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控制調(diào)節(jié)設(shè)備在熱力入口上的合理使用
發(fā)布于：2019/11/11 9:04:37 點(diǎn)擊量：234
隨著熱量計(jì)量收費(fèi)體制的改革，每個(gè)散熱器上都開(kāi)始安裝溫控閥。所以供暖運(yùn)行中隨著用戶(hù)對(duì)溫控閥的不斷調(diào)節(jié)，熱網(wǎng)流量不斷變化。這樣熱網(wǎng)成為變流量運(yùn)行，流量調(diào)節(jié)的主動(dòng)權(quán)掌握在用戶(hù)手中，而且熱力公司將無(wú)法預(yù)知和控制流量的變化。在這種溫控閥的變流量運(yùn)行的情況下，調(diào)節(jié)控制裝置必須正確裝設(shè)才能發(fā)揮作用。否則，會(huì)使系統(tǒng)不僅達(dá)不到調(diào)節(jié)要求，有時(shí)還會(huì)起反作用。
1、調(diào)節(jié)裝置
1.1、自力式流量控制閥
該閥的特點(diǎn)是不需要外接動(dòng)力，依靠流體流動(dòng)的特性，在上和/或下游的阻力在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，它可以通過(guò)管道內(nèi)壓力的變化自行調(diào)節(jié)開(kāi)度，從而使流量基本保持不變。
1.2、平衡閥
從調(diào)節(jié)基本原理上看，平衡閥實(shí)際上就是一種有開(kāi)度指示的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。在平衡閥的上游、下游端各裝一個(gè)測(cè)壓孔，用來(lái)測(cè)量流體通過(guò)閥門(mén)的壓降。使用時(shí)，測(cè)得閥門(mén)壓降和讀出開(kāi)度，即可算得通過(guò)閥門(mén)的流量。其作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)閥和等效孔板流量?jī)x的組合，使各個(gè)支路的流量分配達(dá)到要求。當(dāng)總循環(huán)泵變速運(yùn)行時(shí)，各個(gè)支路的流量分配比例保持不變。
1.3、自力式壓差控制閥
自力式壓差控制閥的特點(diǎn)與自力式流量控制閥類(lèi)似，它也不需要外接動(dòng)力，僅依靠流體流動(dòng)的特性，在上和/或下游的阻力在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，它可以通過(guò)管道內(nèi)壓力的變化自行調(diào)節(jié)開(kāi)度，從而使流體通過(guò)閥心時(shí)壓降的變化來(lái)彌補(bǔ)管路阻力的變化，使用戶(hù)的入口壓差基本保持不變。
這里僅討論上述三種調(diào)節(jié)設(shè)備，而且這些調(diào)節(jié)設(shè)備不是裝在供暖立管上，而是裝在樓的熱入口處。
2、未裝溫控閥定流量運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制
這里所說(shuō)的定流量運(yùn)行是指在整個(gè)采暖季內(nèi)熱網(wǎng)的流量都保持不變。
2.1、直連網(wǎng)
一般來(lái)說(shuō)，直連網(wǎng)以熱力站為界分為主網(wǎng)和支網(wǎng)兩部分，從熱源到熱力站為主網(wǎng)，從熱力站到熱用戶(hù)為支網(wǎng)。
2.1.1、主網(wǎng)調(diào)節(jié)
主網(wǎng)的控制策略是調(diào)節(jié)熱力站的供水閥開(kāi)度，使所有熱力站的回水溫度趨于一致。主網(wǎng)應(yīng)配備微機(jī)控制，這樣可以保證供熱質(zhì)量，同時(shí)又降低運(yùn)行費(fèi)用。但當(dāng)投資受限或熱網(wǎng)較小、熱網(wǎng)規(guī)模比較穩(wěn)定時(shí)，也可不用微機(jī)控制，而采用比較簡(jiǎn)單的、在下面支網(wǎng)中所敘述的調(diào)節(jié)方法。
2.1.2、支網(wǎng)調(diào)節(jié)
由于熱網(wǎng)微機(jī)控制投資高，因此一般只控制主網(wǎng)。對(duì)于支網(wǎng)，可以有多種調(diào)節(jié)方法。
2.1.2.1、手動(dòng)調(diào)節(jié)
手動(dòng)調(diào)節(jié)各支路的相關(guān)閥門(mén)，使各個(gè)用戶(hù)的流量基本達(dá)到設(shè)計(jì)流量。但支路上一般沒(méi)有流量測(cè)量裝置，因此不能直接觀測(cè)流量來(lái)判斷調(diào)節(jié)是否達(dá)到要求。方法有兩個(gè)：通過(guò)觀測(cè)各個(gè)支路的回水溫度，不斷調(diào)節(jié)支路的閥門(mén)，使各支路的回水溫度接近一致；或者用手提式超聲波流量計(jì)觀測(cè)每個(gè)支路的流量來(lái)調(diào)節(jié)，就可以把各個(gè)支路的實(shí)際流量調(diào)到設(shè)計(jì)要求值。利用回水溫度來(lái)調(diào)節(jié)需要比較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)周期，因?yàn)榻ㄖ锏臒岫栊暂^大；利用手提式超聲波流量計(jì)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單易行，不過(guò)需要購(gòu)置相應(yīng)的設(shè)備。
2.1.2.2 自力式流量控制閥
在各個(gè)支路上或熱入口安裝自力式流量控制閥，調(diào)整該控制閥的設(shè)定旋鈕，使其流量指示達(dá)到設(shè)計(jì)流量的要求。這樣，在運(yùn)行時(shí)各支路的流量基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2.1.2.3 平衡閥
在各個(gè)支路上或熱入口安裝平衡閥，按照平衡閥的調(diào)節(jié)方法，根據(jù)支路的設(shè)計(jì)流量，調(diào)節(jié)平衡閥的開(kāi)度使其流量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這樣，在運(yùn)行時(shí)各支路的流量就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2.1.2.4 自力式壓差控制閥
在各個(gè)支路上或熱入口安裝自力式壓差控制閥，調(diào)整該壓差控制閥的設(shè)定旋鈕，使其壓差指示值達(dá)到設(shè)計(jì)資用壓頭的要求。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)者給出的設(shè)計(jì)流量與實(shí)際所要求的流量應(yīng)比較接近，因此上兩種調(diào)節(jié)方法比較準(zhǔn)確；而資用壓頭不僅與設(shè)計(jì)流量有關(guān)，而且與管路阻力系數(shù)有關(guān)，但支路的實(shí)際阻力系數(shù)可能與設(shè)計(jì)值相差較大，這樣即使把實(shí)際壓差調(diào)節(jié)到了設(shè)計(jì)資用壓頭，有可能由于阻力系數(shù)的差異造成實(shí)際流量達(dá)不到設(shè)計(jì)流量，從而造成冷熱不均勻。
2.1.2.5 調(diào)節(jié)方式的比較
對(duì)于全供暖季都采用一個(gè)固定流量的供熱網(wǎng)而言，上幾種調(diào)節(jié)方式均可以使用。手動(dòng)調(diào)節(jié)和平衡閥調(diào)節(jié)屬于同一種類(lèi)型的調(diào)節(jié)方法，實(shí)際上都是初調(diào)節(jié)，即在調(diào)節(jié)完成后保持各支路流量的分配比例達(dá)到要求，但當(dāng)供熱網(wǎng)增加新用戶(hù)或原有用戶(hù)工況發(fā)生變化后，流量分配比例發(fā)生了變化，因此又需要進(jìn)行重新調(diào)整。同時(shí)，在調(diào)節(jié)過(guò)程中由于各個(gè)用戶(hù)之間的耦合關(guān)系，如把A用戶(hù)流量調(diào)整到了設(shè)計(jì)要求值，但當(dāng)調(diào)節(jié)B用戶(hù)后，由于耦合作用，A用戶(hù)的流量又發(fā)生了變化，如耦合嚴(yán)重，還需要重新調(diào)整A用戶(hù)。因此，利用這種調(diào)節(jié)方法，在各個(gè)用戶(hù)耦合嚴(yán)重時(shí)一定要作好解耦處理。
自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥與上述兩種調(diào)節(jié)方式不同，它的作用不是保證流量分配比例，而是保證該閥門(mén)所負(fù)責(zé)的支路上流量（壓差）保持不變。因此當(dāng)供熱網(wǎng)增加新用戶(hù)后，原有支路的流量受到影響后它可以自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)這種變化，從而保持該支路的流量不變，原有支路的自力式流量（壓差）控制閥不需要重新進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)然，所有調(diào)節(jié)方式均要對(duì)系統(tǒng)增加一定阻力，而且要求系統(tǒng)要有足夠的調(diào)節(jié)余量。
2.2、間連網(wǎng)與混連網(wǎng)
從控制角度看，混連網(wǎng)和間連網(wǎng)的區(qū)別在于熱力站對(duì)二次網(wǎng)供水溫度的控制方法不同。對(duì)于間連網(wǎng)，調(diào)節(jié)該熱力站一次網(wǎng)的閥門(mén)來(lái)控制二次網(wǎng)的回水溫度，調(diào)節(jié)二次網(wǎng)循環(huán)水泵的流量來(lái)控制二次網(wǎng)的供水溫度；對(duì)于混連網(wǎng)，同樣也是調(diào)節(jié)該熱力站一次網(wǎng)的閥門(mén)來(lái)控制二次網(wǎng)的回水溫度，但二次網(wǎng)的供水溫度是通過(guò)調(diào)節(jié)混水泵的流量來(lái)控制的。
在間連網(wǎng)或混連網(wǎng)的一次網(wǎng)中，每一個(gè)熱力站相當(dāng)于一個(gè)熱用戶(hù)，因此一次網(wǎng)相當(dāng)于一個(gè)直連網(wǎng)，則上述直連網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法也適用；對(duì)于二次網(wǎng)，熱力站相當(dāng)于熱源，二次網(wǎng)相當(dāng)于一個(gè)直連網(wǎng)，則上述直連網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法也完全適用。因此，直連網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法可以推廣到間連網(wǎng)和混連網(wǎng)。
3、未裝溫控閥分階段變流量運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制
分階段變流量是把整個(gè)采暖季分為幾個(gè)階段，在每個(gè)階段內(nèi)流量保持不變，但從某一階段過(guò)渡到另一階段時(shí)，流量發(fā)生改變。例如整個(gè)采暖季分為供暖初期—嚴(yán)寒期—供暖末期三個(gè)階段，熱網(wǎng)流量為小流量—大流量—小流量三個(gè)流量值。從整個(gè)供暖季看，流量不再是完全固定不變。因此對(duì)于這種運(yùn)行模式，上節(jié)所述調(diào)節(jié)方法就不一定全部合適。
從上節(jié)所述可以看出，只要對(duì)直連網(wǎng)的調(diào)節(jié)論述清楚，間連網(wǎng)、混連網(wǎng)的調(diào)節(jié)就可以舉一反三推知。因此，這里僅以直連網(wǎng)為例進(jìn)行分析。
3.1、自力式控制閥
在這種運(yùn)行模式下，自力式流量控制閥就不再適用。因?yàn)樽粤κ搅髁靠刂崎y的設(shè)定流量一般都為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況流量，其適用于在整個(gè)供暖季熱網(wǎng)流量都保持不變的運(yùn)行模式。例如當(dāng)運(yùn)行工況不在設(shè)計(jì)工況流量時(shí)，自力式流量控制閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能就會(huì)發(fā)揮作用，使該路的流量盡量接近設(shè)計(jì)工況流量。在供暖初期和末期小流量運(yùn)行時(shí)，整個(gè)熱網(wǎng)的流量變小，例如為設(shè)計(jì)流量的75％時(shí)，各個(gè)用戶(hù)的流量也應(yīng)變小到75％。在靠近熱源的用戶(hù)，其自力式流量控制閥感應(yīng)到實(shí)際流量（75％）小于設(shè)定流量（100％），則自力式流量控制閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)大，使流量盡量接近設(shè)定流量。因此，近端用戶(hù)的實(shí)際流量大于所需而過(guò)熱，遠(yuǎn)端流量必然小于所需而過(guò)冷。當(dāng)然，在嚴(yán)寒期流量為100％時(shí)，自力式流量控制閥保證各個(gè)用戶(hù)的流量達(dá)到要求，從而使所有用戶(hù)供熱均勻。
自力式壓差控制閥的調(diào)節(jié)特性與自力式流量控制閥相同，因此在這種運(yùn)行模式下會(huì)發(fā)生同樣的情況。也就是說(shuō)，在這種運(yùn)行模式下自力式壓差控制閥也不適用。
3.2、平衡閥
平衡閥非常適合這種運(yùn)行模式。因?yàn)橐划?dāng)平衡閥調(diào)節(jié)完畢，其本身并不具有如自力式流量、壓差控制閥根據(jù)工況變化進(jìn)行自調(diào)節(jié)的功能。因此，當(dāng)總流量發(fā)生變化時(shí)，平衡閥可以保持各個(gè)用戶(hù)流量等比例的變化。例如，總流量為設(shè)計(jì)流量75％時(shí)，分配到各用戶(hù)的流量也為75％。因此，在這種運(yùn)行模式下平衡閥可以保證在每個(gè)階段內(nèi)流量分配都達(dá)到使用要求。
4、裝溫控閥后系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制
在實(shí)施按熱量計(jì)量收費(fèi)后，室內(nèi)系統(tǒng)可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是有共用立管且戶(hù)內(nèi)為雙管系統(tǒng)，另一類(lèi)是帶跨越管的垂直單管系統(tǒng)或者是有共用立管且戶(hù)內(nèi)為帶跨越管的水平單管系統(tǒng)。在溫控閥調(diào)節(jié)后，這兩類(lèi)系統(tǒng)對(duì)總流量的影響是不相同的。圖1表示了系統(tǒng)的控制原理。圖中A、B、N用戶(hù)熱入口的控制閥可以為自力式流量控制閥，也可以為自力式壓差控制閥或平衡閥，溫控閥表示對(duì)應(yīng)熱用戶(hù)內(nèi)部的全部或部分溫控閥，未劃出散熱器。室內(nèi)系統(tǒng)可以是上述兩類(lèi)系統(tǒng)中的任何一種。
4.1、有共用立管且戶(hù)內(nèi)為雙管的系統(tǒng)
隨著室內(nèi)負(fù)荷的變化，溫控閥將隨之而自動(dòng)變化。這樣通過(guò)散熱器的流量也隨之變化，這就意味著熱網(wǎng)的流量隨時(shí)都在變化。
4.1.1 熱入口控制閥為自力式流量控制閥
自力式流量控制閥的功能是在工況發(fā)生變化時(shí)盡量保持該管路的流量不變。裝溫控閥后管路流量在不斷變化，顯然與自力式流量控制閥的作用相矛盾。如果在裝溫控閥的管路上再裝自力式流量控制閥，對(duì)溫控閥的調(diào)節(jié)作用有害而無(wú)一利。如圖1，當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷減少時(shí)，溫控閥自動(dòng)關(guān)小，則相應(yīng)管路流量應(yīng)減少；但如果該管路有自力式流量控制閥，則自力式流量控制閥感知流量減少后會(huì)自動(dòng)開(kāi)大，從而使管路流量增加達(dá)到其保持管路流量不變的目的。這時(shí)管路流量的相對(duì)增大（實(shí)際是保持原流量不變），又導(dǎo)致溫控閥的進(jìn)一步關(guān)小，如此形成循環(huán)，最后導(dǎo)致溫控閥關(guān)到最小，而室內(nèi)溫度仍可能高于要求，反之亦然。因此，裝溫控閥的有共用立管且戶(hù)內(nèi)為雙管的系統(tǒng)不能再裝自力式流量控制閥。
4.1.2 熱入口控制閥為平衡閥
平衡閥實(shí)際上起一種初調(diào)節(jié)的作用。平衡閥初始調(diào)整時(shí)，是根據(jù)設(shè)計(jì)工況下各個(gè)管路的流量來(lái)調(diào)節(jié)的。當(dāng)全部平衡閥初始調(diào)整完成后，且在管路阻力系數(shù)不再發(fā)生變化的情況下，各管路的流量分配比例保持不變。當(dāng)管路阻力系數(shù)變化后，則流量分配比例也隨之發(fā)生變化。在溫控閥動(dòng)作后，本質(zhì)上講是溫控閥的阻力系數(shù)發(fā)生了變化，這時(shí)相應(yīng)管路流量也就發(fā)生了變化。因此，溫控閥和平衡閥的作用并不發(fā)生矛盾。
裝溫控閥后，溫控閥的實(shí)際開(kāi)度隨著負(fù)荷的變化而變化。假如圖1中B管路上的用戶(hù)負(fù)荷增加，則該管路上對(duì)應(yīng)的溫控閥開(kāi)大，導(dǎo)致該管路流量增大。但若除B管路外的其它所有用戶(hù)負(fù)荷都沒(méi)有變化，按理說(shuō)它們所對(duì)應(yīng)的溫控閥和其所要求的流量都不應(yīng)變化。但由于B管路流量發(fā)生變化，必然要影響到總流量增大，從而又導(dǎo)致其它管路如A、N的流量發(fā)生變化。前面已假設(shè)除B外的用戶(hù)負(fù)荷都沒(méi)有變化，因此A、N管路上的溫控閥本不應(yīng)動(dòng)作。但由于受B管路流量變化的影響，A、N管路上的溫控閥也必須動(dòng)作，進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)。也就是說(shuō)，裝了平衡閥后管路之間還存在著相互影響，促使平衡閥不斷動(dòng)作調(diào)整。
另一方面，如果除N管路外的用戶(hù)都要求流量增大，將有可能總流量過(guò)大而導(dǎo)致在N用戶(hù)處的資用壓頭不夠，即使N管路上溫控閥都開(kāi)到最大，也有可能滿足不了要求。
總之，裝平衡閥進(jìn)行初調(diào)節(jié)比盲目的手動(dòng)初調(diào)節(jié)能更好的保持溫控閥發(fā)揮正常作用。但是平衡閥不能消除支路之間的相互耦合影響，同時(shí)有時(shí)還不能滿足溫控閥的調(diào)節(jié)要求。
4.1.3 熱入口控制閥為自力式壓差控制閥
自力式壓差控制閥和溫控閥相配合能夠很好地保證溫控閥正常發(fā)揮作用。圖1對(duì)應(yīng)的用戶(hù)A負(fù)荷減少時(shí)其溫控閥關(guān)小，相對(duì)應(yīng)的管路流量減少，因此造成總流量減少，系統(tǒng)水壓圖發(fā)生變化。如圖2中的實(shí)線表示溫控閥沒(méi)有調(diào)整之前的水壓分布，△P為用戶(hù)所要求的資用壓頭；虛線表示溫控閥調(diào)整之后的水壓分布。由于總流量減少，干管上壓力損失也減少，外網(wǎng)給A用戶(hù)處所提供的資用壓頭提高到△P′。如果A用戶(hù)沒(méi)有裝自力式壓差控制閥，則由于外網(wǎng)提供的資用壓頭增大，溫控閥又會(huì)進(jìn)一步關(guān)小，如此反復(fù)形成正反饋，使溫控閥無(wú)法正常發(fā)揮其功能。但如果裝自力式壓差控制閥，自力式壓差控制閥可以根據(jù)壓差的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)關(guān)小，壓差控制閥消耗掉2倍的△P″，使外網(wǎng)提供給的用戶(hù)資用壓頭（△P′－2×△P″）基本保持不變，仍等于△P，這樣就不會(huì)對(duì)溫控閥形成正反饋的影響。
4.2、帶跨越管的垂直單管系統(tǒng)或有共用立管且戶(hù)內(nèi)為帶跨越管的水平單管系統(tǒng)
帶跨越管的垂直單管系統(tǒng)，由于溫控閥的作用，使通過(guò)散熱器的流量隨室內(nèi)負(fù)荷變化而變化，但跨越管的分流作用使得立管的總流量卻保持基本不變。因此，此時(shí)熱網(wǎng)基本上是在定流量運(yùn)行。這樣，該系統(tǒng)對(duì)使用調(diào)節(jié)閥的要求，如同前面所述的定流量運(yùn)行系統(tǒng)一樣，使用自力式流量控制閥是最合適的。
5、結(jié)論
5.1、為了使熱網(wǎng)能夠保證滿足用戶(hù)的采暖要求，熱網(wǎng)應(yīng)有正確的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這包含兩方面的含義，一方面熱網(wǎng)應(yīng)裝備適用的調(diào)節(jié)設(shè)備；另一方面熱網(wǎng)還應(yīng)配備正確的調(diào)節(jié)策略，兩者缺一不可。
5.2、用戶(hù)是否裝溫控閥，對(duì)熱網(wǎng)運(yùn)行模式有極大的影響和明顯不同的要求，而且這種差異是具有變革性的。
5.3、未裝溫控閥的定流量運(yùn)行系統(tǒng)雖然可以使用自力式流量、壓差控制閥或平衡閥，但相對(duì)而言，自力式流量控制閥更為恰當(dāng)。因?yàn)槠胶忾y在初調(diào)節(jié)時(shí)不如自力式流量控制閥方便明了，而在使用自力式壓差控制閥時(shí)，由于沒(méi)有準(zhǔn)確的管路阻力系數(shù)，從而缺乏準(zhǔn)確的壓差調(diào)節(jié)設(shè)定值。
5.4、未裝溫控閥分階段變流量運(yùn)行系統(tǒng)只能使用平衡閥，如果使用自力式流量或壓差控制閥，則當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行變流量后就會(huì)出現(xiàn)近端用戶(hù)過(guò)熱，遠(yuǎn)端用戶(hù)不熱的現(xiàn)象。
5.5、裝溫控閥的雙管系統(tǒng)應(yīng)裝自力式壓差控制閥，而不能再裝自力式流量控制閥或平衡閥。如用平衡閥，容易造成溫控閥之間相互耦合影響；而如果使用自力式流量控制閥則會(huì)形成近熱遠(yuǎn)冷的供熱不均勻現(xiàn)象。但裝溫控閥的帶跨越管的單管系統(tǒng)使用自力式流量控制閥更為恰當(dāng)。
5.6、無(wú)論上述哪一種系統(tǒng)均可以應(yīng)用微機(jī)控制，但對(duì)于不同系統(tǒng)，控制策略應(yīng)不同。考慮到投資與管理，最好的系統(tǒng)應(yīng)是一次網(wǎng)微機(jī)控制和二次網(wǎng)合理使用上述調(diào)節(jié)設(shè)備的結(jié)合。
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