提高集中供热系统水力平衡节能效率技术应用研究

冯 帅

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001)

1 集中供暖的优势

集中供暖是以热水或者热水蒸汽作为媒介，通过城市热力管网从统一的单个或多个热源向城市供暖的一种方式。它的优势可以从三个方面进行概括，那就是安全、环保、节能。从安全方面讲，它可以做到统一招募具有合格资质的工作人员，统一管理培训人员操作和运行，供暖设备集中检查和维修，减少在运行期间由于人员的不专业或设备检查不到位导致的安全事故。并且集中供热热源厂或热电联产项目都采用比较先进的燃烧方式，自动化程度也相对较高，安全性，稳定性都能得到保证。从环保方面讲，热源厂或热电联产项目热源都比较集中，大型的环保设备如脱硫除尘脱销等都能统一使用和检测，大大增加排放水气的合格率，减少了由于私自排放带来的环境压力。从节能方面讲，大型热源厂的燃烧效率一般在70%～80%之间，远远大于小型燃煤锅炉的燃烧效率。而热电联产项目可以将冷却水用作供暖，而将供暖冷却后的回水再用作发电的冷却水，使得能源充分得到利用，起到节能的效果。

2 水力平衡的概念

水力平衡分为静态水力平衡和动态水力平衡，如若要保证全面的水力平衡，那么系统需要同时保证动态和静态的水力平衡。同样，系统水力存在平衡，自然而然就存在失衡。造成水力失衡有以下几方面原因。

2.1 静态水力失衡

从理论角度讲，由于系统供热管道特有阻力数比值与设计要求供热管道特性阻力数比值不相同，所以使得系统各用户的实际流量值与设计要求流量值不符，引起的水力失衡，即静态水力失衡，它主要是由于管材质量，设计方案和施工质量等原因导致的，是本身固有的一种失衡表现。

2.2 动态水力失衡

从实际运用角度讲，由于系统运行操作过程中，前端或末端阀门开度不断地改变从而引起水流量不断变化，使得系统运行过程中的压力产生波动，前端和末端的流量也随之发生改变，导致前后端流量不均匀，从而引起的水力失衡。动态水力失衡是由于阀门开启或操作不当造成的。

2.3 动静态水力失衡的解决方法

解决静态水力失衡主要前提是保证设计合理，材料符合规范，以及施工质量的保证。在使用调试阶段，通过系统管道特有阻力数比值进行调节，使得实际比值接近或达到设计要求值，以保证静态水力平衡。

解决动态水力平衡主要是对人操作的要求，首先使用人员需要专业培训，在操作过程中如若有自控设备，那么需要按照设备要求进行操作，如若需要手操，在开启阀门阶段，需要适度，不能盲目操作，开启后根据前后端数据的变化进行微调，最终达到动态水力平衡。

3 如何通过热网监控自控提高水力平衡效率

随着科学技术的不断提高，网络通讯更加便捷，在热网系统中使用热网监控自控系统，可以及时监测热力站参数变化、均匀调节流量和水力平衡、消除水力失衡导致的冷热不均，最大程度的节能和环境保护。保证既能按需求满足供热，又能确保安全节能的运行，还能健全的记录数据和存档资料，最终实现精细化管理。

如何使用热网监控自控设备提高水力平衡效率。

1)在供热供暖生产过程前期，存在大量数据需要统计，如天气温度，热负荷，用户要求温度等等，根据天气和热负荷的不同，对热源要求的温度和流量也不同。

当我们利用现有的温度和热负荷时，可以利用以下公式得到我们热源大致需要的温度。

式中：Dp,Dy——热源出口及用户要求的温度;

ip,iy——热源出口及进入用热设备的蒸汽焓，kJ/kg;

th,tyh——热源及用热设备的回水焓，kJ/kg;

ηω——热网效率，取值0.95左右;

ψ——回水率；

tb——补充水焓，kJ/kg;

Qy——用户用热量,kJ/h。

当得到相应的热源出口温度后，操作人员就需要根据用户不同的温度要求，对一次网水力平衡进行调节了。

2)水力平衡调节的关键点是流量的调节。

由于不同用户处在的地理位置远近，高程差异，是否为节能建筑，采暖方式等等因素的不同，对流量的需求度也是不同的，越是远端的用户，由于存在热散失，所以对流量的要求相对前端就需要大一些，海拔高的用户由于高程造成的动能损失，所以流量要求也是需要大一些，节能建筑耗能小，所以需要的流量也小，否则反之等等。在过去的供暖中，由于并没有使用到先进的电子设备，通讯设备，所以水力平衡的调节往往需要操作员的经验，这样的结果往往是浪费大量的人力物力，甚至需要更大的热源出口流量，来保证各个端口的水力尽量平衡，这样的结果往往是耗能但效率相对比较低的。

3)当引入热网自控设备后，我们可以将各个数据统计后录入电脑设备，设备可以根据相应的计算公式得到一个相对接近真实值的流量，在热力站中，二次网的温度和压力会通过温度传感器和压力传感器传输给主监控屏，之后操作员可以根据各个热力站的要求不同进行适当的微调。

4)当前期水力平衡调节完毕后，在一定流量和温度的前提下，根据天气早晚的不同，设备通过采用压力和温度传感器反馈的参数对二次网温度压力进行调节，这样极大的减少了人力物力的投入，还能节约能源，关键是能高效的将水力平衡进行调节，使得热力站达到实现无人值守、高效节能的设计目标。

4 结语

众多项目表明采用自动控制系统设计能达到以下节能目标：

1)热源系统的控制可实现节能15%～20%的效果。

2)管网系统采用变速泵调节等控制可实现节能20%。

3)二次网用户设备的控制和热量计量，可实现节能20%～30%。

4)室外温度补偿及夜间供暖设定调整，可实现节能15%～20%。

参考文献：

[1] 赵 燕.集中供热系统的水力平衡调节与节能措施[J].机械研究与应用，2012(5):212-213.

[2] 冯永华.供热系统换热站主要设备选型应注意的几个问题[J].城市公用事业，2007(6):171-172.