对水力失调的解决方案。

    2 常用的调节水力失调的方法

    供热企业较传统的调节办法是对热用户的回(供)水阀门的开启度进行调节,而通常所安装的阀门是闸板阀或蝶阀,这两种阀门为截断阀门,主要作用是关闭或开启某支线的管网,通过调节阀门,很难准确实现要求的流量,图1为阀门开度与流量变化关系曲线。此时,尽管随阀门开度增大,流量可以在0到100%范围内变化,但实际上很难真正达到中间的某个流量,调节性能差。由于流量难以准确调节,就导致温度不能准确调节,可调性差。再一种情况是几个支路间的相互影响。一个支路开大阀门以加大流量,邻近支路流量就会相应减少,稳定性差。

    由图1可见,在阀门开度为0.5~1时,阀门几乎不能对流量进行调节,而在0~0.3范围内,对流量的调节又过于敏感,对于闸阀手轮旋转一周就会对流量的影响较大,不能对流量进行准确调节,由于完全靠操作人员经验进行调节,所以对调节阀门的人员要求较高,另外也要求在同一管网内各阀门的性能相似。该调节方法调节周期时间长,需要反复进行,可能出现新的水力失调。此调节方法属于粗调,调节效果不准确。

    还有利用便携式超声波流量计测量管网各支线流量,通过阀门进行流量的精确控制,达到一种平衡状态,基本原理为如果两条并联管路中的水流量以某比例流动(例如1∶2),那么当总流量在+30%范围内变化时,它们之间的流量比仍然保持不变(1∶2)。此方法调节准确,但用此法调节时相互间不易协调,对操作人员素质要求较高,并需要两台相同的流量计,初投入较大。且超声波流量计的测量位置通常要求直管段长度为15~20倍管径,这样对测量流量带来较大难度,如果测量数据不准确,则不能解决水力失调。当系统运行压力改变的情况下,还需要重新对管网进行重新测量、调节。

    可以看出以上两种对水力失调的调节方式,在可调性、稳定性、准确性、方便性等方面,都有着不可避免的缺点,不能很好的解决在供热运行中的水力失调所带来的冷热不均等问题。

    3 自力式流量控制阀在调节供热管网中水力失调的优势

    自力式流量控制阀是目前可以较好解决供热管网水力失调问题的设备之一。该控制阀安装在用户端的各个环路的回水管道上,按各用户的额定流量设定开度,即可实现整个管网系统的均衡输配,保证系统流量输配的均衡和稳定,提高运行品质,实现节能运行。无需专门的调试技术和仪表,调节设定简便直观,快速可靠。

    自力式流量控制阀由自动和手动两部分组成,自动部分由弹簧、膜片、自动阀瓣等部件组成;手动部分由手动阀瓣、流量刻度尺等部件组成,二者由一个公共的腔体有机地结合在一起,成为一个完整的流量控制阀(图2)。

    手动部分设定流量,自动部分消除系统剩余压头保证手动部分压差,从而达到恒定流量的目的。

    在调节时,只需根据该支线管网所供热面积、供热方式、供热需求等因素确定该支线所需流量,通过自力式流量控制阀的手动阀根据刻度尺来调节流量,可调性强。

    由于自力式流量控制阀可以消除系统剩余压头保证受动部分压差,所以在系统运行压力改变时,不影响各支线的流量,调节后可长时间不进行调节阀门,大大减少了调节次数和重复性劳动,在供热负荷增加后,也不必对原有各自力式流量控制阀进行重新调节,稳定性强。且对人员的要求不高,只要计算出该支线所需要流量,其他工作对操作人员没有技术要求,也不需要其他仪器,方便性高。通过刻度尺的刻度,流量的调节比较准确。

    在实际应用中,不仅在二次网中(或直供系统)可以对各进户控制流量,而且可以在一次网的各换热站的一次侧回水处安装自力式流量控制阀,控制各换热站高温水的流量按需分配,且相比之下造价低廉,大大节约了一次投资的成本。

    4 结论

    虽然安装自力式流量控制阀使1m2建筑面积的供热外网成本增加1元左右,但是带来的效益是长久而稳定的。在集中供热系统中,合理均衡的输配流量,实现水力平衡后,可以节电、节煤各15%~20%以上,折合每个采暖季1m2建筑面积降低运行费用0.8元以上,由于解决了供热管网流量输配不均衡的问题,使长期不热的末端用户室温达标,既能减少用户投诉,也能提高收费率,同时还可以充分发挥现有锅炉、水泵的能力,扩大供热供暖的面积,经济效益和社会效益非常可观。



本文链接:http://www.kzpv.cn/projectcase/detail/20191105113412.html



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