供暖水利平衡的實現(xiàn)
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本文作者：苑啟生 單位：遼河油田分公司于樓公用事業(yè)處物業(yè)四公司
1水力失調(diào)的概念與表現(xiàn)
在熱水供熱系統(tǒng)中各熱用戶的實際流量與設(shè)計要求的流量之間往往存在不一致性。我們把這種不一致稱之為水力失調(diào)。水力失調(diào)反映到實際供熱中，主要表現(xiàn)為由于各供暖區(qū)域段流量配比不合理，導(dǎo)致不同位置的熱用戶出現(xiàn)冷熱不均現(xiàn)象，一般來說，靠近熱源近的用戶水量足水循環(huán)快，供暖效果要好于遠(yuǎn)離熱源的末梢熱用戶，水力失調(diào)主要表現(xiàn)是：各管段流量輸配不合理，致使各個用戶的室溫冷熱不均，靠近熱源近端的用戶過熱，遠(yuǎn)端過冷，即行業(yè)內(nèi)常說的水平失調(diào)。
2供熱系統(tǒng)產(chǎn)生水力失調(diào)的原因
產(chǎn)生供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的原因較為復(fù)雜，既有設(shè)計上的，也有運行管理上的，這些原因往往是不能完全避免的。
2.1在進(jìn)行管道設(shè)計時，由于各管道內(nèi)熱介質(zhì)流速不允許超過限定值，管徑規(guī)格有限，在網(wǎng)絡(luò)各分支環(huán)路或用戶系統(tǒng)各立管環(huán)路之間，其阻力損失是不可能在設(shè)計的流量分配下達(dá)到平衡。使熱用戶實際流量分配不能符合設(shè)計所需的流量要求，就會產(chǎn)生水力失調(diào)。
2.2當(dāng)有新接入熱用戶或部分熱用戶停運時，整個供熱管網(wǎng)阻力特性發(fā)生變化，也有可能導(dǎo)致水力失調(diào)。
2.3開始運行時沒有很好地進(jìn)行初調(diào)節(jié)，也會導(dǎo)致水力失調(diào)。由于網(wǎng)路近端熱用戶的作用壓差很大，位于網(wǎng)路近端的熱用戶，其實際流量往往比規(guī)定流量要大得多，而位于網(wǎng)路遠(yuǎn)端的熱用戶，其作用壓差和流量將小于規(guī)定的數(shù)值，這種不一致的失調(diào)需要通過網(wǎng)路的初調(diào)節(jié)來解決，否則，就會產(chǎn)生水力失調(diào)。
2.4部分熱用戶隨意增減散熱器，造成室內(nèi)水力工況變化，從而導(dǎo)致水力失調(diào)。
2.5隨意調(diào)整網(wǎng)路分支閥門或用戶入口閥門，均會產(chǎn)生水力失調(diào)。
2.6隨著運行年限增長，部分老采暖管線堵塞．造成相關(guān)熱用戶流量減少，也會產(chǎn)生水力失調(diào)。
對相對集中固定的供暖區(qū)域，一網(wǎng)的水力平衡易于實現(xiàn)，，但對于二網(wǎng)而言，要做到水力平衡調(diào)節(jié)，就要相對困難的多。二網(wǎng)由于節(jié)點和支路均較多，且多存在過熱及供熱不足現(xiàn)象，為使末端用戶達(dá)到需求，往往采用加大流量方式供暖，耗電量隨之增大。常規(guī)方式采用靜態(tài)水力平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于調(diào)節(jié)難度較大，且實現(xiàn)公共建筑分時分溫后，負(fù)荷處于動態(tài)變化狀態(tài)，因此，該方法已不能滿足發(fā)展的需求。對于新建筑而言，更是如此，且需做到戶平衡才能解決垂直失調(diào)問題，同時，戶計量的投入，水力工況更是動態(tài)變化，常規(guī)方式已無法滿足需求。所以，動態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)是供暖發(fā)展的一個必然趨勢。
3.1一網(wǎng)水力平衡實現(xiàn)。為滿足一網(wǎng)水力平衡，實現(xiàn)按需供熱，在每個端點即換熱系統(tǒng)的來水管線上加裝流量調(diào)節(jié)閥和超聲波流量計。通過控制中心SCADA系統(tǒng)的上述方式進(jìn)行進(jìn)行管網(wǎng)平衡計算，結(jié)果發(fā)送給換熱站的SCADA系統(tǒng)，根據(jù)該給定值進(jìn)行閥門開度控制，設(shè)定值由熱源SCADA系統(tǒng)根據(jù)換熱站反饋的各點負(fù)荷進(jìn)行動態(tài)設(shè)定，換熱站SCADA系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)自動水力平衡。換熱站SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成及主要功能：（1）系統(tǒng)構(gòu)成（如圖）：a.硬件系統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集一次儀表、PLC、觸摸屏、一網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)閥或變頻泵（變頻器+泵）、氣候補償調(diào)節(jié)閥、通訊網(wǎng)絡(luò)、二網(wǎng)變頻泵、二網(wǎng)自動補水等構(gòu)成。b.軟件由氣候補償軟件、一網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)軟件、數(shù)據(jù)采集與傳輸軟件、二網(wǎng)水力平衡控制軟件、用戶數(shù)據(jù)采集與通訊軟件。
3.2二網(wǎng)平衡實現(xiàn)。對于老式建筑：二網(wǎng)動態(tài)平衡調(diào)節(jié)的實現(xiàn)方式與一網(wǎng)不同，區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜，因此需在樓棟末端加裝流量變送器和電動調(diào)節(jié)閥及熱能表（流量信號可取自熱能表），同時加裝一套數(shù)據(jù)采集終端，將樓棟供熱數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的換熱站，數(shù)據(jù)經(jīng)換熱站SCADA系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)動態(tài)模型計算，結(jié)果發(fā)回到數(shù)據(jù)終端，其根據(jù)指令，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行閉環(huán)PID調(diào)節(jié)。該執(zhí)行終端具有數(shù)據(jù)濾波和識別功能，當(dāng)換熱站指令不正常時，維持原有狀態(tài)，保證可靠供熱，同時將異常數(shù)據(jù)及位置信息通過換熱站SCADA反饋到車間操作室，進(jìn)行記錄及報警并進(jìn)行人工判斷，操作員可以將其設(shè)成手動模式強(qiáng)制執(zhí)行指令，也可設(shè)置成自動模式，進(jìn)行正常調(diào)節(jié)。
對新建筑而言，在進(jìn)行戶計量和戶平衡的同時，在棟前進(jìn)行壓力調(diào)控，而不在以流量調(diào)控為主，無論用戶負(fù)荷如何變化，確保高端用戶達(dá)到按需供熱目的。當(dāng)由于管網(wǎng)的管阻較大，即使末端的電動調(diào)節(jié)閥全部打開也不能滿足供熱需求，在該種情況下，控制系統(tǒng)通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以識別出來，通過計算后調(diào)節(jié)二網(wǎng)循環(huán)泵的變頻頻率，增加二網(wǎng)壓頭，使末端壓頭達(dá)到要求，使用戶獲得所需的熱量。但常規(guī)情況下，由于前端的壓力調(diào)節(jié)，使前端壓力損失降低，可以確保末端壓力，且與調(diào)節(jié)前相比，總壓頭會下降，實現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)節(jié)能。