供热系统二次网平衡调节方法探究

供热系统二次网平衡调节方法探究

杨杨

大唐保定供热有限责任公司   保定市 071000

摘要：目前各供热公司越来越注重一次网的调节及节能工作，通过自控手段改善一次网的水力工况，同时优化热源调度降低能耗,但由于二次网的复杂性导致二次网平衡调节工作不易开展，只能通过加大循环流量的方式弥补末端流量不足的问题，从而导致换热站能耗较高。

关键词：供热系统；二次网平衡调控；方法

1水平失调的调控方法

1.1人工调节

1.1.1冷态调节

“冷态水力平衡调节”是指在供热系统完成通水后，以上一个采暖期内小区的实际用热面积为基础，采取“按需分配”的原则，根据供热建筑采暖形式、建筑物年限、节能程度分别计算每个楼栋所需流量。按照热力入口流量计的数值(或采用便携式流量计现场测量),用调节阀调节流量，使各热用户系统的流量达到规定设定值，使二次网系统达到初步水力平衡。

传统冷态调节的调试仪器是流量计+调节阀的组合，通过楼栋的供热面积计算得出该楼栋的所需流量，再借助流量计通过调节阀门使得该楼栋的流量达标。但是，该技术主要是依靠人工进行调节，因此实际调节较为复杂，浪费人力及物力，在系统实际运行后还要根据实际的运行效果进行调节。

1.1.2热态调节

热工水力平衡调节是指正式启动供热运行，水温达到稳定工况时，对二次管网进行调节。主要采用回水温度或室温作为调节指标。通过调整，每个用户的回水温度趋于相同，或每个用户的室温相同。用户的室温是反映加热效果最直观的指示器。然而，室温传感器通常很难安装，并且存在用户随意移动传感器的问题，因此可能会影响数据的准确性和可靠性。作为第二个指标，回水温度更容易测量，在一定程度上可以反映用户的供暖效果。

手动调节的系统一般不具备自动调节功能。具有调节性能的调节阀主要通过“等比例调节法”、“补偿法”等调节方式进行水力平衡调节。针对小型管网系统，提出了一种简单快速的初始平差方法。以热源为基准，由近到远依次调节平衡阀，可以快速、方便、高效地完成水力工况的调节。

1.2补偿调整方法

补偿调节方法是在平衡调节过程中，调整基本用户阀门，使其水力不平衡保持在一定值，最后将所有分支调节到设计流量。由于二次管网系统中调节阀的调整会引起整个管网的压力分布和流量分布，因此选择系统中的一个用户作为参考用户，并确定最不利的用户。同时，调整参考用户和最不利用户，使其流量达到设计压降和设计流量，保持基本用户流量测点不变，依次调整其他用户，使其他基本用户达到设计流量。

这种方法需要计算每个用户在调节过程中的压降和阀门的特性系数。它一般用于二次网络系统，配有能够测量压力的平衡阀和配套的智能仪表。

1.3自力式调节阀

自力式调节阀又称为自力式控制阀，是根据流经阀内介质的流量、温度、压力等作为能源驱动阀门自动工作，不需要外接电源和二次仪表的调节阀。自力式调节阀可分为自力式压力调节阀、自力式压差调节阀、自力式温度调节阀、自力式流量调节阀。

自力式调节阀主要分为自力式压力、压差调节阀和自力式流量平衡阀、自力式温度调节阀等自动调节类阀门通过压力、压差或者温度的变化作为反馈调节信号，改变调节阀内部阀芯的开度，以调节用户流量，保证用户在压力温度发生变化的情况下可以实现稳定的供热。

自力式压力平衡阀的基本原理如图1所示，当阀前压力P1增大时，通过取压管输入膜室内作用在膜片上，膜片上压力升高，大于弹簧变形产生的作用力，导致阀芯向阀座方向移动，阀门内部流通面积增大，阀门阻力减小，阀前压力P1降低，维持稳定。当阀前压力P1减小时，则阀芯动作相反，阀门流通阻力增大，导致阀前压力P1增加，维持阀前压力稳定。

图1自力式压力调节阀

1.4回水温度调节法

通过调整各单元阀门使其回水温度趋于一致，或者有进一步调节的调整至户阀，使各户回水温度趋于一致。但是由于单元回水温度、各户回水温度测量工作量较大，同时因温枪对不同材质、不同测量距离所产生的误差相对较大，导致以回水温度进行调节的难度也较高，除非投入更多的人力去测温调整，而人员的不足也是热力公司面临的问题。

基于以上不同平衡调节方法的弊端，现行业内开始应用电动平衡阀来解决二次网失调的问题，减少人工平衡调节的人力成本与时间，避免了人工测量的误差与测量延迟，可统一采集二次网运行数据由平台分析调控，做到同时调节，减少水力波动。

2垂直失调—二次网平衡调控方法

2.1喷射泵混水

在进口压力的作用下，工作液从喷嘴2高速喷出，然后进入吸收室1。变压能转化为动能，压力下降，低于吸入室中喷射流体的压力，从而将喷射流体泵送并喷射到混合管3中，并在混合管3中混合。混合流体的温度和速度趋于相同，然后进入扩散器4。在扩散器4中，混合流体的动能逐渐降低，压力逐渐升高，并在满足加热系统的要求时进入加热系统。

喷射泵可以实现建筑物内系统的大流量运行，热力站和二次网络系统的小流量运行，减少二次网络的流量可以大大降低二次网络主管道的阻力损失。热网远端和近端的源压头之间的差异大大减小。由于喷射泵喷嘴的阻力远大于热网的阻力，二次管网水力工况不平衡的问题可以大大缓解。

喷射泵供暖系统的阻力系数发生了变化。当运行流量为原流量的1/2时，循环水泵扬程基本不变，喷射泵比传统供暖系统节能50%左右。由于喷射泵本身的阻力损失较大，喷射泵系统本身的水力稳定性相对较高，热力用户基本没有远近之分。因此，调试相对简单，基本上可以解决建筑物之间的水力不平衡和建筑物的竖向不平衡。

加热系统中喷射泵改造后，系统中增加了喷射泵，相当于增加了阻力元件。如果改造后不减少系统的循环流量，将无法实现节能效果。因此，必须改变改造后系统原有的运行状态，主管道“大温差、小流量”的运行方式才能达到节能的目的。

2.2四通阀控制技术

竖向不平衡现象主要发生在老建筑的供暖系统中，老建筑的供暖系统一般采用自上而下的竖向单管串联形式。垂直不平衡的主要原因是进入每层楼的热水温度不同，每层楼的散热器面积不同。例如，为了缓解不同供水温度造成的垂直不平衡，北京热电集团侯文科等人使用四通换向阀来改变末端的供水和回水管道。四通换向阀的阀芯根据回水温度和温度持续时间前后切换供暖，相当于供暖系统的形式在上供、下供和上回之间的交替变换，从而实现建筑内的均匀供暖。

这项技术实际上是在北京海淀的一个老社区改造的。转型前存在明显的垂直失衡。六楼室内温度23-27℃，一楼14-17℃，投诉率高。采用该技术后，室内温度一般在18-23℃之间，投诉率也降至0。从以上转化案例来看，技术对链接的纵向不平衡有明显的影响。但文章最后也提出了技术方案中存在的问题，在此不再赘述。此外，作者认为，在采用该技术方案之前，应评估管道的承压能力。原回水管道变为供水管道后，管道压力会升高，以防发生安全事故。

结论

针对水平及垂直方向的水力工况失调现象，研究人员已经开展了大量的研究工作及工程实践，但是没有一种万能的方法适用于所有系统。水平方向的水力平衡，主要是以室内温度、回水温度、实际流量等作为反馈，通过阀门手动或者自动调节，实现运行流量与需求流量达到一致。垂直方向的失调主要是通过混水等方式保证末端建筑的大流量小温差工况运行，以减少末端的失调现象。每一种设备及技术都有其适用范围，针对不同的系统要具体问题具体分析，选择最合适的技术路线，通过最小的投资获得最大的收益。

参考文献：

[1]方飞龙，张旭方.流量测控平衡阀在二次网平衡改造项目中的应用[J].工业仪表与自动化装置，2020(03):93-98.