二级换热系统的水力平衡调节首都机场动力能源公司暖通分公司秦春雨夏晨宇摘要：本文介绍了首都机场动力能源公司暖通分公司供暖站解决水力失调的几种方法和措施，提出了一套根据不同年代建筑的单位面积热负荷和建筑面积进行水力平衡调节的计算公式和理论依据，并介绍了针对不同情况的高温水系统、低温水系统进行水力平衡调节的步骤和方法，最后对水力平衡调节的节能效果进行了分析。
关键词：二级换热系统、水力平衡调节、高温水系统、低温水系统1、系统概况1．1供热系统布置情况介绍在一个以3台75吨、l台45吨燃气蒸汽锅炉为热源的180万平方米大型供热系统中，有一级换热站3个，直接将燃气蒸汽锅炉生产出压力为0．9MPa、温度约为230℃的过热蒸汽，换热成高温水。
大部份高温水需要经过二级换热站换热后用于供暖，小部分高温水直接用于供暖。
各换热站的关系如图1．所示。
其中：1#、2#、6#换热站为汽一水一级换热站，4#、5#、7#、航站楼等换热站为水一水二级换热站。
6#、7#换热站负责住宅区的供热，其余几个站负担工作区的供热。
供回水设计温度：一次高温热水130／90℃，二次低温热水95／70℃。
图1．各换热站关系1．2系统的运行方式一级换热站均已采用变频自控技术，电脑控制变频器，使水泵流量随室外温度自动改变见表l，通过电脑调节蒸汽电动阀使供水回水温度随室外温度变化，调节曲线见图2。
循环水流量调节表2．供回水温度随室外温度变化1．3水力失调现象：(1)以前对高温水系统未进行水力平衡调节，只对一部分换热站点的低温水进行水力平衡调节，以l#站高温水为例见图3．图3．1#站部份高温水水力平衡失调度图*表示水力失调度：实际流量／计算流量*100％一些近端二级换热站(4#站)的高温水水力失调度达2.46，远端换热站(国航货运)的高温水水力失调度为0.76。
(2)水力失调的影响：a．对用户的室内温度影响：个别用户室温低于16度，05年1月底开展的测温活动发现室温低于16度的用户如下：西消防支队温度15度，货运仓库14度，场务队特种车库14度。
b．对系统运行的影响：是造成供热系统大流量、小温差，降低水泵运行效率的主要原因。
各站冬季平均温差如下：1#站高温水供回水温差7．8度，低温水供回水温差4．8度，2#站供回水温差6．9度，4#站供回水温差3．9度，5#站供回水温差4．6度，6#站高温水供回水温差9．1度，低温水供回水温差6．8度，7#站供回水温差8．7度。
c．对能耗的影响：水泵的电耗量较大，为使远端用户室温升高只能增加供热量造成热耗大，管道热损失较大。
2、高温水和低温水的水力平衡调节：对于一个大的二级换热供热系统来说外管网的水力平衡对系统的节能降耗十分重要。
据统计在有些地方由于管网不平衡造成的热量损失可达15％。
只有做到管网水力平衡，才能使整个系统在保证用户室温不低于标准的情况下降低供热负荷，起到节电、节热的效果。
二级换热系统管网的水力平衡调节较为复杂，尤其是部分站点实现变频自控的二级换热系统中，循环水既有流量的变化又有温度的变化。
下面分三个部分介绍二级换热系统的水力平衡调节。
2．1高温水系统的调节原理：。
高温水系统采用变频节能自控技术是一个变流量变温度的系统，流量随室外温度降低而增加，供水温度随室外温度降低而上升。
任何一个二级换热站的高温水电动阀的开关动作都会引起其它二级换热站的高温水的流量变化，形成动态水力失调。
首先根据2．1．6的公式算出二级换热站高温水计算流量，然后根据计算流量调节个二级换热站高温水进口的流量。
二级换热站的高温水控制系统大致有以下几种：2．1．1方式一：静态平衡阀+电动调节阀(电脑控制) 见图4．图4．通过安装静态平衡阀，在初调节时通过平衡阀调节仪测试出阀门的流量，通过调节阀门开度使其流量等于计算流量。
系统全部消除了静态水力失调。
运行时电动调节阀由电脑控制可实现室温的准确控制。
2．1．2方式二：静态平衡阀+电动调节阀(手动控制)+压差调节阀见图5．通过安装静态平衡阀，在初调节时通过调节仪测试出阀门的流量，通过调节阀门开度使其流量等于计算流量。
通过压差调节阀的调节作用，不管系统中其它阀门怎麽动电动阀进口和版式换热器的高温水出口的压力恒定，避免了系统中各个设备之间的干扰实现动态平衡。
运行时电动调节阀由手动控制可实现室温的模糊控制。
2．1．3方式三：动态平衡阀+电动调节阀(手动控制) 见图6．通过安装动态平衡阀，在初调节时通过调节仪测试出阀门的流量，通过调节阀门时使其流量等于计算流量。
动态平衡阀保证了流量不随系统压力波动而变化，实现动态平衡。
运行时电动调节阀由手动控制可实现室温的模糊控制。
2．1．4方式四：蝶阀+截止阀十供回水温度表见图7．在没有安装流量表和平衡阀的地方，初调节时可根据、回水温度调节蝶阀的开度，每次调节后一个小时看供回水温差是否等于系统平均供回水温差，当高于平均供回水温差时关小阀门，当低于平均供回水温差时开大阀门，直到供回水温差等于系统平均供回水温差时超录阀门开度。
运行时手动调节截止阀可实现室温的模糊控制。
比较内容方式一方式二方式三方式四调解精度高较高较高低抗干扰能力较高高高低能否保持恒定流量不能能能不能应用范围室温要求恒定管网近端室温要求较高的居民建筑。
夜间室温可以低于16度的办公建筑。
室温要求低的办公建筑。
首先统计各个二级换热站所带的各建筑物的建筑面积和建造年代。
根据表热3查出每个建筑物的单位面积热负荷。
建筑物的单位面积热负荷建造年代单位面积耗热w／M2建造年代单位面积耗热眦j 55—65年楼房70 55—80年平房7065—80年楼房60 80—90年平房6080—90年楼房45 90—2000年平房5090—2000年楼房40 2000年以后平房452000年以后楼房35厂房、大车库90各二级换热站理论热负荷Qn=∑si．Ki(1)式中：s～建筑面积K一单位面积热负荷i=1假设一个一级换热站下属有3个二级换热站，则式(I)n=3G1．c．△T．a+G2．c．△T．a+G3．c．△T．a=Ql+Q2+Q3 (2)根据公式G总=G1+G2+G3 (3)式中：G总一一级换热站初期循环水流量(已知)G1、G2、G3～各站的计算循环水流量(未知)Q l、Q2、Q 3～各二级换热站的理论热负荷，根据式(1)可计算c～比热4.2千焦／千克*度△T—供回水温差(已知)a一单位修正系数(未知)将公式(1)、(3)代入公式(2)可求出aGn：Qn／C．△T．a n=1－3 (4)通过公式(4)可求出3个二级换热站高温水的计算流量2．2低温水系统的调节原理：部分二级换热站的低温水系统采用变频节能自控技术是一个变流量变温度的系统，流量随室外温度降低而增加，供水温度随室外温度变化而自动调节。
还有一部分二级换热站的低温水系统未采用变频自控，循环水量不变，供水温度手动调节。
首先根据下面2．2．2的公式算出每各采暖用户低温水的计算流量，然后根据计算流量调节每各用户的低温水流量。
2．2．1采暖用户的低温水入口有以下四种情况：1．供、回水上安装有平衡阀、闸阀。
2．供、回水上安装有动态平衡阀、闸阀。
3．供、回水上安装有热表、闸阀。
4．供、回水上安装有压力表、温度表、闸阀。
2．2．2采暖用户低温水计算流量的算法：首先统计此二级换热站所带采暖用户的建筑面积和建造年代。
根据表3．查出每个建筑物的单位面积热负荷。
算出各采暖用户理论热负荷Qn=Sn．Kn(1)式中：S一建筑面积K_单位面积热负荷假设此二级换热站下属有3个采暖用户。
n=1—3G1．C．△T．a+G2．C．△T．a+G3．C．△T．a=Q1+Q2+Q3 (2)根据公式G总=Gl+G2十G3 (3)式中：G总一此二级换热站初期低温循环水流量(已知)G1、G2、G3一各采暖用户的低温水计算流量(未知)Q 1、Q 2、Q 3一各采暖用户的理论热负荷(己知)C一比热4．2千焦／千克：I=度△T—低温水供回水温差(己知)a一单位修正系数(未知)将公式(1)、(3)代入公式(2)可求出aGn=Qn／C．△T．a n=1——3 (4)通过公式(4)可求出3个采暖用户的低温水计算流量2．3水力平衡的调节步骤：2．3．1正式供暖前的初调节初调节阶段为便于调节水力平衡各级换热站的变频自控系统先不要投入使用。
步骤是先调节高温水系统，然后调节低温水系统。
技术人员根据计算流量通过平衡阀调试仪测流量来调节各二级换热站高温水进口阀门，并逐一记录阀门开度。
对于没有安装平衡阀的二级换热站高温水进口可利用便携式超声波流量计测量管道的流量，调节阀门，并逐一记录阀门开度。
各二级换热站的低温水系统水力平衡调节时此站的变频自控系统先不要投入使用。
技术人员根据计算流量通过平衡阀调试仪测流量来调节各用户低温水进口阀门，并逐一记录阀门开度。
对于平衡阎的流量不一定每年都测量，如果管道没有改动或增加新用户，平衡阀的开度可根据以前用调试仪测量的结果确定，并测量回水温度，结合回水均等的原则调节水力平衡。
对于安装热表的用户主要采取回水温度均等法调平衡，使各用户的回水温度均等。
2．3．2运行过程中的调节运行期间，每隔两个星期我站要组织一次大的测温活动派十多名测温员对20％的住户进行测温，并有24小时的值班电话听取用户投诉。
根据测温结果和投诉情况进行水力平衡的中期调节。
2．3．3调节手段：a．平衡阀调节法：首先连接阀门和调节仪之间的软管，然后开机按几下R键，再按◣键在平衡阀调节仪上输入阀门公称直径，打开阀门两个测压口的阀门，再按◣键并关闭连通阀，再按R键平衡阀调节仪会显示两个测压口的压差，按◣键输入阀门开度，最后再按R键平衡阀调节仪会自动算出流量。
原理公式如下：式中：Q一平衡阀流量F一平衡阀接管截面积ξ一平衡阀阻力系数△P一平衡阀进出口压差p一流体密度如果流量与计算流量不符，可根据情况开大或关小阀门，再按以上步骤测出流量。
动态平衡阀上有一套弹簧膜片机构，一旦根据流量调节完动态平衡阀，随着进入阀门流量的变化套弹簧膜片机构会动作，使阀门出口流量保持恒定。
b．无线管网平衡法：通过给每个建筑物供暖入口的回水管上安装一个热电阻温度计和无线发射机，每1个小时将回水温度发到中控室，一般认为如果管网水力平衡，各建筑物的回水温度应该相同，中控室可派人将回水温度高的地方阀门关小，回水温度低的地方阀门开大。
最终实现水力平衡。
c．热表调节平衡：对供回水管上安装热表的每个建筑物测量室内温度，并查出热表当时的瞬时热负荷，对于室内温度高于20度的建筑物关小供水或回水管上的阀门，关小阀门后1小时可查出热表当时的瞬时热负荷，记录关阀门的程度和热表当时的瞬时热负荷。
关阀门的幅度可根据室温每降低l度，热表的瞬时热负荷减少5％。
3、水力平衡的调节效果：3．1基本上解决各处冷热不均情况：通过平衡阀调试仪、流量表测量各处的供水流量，水力失调度控制在0．9——1．1之间，我们针对20％的住户室内测温结果显示98％的用户室温在18—22度之间。