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控制調(diào)節(jié)設(shè)備在熱力入口上的合理使用
點擊次數(shù)：223 發(fā)布時間：2013-10-15
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(diào)節(jié)，熱網(wǎng)流量不斷變化。這樣熱網(wǎng)成為變流量運行，流量調(diào)節(jié)的主動權(quán)掌握在用戶手中，而且熱力公司將無法預(yù)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(diào)節(jié)控制裝置必須正確裝設(shè)才能發(fā)揮作用。否則，會使系統(tǒng)不僅達不到調(diào)節(jié)要求，有時還會起反作用。
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(nèi)發(fā)生變化時，它可以通過管道內(nèi)壓力的變化自行調(diào)節(jié)開度，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，平衡閥實際上就是一種有開度指示的手動調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(huán)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(nèi)發(fā)生變化時，它可以通過管道內(nèi)壓力的變化自行調(diào)節(jié)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(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行系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制
這里所說的定流量運行是指在整個采暖季內(nèi)熱網(wǎng)的流量都保持不變。
2.1、直連網(wǎng)
一般來說，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)配備微機控制，這樣可以保證供熱質(zhì)量，同時又降低運行費用。但當投資受限或熱網(wǎng)較小、熱網(wǎng)規(guī)模比較穩(wěn)定時，也可不用微機控制，而采用比較簡單的、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)微機控制投資高，因此一般只控制主網(wǎng)。對于支網(wǎng)，可以有多種調(diào)節(jié)方法。
2.1.2.1、手動調(diào)節(jié)
手動調(diào)節(jié)各支路的相關(guān)閥門，使各個用戶的流量基本達到設(shè)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)，就可以把各個支路的實際流量調(diào)到設(shè)計要求值。利用回水溫度來調(diào)節(jié)需要比較長的調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)簡單易行，不過需要購置相應(yīng)的設(shè)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(diào)整該控制閥的設(shè)定旋鈕，使其流量指示達到設(shè)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(shè)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(diào)節(jié)方法，根據(jù)支路的設(shè)計流量，調(diào)節(jié)平衡閥的開度使其流量達到設(shè)計要求。這樣，在運行時各支路的流量就可以達到設(shè)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(diào)整該壓差控制閥的設(shè)定旋鈕，使其壓差指示值達到設(shè)計資用壓頭的要求。一般來說，設(shè)計者給出的設(shè)計流量與實際所要求的流量應(yīng)比較接近，因此上兩種調(diào)節(jié)方法比較準確；而資用壓頭不僅與設(shè)計流量有關(guān)，而且與管路阻力系數(shù)有關(guān)，但支路的實際阻力系數(shù)可能與設(shè)計值相差較大，這樣即使把實際壓差調(diào)節(jié)到了設(shè)計資用壓頭，有可能由于阻力系數(shù)的差異造成實際流量達不到設(shè)計流量，從而造成冷熱不均勻。
2.1.2.5 調(diào)節(jié)方式的比較
對于全供暖季都采用一個固定流量的供熱網(wǎng)而言，上幾種調(diào)節(jié)方式均可以使用。手動調(diào)節(jié)和平衡閥調(diào)節(jié)屬于同一種類型的調(diào)節(jié)方法，實際上都是初調(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到要求，但當供熱網(wǎng)增加新用戶或原有用戶工況發(fā)生變化后，流量分配比例發(fā)生了變化，因此又需要進行重新調(diào)整。同時，在調(diào)節(jié)過程中由于各個用戶之間的耦合關(guān)系，如把A用戶流量調(diào)整到了設(shè)計要求值，但當調(diào)節(jié)B用戶后，由于耦合作用，A用戶的流量又發(fā)生了變化，如耦合嚴重，還需要重新調(diào)整A用戶。因此，利用這種調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)方式不同，它的作用不是保證流量分配比例，而是保證該閥門所負責(zé)的支路上流量（壓差）保持不變。因此當供熱網(wǎng)增加新用戶后，原有支路的流量受到影響后它可以自動調(diào)節(jié)來適應(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行調(diào)整。
當然，所有調(diào)節(jié)方式均要對系統(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)別在于熱力站對二次網(wǎng)供水溫度的控制方法不同。對于間連網(wǎng)，調(diào)節(jié)該熱力站一次網(wǎng)的閥門來控制二次網(wǎng)的回水溫度，調(diào)節(jié)二次網(wǎng)循環(huán)水泵的流量來控制二次網(wǎng)的供水溫度；對于混連網(wǎng)，同樣也是調(diào)節(jié)該熱力站一次網(wǎng)的閥門來控制二次網(wǎng)的回水溫度，但二次網(wǎng)的供水溫度是通過調(diào)節(jié)混水泵的流量來控制的。
在間連網(wǎng)或混連網(wǎng)的一次網(wǎng)中，每一個熱力站相當于一個熱用戶，因此一次網(wǎng)相當于一個直連網(wǎng)，則上述直連網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法也適用；對于二次網(wǎng)，熱力站相當于熱源，二次網(wǎng)相當于一個直連網(wǎng)，則上述直連網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法也*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行系統(tǒng)的調(diào)節(jié)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(nèi)流量保持不變，但從某一階段過渡到另一階段時，流量發(fā)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(wǎng)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*固定不變。因此對于這種運行模式，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(shè)定流量一般都為系統(tǒng)的設(shè)計工況流量，其適用于在整個供暖季熱網(wǎng)流量都保持不變的運行模式。例如當運行工況不在設(shè)計工況流量時，自力式流量控制閥的自動調(diào)節(jié)功能就會發(fā)揮作用，使該路的流量盡量接近設(shè)計工況流量。在供暖初期和末期小流量運行時，整個熱網(wǎng)的流量變小，例如為設(shè)計流量的75％時，各個用戶的流量也應(yīng)變小到75％。在靠近熱源的用戶，其自力式流量控制閥感應(yīng)到實際流量（75％）小于設(shè)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(shè)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(diào)節(jié)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(fā)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(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)工況變化進行自調(diào)節(jié)的功能。因此，當總流量發(fā)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(shè)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(nèi)流量分配都達到使用要求。
4、裝溫控閥后系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制
在實施按熱量計量收費后，室內(nèi)系統(tǒng)可以分為兩類：一類是有共用立管且戶內(nèi)為雙管系統(tǒng)，另一類是帶跨越管的垂直單管系統(tǒng)或者是有共用立管且戶內(nèi)為帶跨越管的水平單管系統(tǒng)。在溫控閥調(diào)節(jié)后，這兩類系統(tǒng)對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(yīng)熱用戶內(nèi)部的全部或部分溫控閥，未劃出散熱器。室內(nèi)系統(tǒng)可以是上述兩類系統(tǒng)中的任何一種。
4.1、有共用立管且戶內(nèi)為雙管的系統(tǒng)
隨著室內(nèi)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(wǎng)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(fā)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(diào)節(jié)作用有害而無一利。如圖1，當室內(nèi)負荷減少時，溫控閥自動關(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(dǎo)致溫控閥的進一步關(guān)小，如此形成循環(huán)，zui后導(dǎo)致溫控閥關(guān)到zui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
平衡閥實際上起一種初調(diào)節(jié)的作用。平衡閥初始調(diào)整時，是根據(jù)設(shè)計工況下各個管路的流量來調(diào)節(jié)的。當全部平衡閥初始調(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(yīng)的溫控閥開大，導(dǎo)致該管路流量增大。但若除B管路外的其它所有用戶負荷都沒有變化，按理說它們所對應(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外的用戶負荷都沒有變化，因此A、N管路上的溫控閥本不應(yīng)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(diào)節(jié)。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(diào)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(dǎo)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zui大，也有可能滿足不了要求。
總之，裝平衡閥進行初調(diào)節(jié)比盲目的手動初調(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，同時有時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對應(yīng)的用戶A負荷減少時其溫控閥關(guān)小，相對應(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中的實線表示溫控閥沒有調(diào)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(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(wǎng)提供的資用壓頭增大，溫控閥又會進一步關(guān)小，如此反復(fù)形成正反饋，使溫控閥無法正常發(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(tǒng)或有共用立管且戶內(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，使通過散熱器的流量隨室內(nèi)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(wǎng)基本上是在定流量運行。這樣，該系統(tǒng)對使用調(diào)節(jié)閥的要求，如同前面所述的定流量運行系統(tǒng)一樣，使用自力式流量控制閥是zui合適的。
5、結(jié)論
5.1、為了使熱網(wǎng)能夠保證滿足用戶的采暖要求，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、用戶是否裝溫控閥，對熱網(wǎng)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(tǒng)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(diào)節(jié)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(shù)，從而缺乏準確的壓差調(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，則當系統(tǒng)進行變流量后就會出現(xiàn)近端用戶過熱，遠端用戶不熱的現(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形成近熱遠冷的供熱不均勻現(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。
5.6、無論上述哪一種系統(tǒng)均可以應(yīng)用微機控制，但對于不同系統(tǒng)，控制策略應(yīng)不同。考慮到投資與管理，的系統(tǒng)應(yīng)是一次網(wǎng)微機控制和二次網(wǎng)合理使用上述調(diào)節(jié)設(shè)備的結(jié)合。