张晓婷
北京华源热力管网有限公司 100025
摘要：随着社会经济的进步发展以及城市建设水平的不断提高，城市内的热网建设在逐渐完善，在供热方面基本满足了城市用户的需求，从而提高了人们的生活质量。在热网的运行过程中，一次管网的作用主要是将热源产生的热量输送至热力站，一次管网管道内输送的介质温度大多数为热水，设计温度一般在130℃，如果其出现水利不平衡的问题可能会使得用户水温不均匀，影响供水效果，因此有必要加强供热一次管网水利不平衡调节工作，保证水力平衡，确保管网安全稳定，以便更好地服务于人民。在当前的热网供热实际中经常会出现一些用户流量始终达不到设计的标准，有些用户流量偏大，也有些偏小，还有一些用户室温达不到供热的标准，冷热不均、热力失调的情况，因此需要通过调节水利平衡度保证整个系统的冷热均匀，减少能源浪费。基于此，本文就供热一次管网水利不平衡调节的必要性进行了分析。
关键词：供热一次管网；水力不平衡；调节
一、供热一次管网水力失调概述
（一）静态水力失调
静态水力失调指的系统管道特性阻力数比与设计要求管道特性阻力数比值不一致导致的系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致而引起系统的水力失调，一般是因为管道设计不合理、施工质量出现问题、材料应用不合格导致的。
（二）动态水力失调
动态水力失调是因为用户阀门开度变化引起水流量改变时导致其它用户的流量也随之发生改变，偏离设计要求流量导致的水力失调情况，由于动态水力失调不是系统固有的，因此一般在管道系统中增设动态水力平衡设备就能够解决其失调问题[1]。
二、供热一次管网水力不平衡的原因
（一）根本原因
在正常运行情形下，热网无法在节能的前提下满足热网上所有热用户所需流量，即存在阻力不平衡的因素。
（二)客观原因
1、管网设计不合理
在官网设计中需要根据水力学理论进行选材，但是会存在所选管材管径偏大的问题，导致管网完工后近端用户温度容易偏高而远端用户偏低的情况，最终使得水利失衡问题比较严重。
2、供热系统中热负荷变化较大
随着城市化建设规模的不断扩大，热用户的数量每年都在增加中，因此使得供热系统热负荷变化较大，管网流量同时也需增大，也需再次进行管网流量分配，这也会导致水力失衡。
3、管网部分管段、节点、阀门有磨损
管网在长时间的运行中不可避免的会出现管网锈蚀或者结垢、管网部分管段及节点或者阀门附近会出现磨损的情况，因此管网阻力系数也会加大，使得管网无法满足平衡要求，然后增大系统总流量，造成热浪费。
4、热网平衡软件智能程度不足
随着科学技术以及各中心先进信息技术手段的应用，当前大多数供暖企业已经开始使用热网平衡软件辅助水力调节，如果软件智能程度不足就会影响计算方法，使得热网出现波动，继而造成水力失调。
三、供热一次管网水力不平衡调节的必要性
供热一次管网是将热源产生的热量输送至热力站，如果出现水力不平衡就会导致交换站点二次网侧过热、过冷的情况，加强调节工作势在必行。本文以陕西省阳泉市的阳煤热力公司为例对当前供热一次管网水利不平衡调节的必要性进行了分析。阳煤热力目前除二电厂交换站外，其他所有站点一次网都是通过一次网回水加压泵运行，采用分布式变频控制[2]。
（一）供热一次管网水力不平衡调节
1、调节前水利平衡度
管网的水力平衡度是指建筑物入口处循环水量（质量流量）的测量值与设计值之比，调节前情况见表1—表2。
表1 2019年市热力一次网流量调节情况表
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通过以上数据可以得知，阳煤热力供热系统的一次网换热站中的水力平衡度在0.674～1.645不等。按照当前我国所实施的《采暖居住建筑节能检验标准》JCJ132—2009中规定水力平衡度应在0.9～1.15，但是在以上供热系统中仅有少数换热站满足实际需求，这种严重的水力失调现象会直接导致各换热站的热量与设计值不相符，因此必须要通过调节工作来使其满足国家标准[3]。
2、调节后水力平衡度
利用德国弗莱克森FLUXUS生产的便携式ADM6725型和F601型超声波流量计。对热力各个站点一次管网水力工况进行初调节，使得各站点一次网的实际运行流量与设计流量相当，保持各站点的水力平衡度在0.9～1.15。以便确保各换热站能够安全经济可靠的运行，调节后情况见表3—表4。
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（二）效益分析
1、经济效益
水力平衡是实现稳定运行和均衡供热的基本条件，也是提高经济效益的关键。从以上案例中可以看出，经过调节后的水力平衡度基本达到要求，最大程度上减少了能源浪费，确保当地的供暖工作能够稳定实施。
2、企业效益
在进行各站点的调节工作的同时也对基层施工管理人员的业务知识进行了一次全面培训与检验，使其能够在实际工作中充分发挥自己的专业知识与水平，对当前供暖工作也有了更高的责任感，因此对提高企业的管理水平具有十分重要的现实意义，有利于实现企业的健康发展以及可持续发展。
四、供热一次管网水力不平衡的调节方法
（一）通过加节流板孔进行调节
加节流板孔指的管道的前后压差较大的情况下在供热系统的热力入口或者空调靠近冷源环路的部分管段安装节流板孔，其主要原理是：在管道中流动的流体会在孔板的局部阻力下不断降低压力，能量损耗也随之降低，从而达到节流降耗的作用。通过加节流板孔进行调节比较简便，投资也比较小，但是为了防止特体产生汽蚀现象需要灵活应用该方式。
（二）更换大流量、高扬程循环水泵
在水力不平衡调节的中，很多设计者也会通过更换大流量、高扬程循环水泵的方式来进一步增大末端环路的流量来缓解管网的水力失调情况，在缓解末端用户水温不热的情况下虽然发挥着重要的有用，但是会导致近端用户出现过热的问题，使得热量浪费比较严重，从而增加了运行成本，因此在此基础上还可以通过在热用口出安装供水加压泵来提高供回水压，以此来降低循环水泵的能耗，同时保证水力平衡度。
（三）安装动态流量平衡阀
在供热系统的热力入口综合空调设备，末端可以在设计流量己经确定的情况之下，根据流量和阀门上的压力变化的要能够确保阀门处的压差变化在阀门的设计范围之后，就不需要人为的调节。
（四）安装手动调节阀
手动调节阀故名是以主要就是手动调节，适用于一些小型的供热系统。其在实际应用中一般是一次性，因此取法自动跟随系统工作情况的变化而变化其阻力系数，因此手动调节阀也被称作是静态平衡阀。由于手动调节阀的作用对象是阻力，与手动可调节孔板的作用一致，都是以平衡管网系统的阻力并达到各个环路的阻力平衡为主要目的，其主要工作原理如下：当运行工况不同设计工况时，循环水量多于或小于设计工况，由于平衡阀平衡的是系统阻力，能够将新的水量按照设计计算的比例平衡的分配，使各个支路的流量将同时按比例增减，仍然满足当前负荷下所对应的流量要求[4]。
五、解决供热一次管网水力不平衡的建议
（一）通过附加阻力的方法解决热力站资用压头剩余的问题
热网系统在设计之初就会存在热网上各个热力站的供热负荷以及流量不完全一样的情况，即各个热力站的实际阻力各不相同。在其整个设计过程中，设计会根据热网上各个热力站换热器以及管网等阻力损失来确定热源处的循环泵流量、扬程等参数，因此在设计符合标准的情况下，需要除去最不利环路的阻力，并且确保其他各环路都有一部分当余压头，将这部分剩余压头在供热开始前加以消除也能够进一步看来保证水利平衡。消除方法可以通过附加阻力的方法，即开关阀门增大或者减小热力站资用压头，或者是加装自动调节设备解决剩余压头，以便能够让各个支线达到阻力平衡。该方法的使用技能效果就好，在确保循环泵达到最佳工况的同时并起到平衡热网的重要作用。
（二）通过附加压头解决热力站资用压头不足的问题
在热源的循环水泵出现扬程不足、热网超供热半径运行的情况下，附加阻力的方法的效果会大大降低，因此就可以采用附加压头的方法来使得各环路达到阻力平衡。该种方法在实际应用中仅需要一台小型水泵就可以解决热网中某一个热力站的资用压头不足问题，在原有热网系统的改造过程中无需改变原有热网系统，较小的工程量就可达到整个热网水力平衡，因此省时省力又比较安全。除夕以外，当热源处循环水泵能够满足绝大部分热力站的资用压头时，可以在资用压头不足热力站安装适当的加压泵，也可以解决水力失衡问题，而且运行过程中所使用的小型水泵运行所耗电能较小，还能够起到节能降耗的作用，有效减少企业的运行成本，并提高企业的经济效益[5]。
（三）在管网实际运行当中解决问题
在官网运行期间不可避免的会出现诸多问题，如何进行有效的解决也至关重要，比如在供暖准备期需要统计上个采暖季供热效果较差热力站，并通过加装或更换回水加压泵解决其问题，如果上个采暖季有一次管网跑冒滴漏处管道也需要及时进行更换，更换的项目还包括电控阀等设备损坏、失灵的情况，以便确保下个采暖季高效稳定运行。再就是热网运行期间需要做好巡视检查，如果发现管网关键节点及管网薄弱点出现问题要及时进行处理，以便保证设备的完好性，确保热网的安全、可靠运行；最后，热网上的热力站还有可能出现停电、漏水等问题，因此在热力站退出或者加入热网时要及时调节热源处循环水泵资用压差，重新平衡管网，防止资用压头过剩或者不足情况发生。
六、结语
综上所述，在供热一次管网中出现的水利不平衡问题比较常见，其会造成热用户效果变差，能源浪费等问题，甚至会影响热网的安全运行，因此有必要加强供热一次管网的水利不平衡问题。要求相关运行人员在工作中能够不断积累在科学调节、合理供热、节能降耗方面的专业知识，在供热期间要加强对热网的管理与检查，确保供热操作的正确性，并及时发现水力失调问题以便及时的进行解决，真正实现均匀供热，实现企业的节能降耗目标，确保企业的可持续发展。
参考文献：
[1]赵一凡.热力管网水力平衡及自力式流量控制阀研究[D].青岛大学,2019.
[2]李兵,杨正华,谭军.供热管网水力平衡的调节措施探讨[J].科技创新与应用,2019(11):126-127.
[3]刘锦,孔婵,任佳艺.关于解决供热系统水力失调方法的研究[J].山西建筑,2019(10):117-119.
[4]郑文鑫.集中供热一次管网水力失调的预防与纠偏[J].山西建筑,2019(02):113-115.
[5]何子峰.一次管网水力平衡调节方法探讨[A].中国节能协会热电产业联盟、西安热工研究院有限公司.2016火电厂污染物净化与节能技术研讨会论文集[C].中国节能协会热电产业联盟、西安热工研究院有限公司:北京中能联创信息咨询有限公司,2016:3.