1、44 林业科技情报 2008 v0140 No4供热管网水力平衡调节方法的研究孙 伟(黑龙江省林业设计研究院)摘要】分析了我国目前供热管网水力平衡调节方法中存在的一些优缺点，以计算机与单台流量计的计算及测量为手段提出了一种从理论到实际可操作的室外管网的水力平衡综合调节方法。并编帝l了供热管网水力平衡调节的应用程序，使得供热管网的水力平衡调节实用。经济、快捷、方便。【关键词】水力失调；水力平衡；阻力特性数；压差Study On The Water Balance Adjusting Method Of Heating-supply NetworkSun Wei(Forest Design And
2、 Research Institute Of Heilongjiang Province)Abstract：This paper analyzes some advantages and shortcomings of water balance adjustlng method of heating。supplynetwork，puts forward a new adjusting method using computer and sinde flo,rneter as computation and measure姗tmethodIt also weaves the applicati
3、on program of the methodKey words：water maladjustment；water balance；resistance characteristic number；differential pressure0引言目前供热管网(主要为二次供热管网)的热力平衡措施，主要有装设孔板，普通截止阀、平衡阀及自力式平衡阀几种，因为平衡阀及自力式平衡阀造价较高，并且也需要一定的人工调节，所以采用较少，孔板平衡措施由于管网实际安装与计算工况很难相同，所以会有一定的误差，在实际使用中有一定的困难。而装设具有一定调节能力的截止阀进行管网的水力平衡调节。由于其成本低，且管网具有
4、可调性，而得到了广泛的应用。目前，供热管网建成后在实际运行中，往往存在水力失调问题，这主要是由以下原因造成的：(1)工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据，而实际管材的数值与标准是有差别的；(2)由于施工条件的限制，使管路的实际情况与设计情况有很大不同，供热管网在实际运行中不能达到平衡；(3)管网建成后的新用户增加，使原有的水力平衡遭到破坏；(4)管网维护不当，使管网水力平衡受到影响。针对供热管网水力失调问题，本文就热用户引入口装设普通截止阀的水力平衡措施的供热管网系统水力平衡调节方法进行了研究，提出了一种。综合调节法”，它有别于现行的调节方法，而且简单易行，对目前解决供热管网水力平
5、衡调节问题，具有很大的应用价值。1国内管网水力平衡调节的方法近年来，国内一些单位为能解决系统的水力平衡调节问题进行一些探索工作，取得了一些成果，主要调节方法有： 11温差法此法是利用在用户引入口安装压力表温度计，对系统进行初调节。首先使整个系统达以热力稳定。为提高系统初调节的效果，可使网路供水温度保持60以上的某个温度不变化。若热源的总回水温度不再变化，就可以认为整个系统已达到热力稳定。此时记录下热源的总供水及回水温度和所有热用户处回水压力和供、回水温度。先调节供回水温差小于热源总供回水温差的热用户并按照用户的规模大小和温差的偏离程度大小，确定初调节次序。先对规模较大且温差的偏离也较大的热用户
6、进行调节。根据经验对其用户引入口装置中的供水或回水阀门进行节流。待第一轮次调节完毕系统稳定运行几小时后。再重新记录总供水温差及各用户入口处供回水压力及温度进行下一轮的调节。该调节方法调节周期时间长，需要反复进行，它适用于保温较好的网络。如果网路保温较差，网路供水的沿途温降较大，则对于供水温度较低的热用户，或室内供暖系统水力不平衡的用户将较差，可能出现新的水力失调。但此调节方法属于粗调，调节效果不准确。12比例法此法是利用两台便携式超声波流量计，或可测得流量的阀门(如平衡阀新型入口装置)及步话机(用于讽节时人员之间的联系)来完成的，比例法的基本原理为如果两条并联管路中的水流量以某比例流动(例如1
7、：2)，那么当总流量在+30范围内变化时，它们之间的流量比仍然保持不变(1：2)。但用比例法调节时相互间不易协调，对操作人员素质要求较高，并需要两台相同的流量计，初投入较大。13 CCR法CCR法是在严格的对全系统阻力分析计算的基础上，对全系统实行一次调整的新方法，它由采集数据，计算机计算和现场调整三步构成。CCR法的基本思路是先测出被测管网现状的各管段阻力数S值，再根据所要求的各支路流量计算出各调节阀所相应的开度，最后根据计算结果一万方数据2008 v0140 No4 林业科技情报 45次将各调节阀调节到所计算的开度，使系统达到所要求的分配流量，此方法相应的初投资较大。而且测量各管段实际阻力
8、数S值不容易。但降低了运行费用，是未来发展的方向。2综合调节法研究我们分析了以上各调节方法的优缺点，在此提出了一种新的调节方法，此方法具有比例法和CCR法的一些特点，因此称做综合调节法。综合调节法有两种调节形式，一种是在管网的设计阶段通过计算为使支管线及各热用户水力平衡选取适当管径的截止阀(截止阀与管径相同或小几号)及相应的开启度管网投入运行后，按计算结果将截止阀一次调节完成。可实现管网的初平衡。在管网精细调节时，需要在热用户入口处或支管线上装设流量测孔，并配备一台便携式水力平衡测试仪(该仪表可测流量与温度)通过流量测试、计算、再调节，从而实现管网的最终水力平衡。此方法先将管网的设计参数及管网
9、安装竣工后的管网有关数据输入计算机，计算出各管段设计阻力数s值，根据各支路所设计的流量、阀门阻力特性数S与阀门开启高度Y的拟合方程式，(据大量截止阀的实验研究得出的s=f(GY)关系)通过计算机程序计算并调节，最后使系统达到所要求的流量分配。由于管网在水力平衡状态下。相邻的管路的压差是平衡的(图l为管路原理图)图l即：P=SVePa则：Pl=sIVI 2P2=S2有：PI=蝇SI vI 2=是睚S=slVl 2，幔要使管网水力平衡则：VlIV-=V2。，V2VI。，112=S。v212由(6)(7)式合并得sl=SI。代人公式(8)得S2，=slVI门，v2以管路2实际需增加阻力数S2=S。一
10、S2=Sl(VI。2，V；一V12v,2)由于SI为未知数，设SI=S。那么S=sI(V12，v22一VI 2凡2)由设计阻力特性数S。代替实际阻力特性数sl产生的误差=S一s2=(Vjnv,“一VI 2，Vj2)(Sls1)式中：SI，S设计阻力特性数S，S实际阻力特性数V。，V2设计流量V。，v2实际流量sl。，调节用户2后阻力特性数Vv2，平衡后流量依此类推：以管路l为计算调节依据，依次计算调节管路3，4-一等管路上的截止阀，即可达到全线水力平衡。3综合水力平衡调节方法的实施综合调节法的实施步骤是(以图1为例)(1)将整个管网的设计参数按要求输入计算机。(2)将管网中所有需要调节的截止阀
11、开到最大。(3)运行程序，按照计算机的提示用仪表测量参考用户1(最不利用户)的流量，输入计算机。(4)按照计算机的提示用仪表测量用户l上游处用户2的流量，输入计算机。计算机程序将以用户的设计阻力数代替实际阻力数，计算出安装在用户2入口处的截止阀的开起高度和调节平衡后相应管段阻力数S值的变化，调节此截止阀到相应的开度。使用户1的实际流量与设计流量比等于用户2的实际流量与设计流量比达到相等。如等比误差较大应重新输入相关数据并调节，直至用户1、2达到等比。(5)用仪表测量用户l及用户2的实际流量并检验是否等比，并输入计算机。(6)按照计算机的提示用仪表测量用户2上游处用户3的流量。输入计算机。计算机
12、程序将以用户l、2的设计阻力数代替实际阻力数，计算出安装在用户3入口处的截止阀的开起高度和调节平衡后相应管用户的流量。并进行调节，此后不再测量用户l的流量。(7)以后的步骤同6。(8)调节完后，计算机自动保存和输出各用户的相关数据。4结论这种调节方法需要干线的各管路的阻力特性数进行详细的统计计算，这样才能保证水力平衡调试的精度。我们认为综合调节法较适合中国国情与其它方法比较而言，这种方法管路系统投资较少，比较容易操作，这样通过计算机程序计算各管段达到平衡时所需相应的阻力、流量，通过测得的流量进行计算调节，由实验获得的阀门开启度和流量的关系，找出普遍的规律，通过单机的测量管段流量，调节阀门开启高
13、度，达到所需调节效果。综合调节法的外网水力平衡凋节方法在计算机基础上的一种新思路，适应于现阶段我国正逐步完善的小规模集中供热系统。参考文献1贺平，孙刚供热工程(新一版)19932马个元等河北建筑工程学院学报2002第三期来稿日期：20噙一cr7一lO、J、，、，、，、，、，、，、，nQO“6佰o万方数据供热管网水力平衡调节方法的研究作者： 孙伟， Sun Wei作者单位： 黑龙江省林业设计研究院刊名： 林业科技情报英文刊名： FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)： 2008，40(4)被引用次数： 0次参考文献(2条)1.贺平.孙刚
14、 供热工程(新一版) 19932.马个元 查看详情 2002(03)相似文献(10条)1.期刊论文 李海燕 水力失调与水力平衡的概念与分类 -黑龙江科技信息2008(27)揭示了水力失调与水力平衡的概念及其分类,并对定流量系统及变流量系统水力失调的特点、实现水力平衡的措施及典型的几种系统形式进行了深入的分析.2.期刊论文 董珂.司学双 在供热系统中解决水力平衡节能的探讨 -硅谷2008(17)在集中供热系统中,采暖热水由水力管网输送到各个用户.对于一个按照设计要求理想运行的供热系统,在按照实际热负荷所需的理论值运行时,各个用户都能够获得设计所需的热水流量,满足用户室内温度的舒适性要求和系统运行
15、的节能性要求,避免了用户投诉和能源浪费.这样的系统就是实现了水力平衡的系统.3.期刊论文 李贵.张小松.梁彩华.王琳 供热系统水力失调和水力平衡的分析 -能源研究与利用2010(2)介绍了水力失调、水力平衡的概念和分类,以及常用的水力平衡方法;分析了供热系统水力失调原因;提出解决水力失调的两种途径:即“附加阻力平衡“和“附加压头平衡“;分析“附加压头平衡“技术的特点和应用的条件.4.学位论文 张立勇 供热管网的流体网络分析及水力平衡研究 2003供热管网是一个复杂的流体网络系统,它的运行工况受工作条件、环境、时间、制造和施工等多方面的影响.水力工况失调是供热管网普遍存在的现象,如何克服水力失调
16、,实现供热管网的水力平衡,提高管网的经济性、安全性和可靠性,改善供热质量,是供热行业所面临的问题.基于此,该文主要研究了以下几方面的问题.首先对供热管网水力失调现象进行了分析.通过对水力失调的表现、影响、形式、原因的研究,寻找解决水力失调问题的途径和办法,并提出优化治理的原则.然后以水力计算为基础,对产生水力失调的水力工况进行理论分析,定性地分析供热管网水力失调的规律性.利用流体网络及网络图论的有关定理定律,建立供热管网水力工况的数学模型.接着对供热管网进行流体网络分析.1.通过供热管网水力工况的数学模型,分析和计算管网调节工程中系统流量、压力等参数的变化规律.2.运用基本回路分析法(MKP)
17、,推导出供热管网任意管段的压降与该管段流量变化之间的关系.3.采用平方根法进行计算并编制出基本回路法(MKP)程序.以天津开发区恂园小区北线和东线供热管网为实例,利用所编程序对用户及系统进行计算.然后,采用模拟分析法进行实际调节.通过对天津开发区恂园小区的实际应用,证明上述研究工作在理论上和应用上都有很大意义.5.期刊论文 陈福寿 应用平衡阀实现管网水力平衡 -安装2003(5)文章针对目前实际工程中供热(能)系统中水力失调现象,分析其原因,提出使用平衡阀调节水力失调;分析平衡阀的特性和调节原理,介绍平衡阀在工程中的应用.6.期刊论文 樊相民 浅谈室外供热管网水力平衡调整方法 -山西建筑200
18、3,29(7)针对室外供热管网水力失调严重,平衡调整困难的现象,通过公式推导,介绍了一套经济实用的水力平衡调整方法,从而使各热用户之间流量能够合理分配,为供暖质量的保证和节能提供了必备的基本条件.7.会议论文 马仲元.张志红.陈忠海 供热管网水力平衡调节方法的研究 2002分析了我国目前供热管网水力平衡调节方法中存在的一些优缺点,以计算机与单台流量计的计算及测量为手段,提出了一种从理论到实际可操作的室外管网水力平衡综合调节方法.并编制了供热管网水力平衡调节的应用程序,使得供热管网的水力平衡调节实用、经济、快捷、方便.8.学位论文 孙巍 供热管网的建模分析及水力平衡调节 2008供热管网是一个复
19、杂的流体网络系统，它的运行工况受多方面的影响。对供热管网水力工况进行建模计算是对供热管网运行状况进行分析以及对其进行优化计算的基础。随着城市建设规模的扩大和热用户的不断增多，我国政府已经越来越重视供热管网的优化规划及改造工作。进行城市集中供热管网的优化研究，不但对节约投资有着重要的意义，而且是实现供热安全可靠，改善供热水平的重要环节。水力失调是供热管网普遍存在的现象，如何克服水力失调，实现供热管网的水力平衡，改善供热质量，是供热行业所面临的问题。基于此，本文主要研究了以下几方面的问题。本文首先利用流体网络及网络图论的有关定理定律，建立供热管网水力工况的数学模型，对供热管网进行流体网络分析。通过
20、供热管网水力工况的数学模型，分析和计算管网系统中流量、压力等参数的变化规律。然后分析了供热管网设计优化的数学模型，建立了年折算费用的目标函数，不仅考虑了管网的建设费用，还考虑了每年运行消耗的电费以及热损失的费用，除了将各个管段的管径作为决策变量还将循环水泵的扬程作为决策变量考虑到优化当中，使优化结果更接近工程实际。在水力约束条件下，本文利用粒子群优化算法和模拟退火算法分别进行了供热管网的优化设计的计算，并提出了对粒子群算法的改进，利用分层思想解决供热管网多目标设计优化问题。本文编制了MATLAB程序，对算例进行了计算，首先验证了供热管网的数学模型，然后对粒子群优化算法和模拟退火算法的优化结果进
21、行了对比分析。最后在第五章，对水力平衡的相关概念进行了介绍，并对优化前后的水力失调状况进行了对比，结果分析表明，两种优化算法不仅对供热管网的设计优化有良好的效果，而且优化的结果能改善供热系统的水力失调状况，提高供热质量。9.期刊论文 陆建君.Lu Jianjun 空调水系统中的水力失调与平衡阀的应用 -建筑施工2009,31(8)在空调水管网系统中,因为设计缺陷或者施工缺陷所造成的某些环路压力过剩,使得其它环路不能达到设计的流量,即水力失调,伴随会带来能源浪费和设备损坏.为此,论述了水力失调的解决办法,介绍了平衡阀在控制管网水力失调时的具体操作方式、理论依据和效果.10.期刊论文 孔瑜 暖通空调水力平衡分析 -甘肃科技2008,24(4)暖通空调设计中的水力平衡分为静态水力平衡和动态水力平衡两种,结合二种水力平衡的特点,分析了定流量系统和变流量系统几种典型实现水力平衡的方式.本文链接：http:/
