根据管网水力失调实现供热系统节能运行    

 
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根据管网水力失调实现供热系统节能运行

标签:自力式流量控制阀 自力式压差控制阀 自力式温度控制阀
 

一、集中供热系统运行的基本过程:

1、能热转换过程——由热源系统完成

2、热量输配过程——由循环泵和室外管网系统完成

3、热量散发过程——由室内管网系统和散热器完成

二、热量输配过程实现节能运行的基本目标:

1.保证供热质量:

用户的室温舒适均衡稳定可靠—温度适中,温差小,波动小;

2.降低投入:

a)降低能源投入,提高能源利用率:降低无效的热量消耗,降低循环水泵的电耗;

b)降低人力投入,提高工作效率:提高管理水平和系统的自动化程度;

3.提高产出:增加供热面积,提高投入产出比,降低单位面积的能源消耗和人工;

三、热量输配过程节能运行的首要障碍是管网系统的水力失调:

1、管网系统水力失调的表现:

水力失调的表面现象是少数用户室温偏低,实际上是远端用户室温偏低而近端用户室温偏高,用户室温差过大的问题。在集中供热的系统中,经常有少数用户投诉暖气不热、室温偏低,在排除了堵塞和积气等局部问题之后仍得不到解决,经常被人们关注;另有相当一部分用户的室温偏高,却极少有用户投诉,往往被人们忽视;由此人们经常错误地认为集中供热系统的热量供给不足或循环水量不足,实际上这是系统水力失调的典型表现,离热源越近的室温越高,越远的室温就越低,呈现有规律的分布,管网的供热半径越大,水力失调就越严重,室温差就越大。一般认为,集中供热系统中各个建筑之间的室温差在4℃(±2℃)是比较平衡的系统。室温差在6℃(±3℃)以内的,可以算基本平衡,超过8℃(±4℃)的就是较严重的水力失调系统。

 2、管网系统水力失调的性质:

水力失调是异程管网系统先天性的弊病。在管网系统中每个环路的长短不同,阻力就不同,热媒流过时所需的循环动力也不同,而循环泵的动力以管网系统中最大的阻力为准进行选配。在实际运行中,循环动力的分配呈现两极分化的趋势;最近环路的阻力最小,处在动力最大的位置,流量超额数倍的很常见;而最远环路的阻力最大,反而处在管网中循环动力最小的位置,循环泵提供的动力几乎被消耗殆尽。如果不采取有效的措施减少各个环路的阻力差,水力失调就必然存在。因此,它是管网系统先天性的弊病,是客观存在和不可避免的。

3、管网系统水力失调的危害:

a)供热质量差——室温差过大,低温户投诉。

b)热费收缴困难——低温用户带头不缴热费,带动一批用户不缴热费。

c)盲目增加循环水量——水泵电耗超过实际需要,电费大增。

d)被迫增加供热量,无法实施按需供热——过热用户开窗散热,热能浪费严重!

e)少数用户偷放长流水——既丢水又丢热,使供热企业损失惨重!

f)一次管网自控系统的投资回报率降低——难以进行实时调控,节能效果大打折扣。

总之是高投入、高能耗、高成本;低质量、低效益、低回报。

由于上述原因,我们可以断定:管网系统水力失调是集中供热节能运行的首要障碍。

4.管网系统水力失调难以根除的原因:

根除管网水力失调就是保证各个环路都得到合理的流量,以增减匹配各个环路阻力的方式进行流量调节,但是这种调节面临以下几大难题:

a)流量和阻力之间存在的非线性关系

阻力的调节与流量的变化不是一一对应的,改变调节设备的阻力并不能直接得到相应的流量,致使流量调控困难。

b)管网系统中各个环路之间存在的耦合关系

在流量调节的过程中通过每个环路的流量变化都会引起其他环路的流量变化,使各个环路的流量调节相互干扰,很难准确分配各个环路的流量;经常是已经调好流量的环路又发生变化,不得不反复调节。

c)管网系统的逐年扩容改造

当管网系统扩容后,不仅失去原有的设计依据,也失去了原来调试过的水力工况,需要重新进行平衡调试,因为经过扩容的管网系统必然造成管网阻力特性的改变,使水力失调再次出现。

d)流量调控设备不完善

流量调控设备的调节精度不够,也不能适应管网的耦合特性和流量与阻力之间的非线性关系,是水力失调难以根除的主要原因;

四、根除管网水力失调的设备——恒流量调节阀

恒流量调节阀是具有恒流量功能的调节阀,属于自力式变阻力设备,它是将自力式驱动的压差控制阀瓣和外力驱动的流量调节阀瓣组合而成的调控设备,压差控制阀瓣可以控制并稳定流量调节阀瓣前后的压差,从而使通过的流量不受阀门前后的压差变化的影响,在工作压差范围内,通过阀门某一开度的流量能够自动保持恒定,需要变流量运行时,只需要调节阀门开度即可实现,流量可以任意调节和设定,与阀门前后的压差无关。流量设定之后,能根据阀门前后压差的变化随时调节阀门的阻力,自动保持流量设定值的恒定。

恒流量调节阀彻底克服了管网系统流量调节的难点问题:

1、将流量与阻力的非线性关系变为流量与阀门开度的对应关系,使流量调节变得简便、直观。

2、切断了管网中各个环路之间的耦合关系,消除了流量调节时相互干扰的难题。

3、供热系统新的扩容改造环路不会影响旧的已经调整好流量的环路。

4、一次管网自控系统安装电动恒流量调节阀之后可实现实时调控的节能运行方式。

五、根除管网系统水力失调后配套的节能运行措施

1、调整循环水泵的流量和扬程,降低循环泵的功耗;

在锅炉直供系统和换热站二次管网系统中,将恒流量调节阀安装在各个建筑的热力入口,根除水力失调后,首先得到的节能效益就是减小了各个建筑之间的室温差,减少了过热用户开窗造成的能耗,使系统总供热量趋于合理,但这还不够,应该及时调整循环水泵的流量和扬程,降低循环泵电机的功率,以最小的循环动力和最少的循环水量保证良好的供热效果。

根据我们几年来的工程实例,循环泵调整后的节电率一般都在20%以上。如果再采用变频器调速,就能最大限度的降低循环泵的电耗。

2、实施一次网变流量调控,降低供热量和循环泵的功耗;

目前,在间接供热的一次水系统中,实现变流量调节的同时保持水力平衡是非常困难的事,这是因为实施变流量调节时水力平衡就破坏了,要保持水力平衡就不能频繁地进行变流量调节,因此一般都采用定流量加质调节的方式运行,很多热网的自动监控系统只能监测,无法调控,这就使自动监控系统的节能运行效果大打折扣,其根本原因就是没有能自动保持平衡的调控设备,

恒流量调节阀就是能够自动保持平衡的调控设备,将恒流量调节阀安装在各个换热站的一次水管路上,在供热的初期可以采用手动调节的方式,调节各个换热站的循环水流量,首先保证各个换热站都能得到合理的流量,根除管网水力失调,同时以尽可能小的循环水流量和尽可能大的供回水温差向二次网供给热量,到供热的中期和末期可分阶段改变流量以满足供热量的需求,这样既可以显著降低一次网循环泵的电耗,也可以大大提高热网的输送效率。

在装备热网的自动监控系统的管网中,在各个换热站的一次水管路上安装电动恒流量调节阀,与变速循环泵配合,就能实施依据气候变化实时按需供热的自动调节与控制,真正实现实时变流量变温差的高效节能运行,其运行的节能率一般都在30%以上。

 
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