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控制調節設備在熱力入口上的合理使用
發布于：2019/11/11 9:04:37 點擊量：236
隨著熱量計量收費體制的改革，每個散熱器上都開始安裝溫控閥。所以供暖運行中隨著用戶對溫控閥的不斷調節，熱網流量不斷變化。這樣熱網成為變流量運行，流量調節的主動權掌握在用戶手中，而且熱力公司將無法預知和控制流量的變化。在這種溫控閥的變流量運行的情況下，調節控制裝置必須正確裝設才能發揮作用。否則，會使系統不僅達不到調節要求，有時還會起反作用。
1、調節裝置
1.1、自力式流量控制閥
該閥的特點是不需要外接動力，依靠流體流動的特性，在上和/或下游的阻力在一定范圍內發生變化時，它可以通過管道內壓力的變化自行調節開度，從而使流量基本保持不變。
1.2、平衡閥
從調節基本原理上看，平衡閥實際上就是一種有開度指示的手動調節閥。在平衡閥的上游、下游端各裝一個測壓孔，用來測量流體通過閥門的壓降。使用時，測得閥門壓降和讀出開度，即可算得通過閥門的流量。其作用相當于調節閥和等效孔板流量儀的組合，使各個支路的流量分配達到要求。當總循環泵變速運行時，各個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與自力式流量控制閥類似，它也不需要外接動力，僅依靠流體流動的特性，在上和/或下游的阻力在一定范圍內發生變化時，它可以通過管道內壓力的變化自行調節開度，從而使流體通過閥心時壓降的變化來彌補管路阻力的變化，使用戶的入口壓差基本保持不變。
這里僅討論上述三種調節設備，而且這些調節設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行系統的調節控制
這里所說的定流量運行是指在整個采暖季內熱網的流量都保持不變。
2.1、直連網
一般來說，直連網以熱力站為界分為主網和支網兩部分，從熱源到熱力站為主網，從熱力站到熱用戶為支網。
2.1.1、主網調節
主網的控制策略是調節熱力站的供水閥開度，使所有熱力站的回水溫度趨于一致。主網應配備微機控制，這樣可以保證供熱質量，同時又降低運行費用。但當投資受限或熱網較小、熱網規模比較穩定時，也可不用微機控制，而采用比較簡單的、在下面支網中所敘述的調節方法。
2.1.2、支網調節
由于熱網微機控制投資高，因此一般只控制主網。對于支網，可以有多種調節方法。
2.1.2.1、手動調節
手動調節各支路的相關閥門，使各個用戶的流量基本達到設計流量。但支路上一般沒有流量測量裝置，因此不能直接觀測流量來判斷調節是否達到要求。方法有兩個：通過觀測各個支路的回水溫度，不斷調節支路的閥門，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觀測每個支路的流量來調節，就可以把各個支路的實際流量調到設計要求值。利用回水溫度來調節需要比較長的調節周期，因為建筑物的熱惰性較大；利用手提式超聲波流量計調節簡單易行，不過需要購置相應的設備。
2.1.2.2 自力式流量控制閥
在各個支路上或熱入口安裝自力式流量控制閥，調整該控制閥的設定旋鈕，使其流量指示達到設計流量的要求。這樣，在運行時各支路的流量基本可以達到設計要求。
2.1.2.3 平衡閥
在各個支路上或熱入口安裝平衡閥，按照平衡閥的調節方法，根據支路的設計流量，調節平衡閥的開度使其流量達到設計要求。這樣，在運行時各支路的流量就可以達到設計要求。
2.1.2.4 自力式壓差控制閥
在各個支路上或熱入口安裝自力式壓差控制閥，調整該壓差控制閥的設定旋鈕，使其壓差指示值達到設計資用壓頭的要求。一般來說，設計者給出的設計流量與實際所要求的流量應比較接近，因此上兩種調節方法比較準確；而資用壓頭不僅與設計流量有關，而且與管路阻力系數有關，但支路的實際阻力系數可能與設計值相差較大，這樣即使把實際壓差調節到了設計資用壓頭，有可能由于阻力系數的差異造成實際流量達不到設計流量，從而造成冷熱不均勻。
2.1.2.5 調節方式的比較
對于全供暖季都采用一個固定流量的供熱網而言，上幾種調節方式均可以使用。手動調節和平衡閥調節屬于同一種類型的調節方法，實際上都是初調節，即在調節完成后保持各支路流量的分配比例達到要求，但當供熱網增加新用戶或原有用戶工況發生變化后，流量分配比例發生了變化，因此又需要進行重新調整。同時，在調節過程中由于各個用戶之間的耦合關系，如把A用戶流量調整到了設計要求值，但當調節B用戶后，由于耦合作用，A用戶的流量又發生了變化，如耦合嚴重，還需要重新調整A用戶。因此，利用這種調節方法，在各個用戶耦合嚴重時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節方式不同，它的作用不是保證流量分配比例，而是保證該閥門所負責的支路上流量（壓差）保持不變。因此當供熱網增加新用戶后，原有支路的流量受到影響后它可以自動調節來適應這種變化，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行調整。
當然，所有調節方式均要對系統增加一定阻力，而且要求系統要有足夠的調節余量。
2.2、間連網與混連網
從控制角度看，混連網和間連網的區別在于熱力站對二次網供水溫度的控制方法不同。對于間連網，調節該熱力站一次網的閥門來控制二次網的回水溫度，調節二次網循環水泵的流量來控制二次網的供水溫度；對于混連網，同樣也是調節該熱力站一次網的閥門來控制二次網的回水溫度，但二次網的供水溫度是通過調節混水泵的流量來控制的。
在間連網或混連網的一次網中，每一個熱力站相當于一個熱用戶，因此一次網相當于一個直連網，則上述直連網的調節方法也適用；對于二次網，熱力站相當于熱源，二次網相當于一個直連網，則上述直連網的調節方法也完全適用。因此，直連網的調節方法可以推廣到間連網和混連網。
3、未裝溫控閥分階段變流量運行系統的調節控制
分階段變流量是把整個采暖季分為幾個階段，在每個階段內流量保持不變，但從某一階段過渡到另一階段時，流量發生改變。例如整個采暖季分為供暖初期—嚴寒期—供暖末期三個階段，熱網流量為小流量—大流量—小流量三個流量值。從整個供暖季看，流量不再是完全固定不變。因此對于這種運行模式，上節所述調節方法就不一定全部合適。
從上節所述可以看出，只要對直連網的調節論述清楚，間連網、混連網的調節就可以舉一反三推知。因此，這里僅以直連網為例進行分析。
3.1、自力式控制閥
在這種運行模式下，自力式流量控制閥就不再適用。因為自力式流量控制閥的設定流量一般都為系統的設計工況流量，其適用于在整個供暖季熱網流量都保持不變的運行模式。例如當運行工況不在設計工況流量時，自力式流量控制閥的自動調節功能就會發揮作用，使該路的流量盡量接近設計工況流量。在供暖初期和末期小流量運行時，整個熱網的流量變小，例如為設計流量的75％時，各個用戶的流量也應變小到75％。在靠近熱源的用戶，其自力式流量控制閥感應到實際流量（75％）小于設定流量（100％），則自力式流量控制閥會自動開大，使流量盡量接近設定流量。因此，近端用戶的實際流量大于所需而過熱，遠端流量必然小于所需而過冷。當然，在嚴寒期流量為100％時，自力式流量控制閥保證各個用戶的流量達到要求，從而使所有用戶供熱均勻。
自力式壓差控制閥的調節特性與自力式流量控制閥相同，因此在這種運行模式下會發生同樣的情況。也就是說，在這種運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行模式。因為一當平衡閥調節完畢，其本身并不具有如自力式流量、壓差控制閥根據工況變化進行自調節的功能。因此，當總流量發生變化時，平衡閥可以保持各個用戶流量等比例的變化。例如，總流量為設計流量75％時，分配到各用戶的流量也為75％。因此，在這種運行模式下平衡閥可以保證在每個階段內流量分配都達到使用要求。
4、裝溫控閥后系統的調節控制
在實施按熱量計量收費后，室內系統可以分為兩類：一類是有共用立管且戶內為雙管系統，另一類是帶跨越管的垂直單管系統或者是有共用立管且戶內為帶跨越管的水平單管系統。在溫控閥調節后，這兩類系統對總流量的影響是不相同的。圖1表示了系統的控制原理。圖中A、B、N用戶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，溫控閥表示對應熱用戶內部的全部或部分溫控閥，未劃出散熱器。室內系統可以是上述兩類系統中的任何一種。
4.1、有共用立管且戶內為雙管的系統
隨著室內負荷的變化，溫控閥將隨之而自動變化。這樣通過散熱器的流量也隨之變化，這就意味著熱網的流量隨時都在變化。
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生變化時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，對溫控閥的調節作用有害而無一利。如圖1，當室內負荷減少時，溫控閥自動關小，則相應管路流量應減少；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自動開大，從而使管路流量增加達到其保持管路流量不變的目的。這時管路流量的相對增大（實際是保持原流量不變），又導致溫控閥的進一步關小，如此形成循環，最后導致溫控閥關到最小，而室內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內為雙管的系統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
平衡閥實際上起一種初調節的作用。平衡閥初始調整時，是根據設計工況下各個管路的流量來調節的。當全部平衡閥初始調整完成后，且在管路阻力系數不再發生變化的情況下，各管路的流量分配比例保持不變。當管路阻力系數變化后，則流量分配比例也隨之發生變化。在溫控閥動作后，本質上講是溫控閥的阻力系數發生了變化，這時相應管路流量也就發生了變化。因此，溫控閥和平衡閥的作用并不發生矛盾。
裝溫控閥后，溫控閥的實際開度隨著負荷的變化而變化。假如圖1中B管路上的用戶負荷增加，則該管路上對應的溫控閥開大，導致該管路流量增大。但若除B管路外的其它所有用戶負荷都沒有變化，按理說它們所對應的溫控閥和其所要求的流量都不應變化。但由于B管路流量發生變化，必然要影響到總流量增大，從而又導致其它管路如A、N的流量發生變化。前面已假設除B外的用戶負荷都沒有變化，因此A、N管路上的溫控閥本不應動作。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作，進行必要的調節。也就是說，裝了平衡閥后管路之間還存在著相互影響，促使平衡閥不斷動作調整。
另一方面，如果除N管路外的用戶都要求流量增大，將有可能總流量過大而導致在N用戶處的資用壓頭不夠，即使N管路上溫控閥都開到最大，也有可能滿足不了要求。
總之，裝平衡閥進行初調節比盲目的手動初調節能更好的保持溫控閥發揮正常作用。但是平衡閥不能消除支路之間的相互耦合影響，同時有時還不能滿足溫控閥的調節要求。
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揮作用。圖1對應的用戶A負荷減少時其溫控閥關小，相對應的管路流量減少，因此造成總流量減少，系統水壓圖發生變化。如圖2中的實線表示溫控閥沒有調整之前的水壓分布，△P為用戶所要求的資用壓頭；虛線表示溫控閥調整之后的水壓分布。由于總流量減少，干管上壓力損失也減少，外網給A用戶處所提供的資用壓頭提高到△P′。如果A用戶沒有裝自力式壓差控制閥，則由于外網提供的資用壓頭增大，溫控閥又會進一步關小，如此反復形成正反饋，使溫控閥無法正常發揮其功能。但如果裝自力式壓差控制閥，自力式壓差控制閥可以根據壓差的變化而自動調節關小，壓差控制閥消耗掉2倍的△P″，使外網提供給的用戶資用壓頭（△P′－2×△P″）基本保持不變，仍等于△P，這樣就不會對溫控閥形成正反饋的影響。
4.2、帶跨越管的垂直單管系統或有共用立管且戶內為帶跨越管的水平單管系統
帶跨越管的垂直單管系統，由于溫控閥的作用，使通過散熱器的流量隨室內負荷變化而變化，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，此時熱網基本上是在定流量運行。這樣，該系統對使用調節閥的要求，如同前面所述的定流量運行系統一樣，使用自力式流量控制閥是最合適的。
5、結論
5.1、為了使熱網能夠保證滿足用戶的采暖要求，熱網應有正確的調節系統。這包含兩方面的含義，一方面熱網應裝備適用的調節設備；另一方面熱網還應配備正確的調節策略，兩者缺一不可。
5.2、用戶是否裝溫控閥，對熱網運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行系統雖然可以使用自力式流量、壓差控制閥或平衡閥，但相對而言，自力式流量控制閥更為恰當。因為平衡閥在初調節時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，由于沒有準確的管路阻力系數，從而缺乏準確的壓差調節設定值。
5.4、未裝溫控閥分階段變流量運行系統只能使用平衡閥，如果使用自力式流量或壓差控制閥，則當系統進行變流量后就會出現近端用戶過熱，遠端用戶不熱的現象。
5.5、裝溫控閥的雙管系統應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形成近熱遠冷的供熱不均勻現象。但裝溫控閥的帶跨越管的單管系統使用自力式流量控制閥更為恰當。
5.6、無論上述哪一種系統均可以應用微機控制，但對于不同系統，控制策略應不同。考慮到投資與管理，最好的系統應是一次網微機控制和二次網合理使用上述調節設備的結合。
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