| 0 引言 目前，在供熱系統(tǒng)中普遍存在著水力失調問題，即系統(tǒng)在實際運行時，流經各熱用戶的水量與設計水量不符，結果出現了遠近端水量分配失調即熱力失調。其主要原因是因為設計者在進行水力工況計算時在各分支流量為設計值的假想情況下進行的。由于管材及熱媒zui高流速的限制，設計上實現水力平衡幾乎是不可能的。這樣勢必造成近端阻力系數不能達到設計理想狀態(tài)，形成近端流量過大，遠端流量不足的熱力失調現象。隨著集中供暖和區(qū)域鍋爐房供暖的規(guī)模逐年擴大，各用熱單位的供暖面積由幾萬平方米發(fā)展到十幾萬、幾十萬甚至百萬平方米以上。供暖半徑也由幾百米延長到幾千米、萬米以上。由于供暖規(guī)模的迅速擴大，系統(tǒng)中的水力失調越來越明顯。以某研究所為例，目前全所采暖建筑面積近十萬平方米，為了緩解熱力失調問題，使住戶達到較滿意的效果，在無法增加熱源的情況下，采取“大流量、小溫差”的辦法，增大熱網管徑，增大循環(huán)泵流量，在系統(tǒng)末端加裝增壓泵。但近端住戶熱，遠端住戶室溫不達標的問題依然存在，也就是說水力失調的問題仍然沒有從根本上解決。實踐證明，要*解決熱網中的水力失調問題，必須在熱網系統(tǒng)中安裝動態(tài)的水力平衡單元，以實現供熱系統(tǒng)的動態(tài)調節(jié)。 1供暖系統(tǒng)中水力失調的解決途徑 zui早的流量調節(jié)是依靠普通閥門，后來使用節(jié)流孔板，近幾年相繼推出手動調節(jié)閥、平衡閥及模擬阻力等調節(jié)流量的硬件和軟件。 1.1 模擬分析初調節(jié)法 使用SLGKMN分析軟件，對熱網水力工況進行模擬計算，采用調節(jié)閥和超聲波流量計，通過現場測試實際工況，借助于計算機軟件計算，zui后作現場調節(jié)測試。 1.2 平衡閥法 平衡閥是一種具有良好調節(jié)流量功能的閥門，在熱網系統(tǒng)調節(jié)中借助于智能儀表，配合使用平衡閥構成定流量的調節(jié)裝置。 1.3 調節(jié)閥法 由于調節(jié)閥具有線性特性，當閥門開度從小逐漸變大時，流量增加的百分比基本相同，具有較好的調節(jié)流量性能，再配以便攜式超聲波流量計，在熱網系統(tǒng)不太大的情況下，可以粗略地完成水力工況的初調節(jié)[1] 。 以上三種調節(jié)法只有在熱網系統(tǒng)壓差穩(wěn)定的前提下才能進行流量平衡調節(jié)，如遇壓差波動大或負荷增減較大時，全系統(tǒng)又需要重新進行流量平衡調節(jié)。因為這三種流量調節(jié)法，使用的硬件和軟件只能起到一個可調孔板的作用，沒有自動消除系統(tǒng)剩余壓頭的功能，未能做到流量在壓差變動時能自動控制流量使其達到恒定的目的。 1.4 自力式流量調節(jié)閥法 自力式流量調節(jié)閥是一種利用管道系統(tǒng)自身具有的壓差，作用在自動調節(jié)的閥瓣上，不需要外加動力，即可以自動消除系統(tǒng)剩余壓頭，確保流量恒定的功能。它的調試只需根據設計流量值，使用工具旋轉流量設定調節(jié)閥，調至流量刻度線與設計流量值相同即可，一經設定后，不受管道系統(tǒng)壓差變化或負荷增減的影響，可以始終保持熱網流量的恒定，調試極為方便。自力式流量調節(jié)閥在大型管網上應用可以使流量分配工作變得簡單便捷。 為此，作者重點闡述自力式流量調節(jié)閥的工作原理、安裝使用及水力工況分析等。 2 自力式流量調節(jié)閥的工作原理 在當前主要依靠質調節(jié)的供熱方式情況下，供熱流量的分配是保證用戶均衡用熱和系統(tǒng)水力穩(wěn)定的關鍵。運用孔板節(jié)流原理，仍是實現流量定量分配的基本理論。 工作原理：自力式流量調節(jié)閥是一種動態(tài)平衡閥，它的作用是在閥的進出口壓差變化的情況下，使通過閥的流量保持恒定。這里以ZL47F型自力式流量控制閥（見圖1）為例，介紹自力式流量調節(jié)閥的工作原理和性能特點。 自力式流量調節(jié)閥是1個雙閥結構，即1個自動平衡閥組和1個手動調節(jié)閥組。圖中P1為進口壓力，P2為通過自動平衡閥組節(jié)流后的壓力，P3為出口壓力。對于手動調節(jié)閥組來說，流量G=Kv×（P2-P3），Kv為手動調節(jié)閥閥口的流量系數，當手動調節(jié)閥的開度固定之后，Kv為常數，那么只要P2-P3不變，則流量G不變。而P2-P3的恒定是由自動平衡閥組控制的。當進口壓差P1-P3增大，則通過感壓膜和彈簧的作用，使自動平衡閥組關小，從而維持P2-P3恒定，反之亦然。 從自力式流量調節(jié)閥的工作原理可以看出，除了有手動調節(jié)流量功能外，更重要的是有自動消除系統(tǒng)剩余壓頭的功能，從而可在一個復雜的水力系統(tǒng)網路中，實現按環(huán)路、按熱用戶或散熱設備的熱媒流量一次設定調好后保持恒定不變，即使在系統(tǒng)壓差或熱用戶發(fā)生頻繁變化時，也能保持調好的流量恒定，從根本上解決了管道系統(tǒng)中的水力失調問題。 3 水力工況分析 為了在系統(tǒng)各熱用戶間正確分配熱量，解決各熱用戶間冷熱不均的問題，必要的條件是流量必須按規(guī)定的數值進行分配。流量分配的過程是利用自力式流量調節(jié)閥使各熱網分支達到合理的流量。近端資用壓頭大于熱用戶需用壓頭必然導致流量過大。必須用閥門消耗富裕壓頭（富裕壓頭=資用壓頭-需用壓頭）。圖2示意熱用戶閥門及各壓力點，如果熱用戶供水管安裝自力式流量調節(jié)閥，則回水壓力P3近似等于P4，供水壓力P2壓力線（如圖3所示）近乎平行P4。如果熱用戶回水管安裝自力式流量調節(jié)閥，則供水壓力P2近似等于P1，回水壓力P3壓力線近乎平行P1。 熱用戶內實際供水壓力為P2，回水壓力為P3。如果壓力過低會導致管道倒空，壓力過高導致耐壓等級較低的元件（如散熱器）的壓力破壞。因此，對地形高差大的管網應按上述因素考慮自力式流量調節(jié)閥的安裝位置，即在地形低洼處樓群。自力式流量調節(jié)閥宜安裝于供水，以保證熱用戶內壓力不升高；在地形較高位置宜安裝于回水，以保證熱用戶管道不倒空。 4 自力式流量調節(jié)閥的應用 適用于需要進行流量控制的水系統(tǒng)中，尤其適合于供熱、空調等非腐蝕性液體介質的流量控制。安裝在水系統(tǒng)中，經運行前的一次調節(jié)，即可使系統(tǒng)流量自動恒定在要求的設定值。自動消除水系統(tǒng)中因各種因素引起的水力失調現象，保持用戶所需流量，克服“冷熱不均”提高供熱、空調的室溫，提高系統(tǒng)能效，實現節(jié)能。自力式流量調節(jié)閥是供熱、空調系統(tǒng)實現“計量收費”的理想配套產品，可廣泛應用于集中供熱系統(tǒng)、小區(qū)鍋爐房采暖系統(tǒng)、建筑內采暖系統(tǒng)、空調系統(tǒng)等。 5自力式流量調節(jié)閥實現節(jié)能降耗的途徑 實現供暖運行中的量化管理，就是把熱能、電能等能耗加以量化，把系統(tǒng)中的總流量和熱用戶的循環(huán)流量置于嚴格、的控制之下，將熱量隨流量按需分配到熱用戶，從而降低能耗。 5.1 節(jié)電 循環(huán)水泵是供暖系統(tǒng)中的重要設備之一，同時又是耗電的“大戶”。因此，改造水泵或充分利用原有循環(huán)水泵，只要在*工作點運行，即可節(jié)電25%~30%[3]。由于系統(tǒng)的水力失調，系統(tǒng)的實際流量將大于計算流量，循環(huán)泵的工作點常處在不經濟的工作條件下運行。又由于流量與水泵軸功率成三次方的關系，所以大流量的運行方式意味著電能消耗增大。采用自力式流量調節(jié)閥以后，由于系統(tǒng)的水力失調基本解決，泵的運行在效率zui高、軸功率消耗量小的*狀態(tài)，從而實現節(jié)電的目的。 5.2節(jié)煤 目前的供熱系統(tǒng)中，為了提高末端用戶的室溫，通常采用增大循環(huán)流量的方法，在流量調節(jié)受限制的條件下，則采用提高系統(tǒng)供水溫度和熱源供熱量的方法。這種運行方式是靠增加電耗、煤耗來消除熱力工況的失調，掩蓋水力失調的存在。采用自力式流量調節(jié)閥后，則基本上解決了水力失調問題，各熱用戶的流量均能按設計流量分配，經驗證明，由此可節(jié)煤10%~15%[3]。 5.3 增加供熱面積 目前鍋爐供熱能力低是普遍現象，平均每蒸噸熱量實際供采暖面積一般僅為5000~6000m2，達到7000~8000m2已算較好水平。主要原因是系統(tǒng)水力失調，熱量未能合理使用，浪費現象比較嚴重。安裝流量調節(jié)閥后，系統(tǒng)平衡穩(wěn)定，熱量得到“熱盡其用”，平均每蒸噸熱量實際供采暖面積可達到10000m2，平均增加供熱面積約25%~30%，節(jié)能*。 近年來，中國建筑能耗呈逐年上升趨勢，用于供暖空調的能耗已占建筑總能耗的55%以上[4]。在供暖空調系統(tǒng)中采用自力式流量調節(jié)閥是解決水力失調的一種有效手段，同時具有可觀的節(jié)能效果和節(jié)約價值。 | 
