集中供热一次管网水力失调的预防与纠偏

郑 文 鑫

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001)

在集中供热中，热网调节能力、管理水平的高低，对供热管网的安全稳定及经济运行有很大影响，同时也直接影响到热用户室内温度，但是在热网运行过程中，水力失调是很常见的问题，在此，笔者通过几年的工作经验，着重分析了水力失调的预防及处理办法，供大家参考。

水力失调：在供热管网中，由于各种原因的影响，使各热用户的实际流量与设计要求流量不符，导致不热或过热，称为水力失调。

1 供热系统出现水力失调的原因分析

1.1 根本原因

在正常运行情形下，热网无法在节能的前提下满足热网上所有热用户所需流量，即存在阻力不平衡的因素。

1.2 客观原因

水力失调的客观原因有很多，主要包括:

1)管网设计不合理。管网设计是根据水力学理论进行选材，但是实际运行当中所需选择数据一般偏小，而设计人员选择时为保证数据在任何情况下都能正常使用，所选管材管径都会偏大，这就造成管网完工后近端用户温度容易偏高，远端用户偏低的情况，水力失衡情况较严重。

2)供热系统中热负荷变化较大，由于集中供热的环保经济等特性，近年来我国大力提倡集中供热，拆除区域锅炉房等污染源，导致供热企业每年都会新增大量热用户，供热系统热负荷变化较大，管网流量同时也需增大，也需再次进行管网流量分配，这也会导致水力失衡。

3)在运行中，管网部分管段及节点或者阀门附近会出现磨损，管网锈蚀，结垢等情况，管网长期运行后，甚至会出现阀门锈死、管网磨损漏水等状况，严重加大管网阻力系数，管网无法满足平衡要求，同时也会增大系统总流量，造成热浪费。

4)热网平衡软件计算方法出错以及智能程度不足。在21世纪的今天，供暖行业与时俱进的发展，大部分供热企业已经在使用热网平衡软件辅助水力调节，但是如果软件智能程度不足，或者是根本计算方法出错等，那将导致整个热网出现波动，出现水力失调。

2 水力失调的预防措施

为了避免水力失调情况的出现，需在硬件及软件两方面进行建设，预防水力失调，且在简单水力失调出现的情况下，可以快速解决问题，达到水力平衡。

2.1 硬件措施

1)供热企业需在热源出口加装流量计，判断整个热网流量是否不足，这是水力平衡的先决条件。

2)在热力站一次网回水加装流量计及电控阀，判断流量是否满足供热需求，也就是资用压头能否满足供热，当流量不满足时，可使用电控阀的开关控制热力站流量。

2.2 软件措施

在供暖准备期，我们必须使用水力计算来确定管网热量的冗余及不足处。一般来说，计算水力平衡只计算一次管网上所有热力站的资用压头是否满足条件，当所有热力站资用压头均满足运行条件时，即可满足站内二次管网所需热量，达成温度的初平衡，只有当一次管网调节平衡，才能够进行室温调控等精细化调整。

水力计算软件有很多，在实际操作中我们使用的是清华同方设计的HACNET软件进行水力计算，使用之前，需要知道热源处所使用的泵参数(流量，扬程，流量等)，本采暖季总供热面积，各个热力站面积和所需流量，以及所有一次管网的管径管长。将一系列参数输入进软件之后，即可完成水力计算图，可模拟计算出本次供暖期所辖热力站哪些资用压头不足，哪些资用压头过剩，可在供暖前提前进行一次管网主干线及支干线阀门调节，以及在压头不足之处加装回水加压泵使管网热量达到预平衡状态。

附根据面积确定流量公式：Q=s×8(设计标准为8 t/(万m2·h))。

其中，Q为总流量，t/h；s为面积，万m2。

3 解决集中供热管网水力失调的方法

3.1 通过附加阻力的方法解决热力站资用压头剩余的问题

在设计热网系统的时候，热网上各个热力站的供热负荷以及流量不可能完全一样，也就是说各个热力站的实际阻力不可能完全相同。热源处的循环泵流量，扬程等参数是根据热网上各个热力站换热器以及管网等阻力损失来确定的，所以说，只要设计没有失误，当除去最不利环路的阻力，其余各环路都有一部分当剩余压头，为了保证水力平衡，这部分剩余压头需要在供热开始前加以消除。现在大部分供热企业已经在使用热网平衡软件进行辅助调节，实际使用中，我们使用的是根据二次网供回水平均温度来调节各个热力站流量，也就是通过这个指标来开关阀门增大或者减小热力站资用压头，可以有效解决水力失调问题。这种加装自动调节设备解决剩余压头，能够让各个支线达到阻力平衡的方法，称为附加阻力平衡技术。该技术的最大优点就是能够使循环泵达到最佳工况的同时，还能平衡热网，节约多余热量，对供热企业来说，具有明显节能效果。

3.2 通过附加压头解决热力站资用压头不足的问题

当热源的循环水泵出现扬程不足，或者说热网超供热半径运行时，仅仅通过附加阻力的办法对热网进行调节是不能达到水力平衡的，除非对循环泵进行更换或者改变一些管道的型号规格，众所周知，一台大型循环水泵造价不菲，而且很多热源处场地有限，没有更多地方安装大型循环水泵，且现如今管道一般都是直埋，在路面更换管道不仅手续复杂，费时费力，同样耗资巨大，这不符合企业的经济效益。实际中，我们一般通过在热力站一次网回水安装加压泵来弥补资用压头不足的问题，这种使得各环路达到阻力平衡的办法，称为附加压头平衡。这种技术仅需要一台小型水泵就可解决热网中某一个热力站的资用压头不足问题，而且企业技术改造工程量小，具有省时省力，安全高效的特性。

在热网系统中安装回水加压水泵这种方法早就得到了运用，然而以往因为技术不成熟，变频价格较高，供热企业安装的都是老式的公频回水加压泵，这对加压泵的选型要求较高，如果选型偏大，那么就会出现“抢水”现象，也就是安装了加压泵的热力站循环流量偏大，同一支线的其余未安装加压泵或者加压泵选型较小热力站流量不足的情况，更加影响管网平衡。不过目前变频技术应用已经非常成熟，就算设备选型偏大，也可以通过变频器降低频率减小加压泵做功，不会影响同支线上其余热力站，以往的“抢水”问题完全能够避免。

综上所述，附加压头平衡技术的优点是：

第一，无需改变原有热网系统，只需要非常小的工程量，投入资金也不大，就可达到整个热网水力平衡。

第二，减少能耗。当热源处资用压差增大既可满足末端资用压头不足热力站，也可以在资用压头不足热力站安装回水加压泵，因为当循环水泵资用压头增大时，电能以及热量输出会同时增加，造成近端热力站资用压头过剩，热用户室温偏高情况发生。当热源处循环水泵能够满足绝大部分热力站的资用压头时，可以在资用压头不足热力站安装适当的加压泵，也可以解决水力失衡问题，同时小型水泵运行所耗电能要远远小于大型水泵加大资用压差时所需要电能。

3.3 在管网实际运行当中解决问题

首先，在供暖准备期，统计上个采暖季供热效果较差热力站，加装或更换回水加压泵，同时更换上个采暖季发现的一次管网跑冒滴漏处管道，对电控阀等设备损坏、失灵的进行更换，确保下个采暖季高效稳定运行。

其次，在运行当中，组织专门人员定期检查管网关键节点及管网薄弱点，发现问题，及时处理，确保系统水力平衡，保证设备完好性。

最后，在运行当中，热网上的热力站出现停电，漏水情况经常发生，在热力站退出或者加入热网时，要及时调节热源处循环水泵资用压差，重新平衡管网，防止资用压头过剩或者不足情况发生。

4 结语

对于供热企业来说，水力失衡是经常出现的问题，管理人员必须熟悉热网工况，提高运行人员调节能力，重视热网初调节，做好热网初调节，才能最大可能避免大面积热网不平衡的发生，使热网安全稳定经济高效运行，保障广大热用户温暖过冬。