论文部分内容阅读
摘要：随着我国经济水平的快速提高，我国人民的生活水平得到了不断提高。伴随着人们生活水平的不断提高，人们的节能意识也越来越高。在区域的供热管网系统中进行准确的调节流量也越来越重要。
关键词：区域供热管网系统;改造平衡阀;应用
一、区域供热系统
区域供热系统是区别于市政集中供热系统和用户分散取暖系统的，一般是由热源、供热管网系统以及热用户组成，一般位于市政集中供热系统无法覆盖的地区，是小规模的集中供暖形式（图1）。热源是将煤炭、石油、天然气、电能等其他能源转化为可以被用户利用的热能的设备系统，一般有锅炉、热泵等形式。供热管网系统能够将热能输送分配到各个用户的系统，一般具有输送、分配、切断、调节的作用。热用户是指利用热能生产或生活的单位或居民。
二、热源系统
（一）能耗分析
燃煤热水锅炉热源系统主要有锅炉本体、给水系统、送风排烟系统等辅助系统组成，主要耗能为煤炭、电力和水。能够从提高锅炉热效率，减少给水及送风系统存在跑冒滴漏现达到节能的目的。
（二）主要存在的问题分析
燃煤锅炉热源系统有多个子系统组成，能耗形式较多，所以存在的问题范围较广，有锅炉热效率偏低、设备的运行能耗过高、系统带病运行造成的能耗浪费等，主要有以下几个方面：①煤炭方面的问题。由于煤炭的品质存在较大的差距，如果不按照燃煤锅炉的设计要求提供燃料的话，将造成煤炭在锅炉内燃烧不充分的问题，或由于煤炭品质过低不能有效提供热量。②锅炉本身存在的问题。锅炉本体密封不严，炉墙漏风，炉膛存在结渣现象，或是由于锅炉的安装、使用不当致使锅炉存在缺陷，达不到设计工况，降低锅炉的热效率。③锅炉的运行管理存在问题。管理人员及操作人员技术水平不高，不能按照设计要求操作;制度不完善不能按照需求调节锅炉的出力;锅炉维修保养水平不高，使得锅炉带病运行;水处理不合格，造成锅炉结垢，降低热效率，严重可能造成水冷壁爆管。④锅炉辅助系统存在问题。给水系统漏水造成水资源浪费;送排风系统漏风造成电能浪费，或送排风系统存在风压过高或过低现象，风压过高将燃料吹起未燃烧而排出，风压过低燃烧不充分造成燃料浪费;锅炉给水泵、鼓引风机等工频运行，缺乏有效的调节手段，造成电能的浪费。
三、某小区区域供热管网系统存在的问题分析
通过对某小区的供热管网现状、供热管网系统水力平衡进行分析。
（一）某小区的供热管网现状
该小区供热管网主要以低温热水供热系统为主，其供热管网形式属于低温热水供热管网，供水温度为95℃/70℃，供热来自独立的锅炉房，进行补给水泵定压。在最初设计的过程中，该区域规模小，且供热系统没有设置调节装置，其原来的系统总体供热量为2223kw，经过反复多次的扩建后，供热总负荷为6011kw，随着供热负荷的日益增加、热水循环泵效率的降低，导致供热系统的运行效率也逐渐降低，热力失衡现象日益严重。
（二）某小区的供热管网系统水力平衡
通过对管网系统的平衡原理、存在的问题和原因进行分析：
（1）管网系统的平衡原理
所谓水力工况，指的是在管网系统中的各点压力、流量和压差。且其中的流量和阻力损失关系表达式为：ΔP=SQ2。在这个关系表达式中，△P表示的是压差，也就是阻力损失，单位为MPa;S表示管段、系统的阻抗;Q表示的是管段或者系统所占据的体积流量，单位用m3/ h表示。
所谓水力平衡，指的是对流量进行合理分配。在供热管网系统中，进行水力工况的计算，是以为各分支流量进行设计值为目的。受到管材自身的因素以及最高流速特点的限制，说明了在设计上进行水力平衡是不能实现的，进而导致始端阻力系数达不到设计的目的，容易出现始端流量过大、末端流量不足的严重失调现象。运行水力工况的情况下，水泵输出压力是在工作曲线和外网特性曲线的交汇下形成的，针對外网特性曲线，ΔP=SQ2，通常情况下，并联状态下的始端支路S值要低于设计值，进而导致S值远远低于设计值。
（三）管网系统存在的主要问题和原因。某小区的区域供热管网系统在运行的过程中常常容易出现水泵实际扬程短于额定扬程的情况，进而导致末端出现缺水现象，且锅炉有很大的阻力，导致锅炉出现出力不足的现象。在实际运行的过程中主要存在以下问题：
（1）管网的始端支线具有流量大、阻力小的特点，进而导致末端流量较小，且由于水泵的工作地点着重在流量大、扬程小、效率低的工作区域。（2）加大总循环水量，容易造成锅炉和换热器有很大的阻力，并且增大水流量和阻力。（3）加大流量后，不能加大供回水温差，并且由于煤质和鼓、引风系统异常等因素能不同程度的导致锅炉输出不足。
对该问题出现的原因进行分析，主要有以下三个方面的原因：
（1）由于供热系统在设计上和锅炉房不相同，且外网水力没有计算准确，各个环路还不具有水力调节功能，导致供热管网系统出现失调的现象。（2）受到锅炉房供热外网日益扩建的原因，导致供热管网出现水力失调情况。（3）为了保障建筑物的离热源在室内的采暖度，进而增加了热水流量，导致近环路室内出现温度过热、外管网水平失调的情况。
四、区域供热管网系统改造中平衡阀的应用
基本事件是指在试验中可以直接观察到的，最基本的不能再分解的结果。一般认为，重要度即一个基本事件或者最小割集对顶上事件发生的贡献，而我们在对所有包含基本事件最小割集对整个系统稳态不可用度的影响表示时，常常会利用基本事件的FV重要度来进行。通过对平衡阀的选用原则和选用方法进行分析研究。
（一）平衡阀的选用原则
由于平衡阀具有成本造价低、使用寿命长等优点，能够对小型管网进行便利的水力工况平衡工作。阀门的调节性能是由阀门特性资料决定的。进行阀门理论特性曲线的测试是通过在一定的定压差下，工况要求阀门开度不能为1，在阀门的开度小的情况下，阀门后压差大，在开度大的情况下，阀门前后压差较小，并且阀门的实际工作曲线逐渐朝快开方向偏移，进而导致阀权度越小，偏移度越大。针对直线特性的阀门而言，实际性能的偏移容易造成阀门进行调节的开度空间小，由此得出结论，在选用阀门时，为了实现全面的特性，宜选择阀门理论曲线。
（二）平衡阀的选用方法
在区域供热管网系统改造中应用平衡阀的主要作用是以消除环路剩余压头、控制环路水流量为目的。为了选用恰当的平衡阀型号，在进行供热系统的设计時，要对管网水力平衡进行计算，在计算的条件下，依据管径选择适当的平衡阀型号。依据阀门流量G和阀门前后差△P间的关系可以用下列式子进行表示： G=Kv 。其中Kv指的是阀门的流量系数。针对各个不同的开度，均有相应的Kv值，阀门在各个开度的流通能力是由Kv值所反映出来的。
在选用平衡阀时，了解到其流量值和所消耗的压差，就可以通过运用ΔP=SQ2，将选择的阀门流量系数Kv值计算出来，然后根据不同型号平衡阀中的Kv曲线，确定相应的阀门型号和开度大小。
平衡阀作为热力管网平衡的重要工具，有利于让水力平衡达到量化的效果。针对供热管网系统来说，平衡阀通常情况下，放置在热源出口中的供水总管、支干管、用户入口处以及室内供暖系统各个方面。
五、结语
总而言之，通过对某小区的供热管网系统改造中平衡阀的应用、其中存在的主要问题以及产生的原因进行分析，结合平衡阀自身的特点，针对在供热系统中平衡阀的选用原则和选用方法进行阐述，某小区的供热管网系统经过改造后运行的效果说明了进行水力平衡的计算和结果是正确的，能够为以后在区域供热管网中应用平衡阀积累丰富的经验。
参考文献：
[1]冉春雨，王春清.吉林省肿瘤医院供热管网系统改造实践与分析[J].吉林建筑工程学院学报，2017（11）.
[2]潘雷.供热管网改造中平衡阀的应用[J].暖通空调，2012（07）.
[3]王丽.平衡阀在供热管网改造中的应用[J].调节阀信息网，2010（12）.
关键词：区域供热管网系统;改造平衡阀;应用
一、区域供热系统
区域供热系统是区别于市政集中供热系统和用户分散取暖系统的，一般是由热源、供热管网系统以及热用户组成，一般位于市政集中供热系统无法覆盖的地区，是小规模的集中供暖形式（图1）。热源是将煤炭、石油、天然气、电能等其他能源转化为可以被用户利用的热能的设备系统，一般有锅炉、热泵等形式。供热管网系统能够将热能输送分配到各个用户的系统，一般具有输送、分配、切断、调节的作用。热用户是指利用热能生产或生活的单位或居民。
二、热源系统
（一）能耗分析
燃煤热水锅炉热源系统主要有锅炉本体、给水系统、送风排烟系统等辅助系统组成，主要耗能为煤炭、电力和水。能够从提高锅炉热效率，减少给水及送风系统存在跑冒滴漏现达到节能的目的。
（二）主要存在的问题分析
燃煤锅炉热源系统有多个子系统组成，能耗形式较多，所以存在的问题范围较广，有锅炉热效率偏低、设备的运行能耗过高、系统带病运行造成的能耗浪费等，主要有以下几个方面：①煤炭方面的问题。由于煤炭的品质存在较大的差距，如果不按照燃煤锅炉的设计要求提供燃料的话，将造成煤炭在锅炉内燃烧不充分的问题，或由于煤炭品质过低不能有效提供热量。②锅炉本身存在的问题。锅炉本体密封不严，炉墙漏风，炉膛存在结渣现象，或是由于锅炉的安装、使用不当致使锅炉存在缺陷，达不到设计工况，降低锅炉的热效率。③锅炉的运行管理存在问题。管理人员及操作人员技术水平不高，不能按照设计要求操作;制度不完善不能按照需求调节锅炉的出力;锅炉维修保养水平不高，使得锅炉带病运行;水处理不合格，造成锅炉结垢，降低热效率，严重可能造成水冷壁爆管。④锅炉辅助系统存在问题。给水系统漏水造成水资源浪费;送排风系统漏风造成电能浪费，或送排风系统存在风压过高或过低现象，风压过高将燃料吹起未燃烧而排出，风压过低燃烧不充分造成燃料浪费;锅炉给水泵、鼓引风机等工频运行，缺乏有效的调节手段，造成电能的浪费。
三、某小区区域供热管网系统存在的问题分析
通过对某小区的供热管网现状、供热管网系统水力平衡进行分析。
（一）某小区的供热管网现状
该小区供热管网主要以低温热水供热系统为主，其供热管网形式属于低温热水供热管网，供水温度为95℃/70℃，供热来自独立的锅炉房，进行补给水泵定压。在最初设计的过程中，该区域规模小，且供热系统没有设置调节装置，其原来的系统总体供热量为2223kw，经过反复多次的扩建后，供热总负荷为6011kw，随着供热负荷的日益增加、热水循环泵效率的降低，导致供热系统的运行效率也逐渐降低，热力失衡现象日益严重。
（二）某小区的供热管网系统水力平衡
通过对管网系统的平衡原理、存在的问题和原因进行分析：
（1）管网系统的平衡原理
所谓水力工况，指的是在管网系统中的各点压力、流量和压差。且其中的流量和阻力损失关系表达式为：ΔP=SQ2。在这个关系表达式中，△P表示的是压差，也就是阻力损失，单位为MPa;S表示管段、系统的阻抗;Q表示的是管段或者系统所占据的体积流量，单位用m3/ h表示。
所谓水力平衡，指的是对流量进行合理分配。在供热管网系统中，进行水力工况的计算，是以为各分支流量进行设计值为目的。受到管材自身的因素以及最高流速特点的限制，说明了在设计上进行水力平衡是不能实现的，进而导致始端阻力系数达不到设计的目的，容易出现始端流量过大、末端流量不足的严重失调现象。运行水力工况的情况下，水泵输出压力是在工作曲线和外网特性曲线的交汇下形成的，针對外网特性曲线，ΔP=SQ2，通常情况下，并联状态下的始端支路S值要低于设计值，进而导致S值远远低于设计值。
（三）管网系统存在的主要问题和原因。某小区的区域供热管网系统在运行的过程中常常容易出现水泵实际扬程短于额定扬程的情况，进而导致末端出现缺水现象，且锅炉有很大的阻力，导致锅炉出现出力不足的现象。在实际运行的过程中主要存在以下问题：
（1）管网的始端支线具有流量大、阻力小的特点，进而导致末端流量较小，且由于水泵的工作地点着重在流量大、扬程小、效率低的工作区域。（2）加大总循环水量，容易造成锅炉和换热器有很大的阻力，并且增大水流量和阻力。（3）加大流量后，不能加大供回水温差，并且由于煤质和鼓、引风系统异常等因素能不同程度的导致锅炉输出不足。
对该问题出现的原因进行分析，主要有以下三个方面的原因：
（1）由于供热系统在设计上和锅炉房不相同，且外网水力没有计算准确，各个环路还不具有水力调节功能，导致供热管网系统出现失调的现象。（2）受到锅炉房供热外网日益扩建的原因，导致供热管网出现水力失调情况。（3）为了保障建筑物的离热源在室内的采暖度，进而增加了热水流量，导致近环路室内出现温度过热、外管网水平失调的情况。
四、区域供热管网系统改造中平衡阀的应用
基本事件是指在试验中可以直接观察到的，最基本的不能再分解的结果。一般认为，重要度即一个基本事件或者最小割集对顶上事件发生的贡献，而我们在对所有包含基本事件最小割集对整个系统稳态不可用度的影响表示时，常常会利用基本事件的FV重要度来进行。通过对平衡阀的选用原则和选用方法进行分析研究。
（一）平衡阀的选用原则
由于平衡阀具有成本造价低、使用寿命长等优点，能够对小型管网进行便利的水力工况平衡工作。阀门的调节性能是由阀门特性资料决定的。进行阀门理论特性曲线的测试是通过在一定的定压差下，工况要求阀门开度不能为1，在阀门的开度小的情况下，阀门后压差大，在开度大的情况下，阀门前后压差较小，并且阀门的实际工作曲线逐渐朝快开方向偏移，进而导致阀权度越小，偏移度越大。针对直线特性的阀门而言，实际性能的偏移容易造成阀门进行调节的开度空间小，由此得出结论，在选用阀门时，为了实现全面的特性，宜选择阀门理论曲线。
（二）平衡阀的选用方法
在区域供热管网系统改造中应用平衡阀的主要作用是以消除环路剩余压头、控制环路水流量为目的。为了选用恰当的平衡阀型号，在进行供热系统的设计時，要对管网水力平衡进行计算，在计算的条件下，依据管径选择适当的平衡阀型号。依据阀门流量G和阀门前后差△P间的关系可以用下列式子进行表示： G=Kv 。其中Kv指的是阀门的流量系数。针对各个不同的开度，均有相应的Kv值，阀门在各个开度的流通能力是由Kv值所反映出来的。
在选用平衡阀时，了解到其流量值和所消耗的压差，就可以通过运用ΔP=SQ2，将选择的阀门流量系数Kv值计算出来，然后根据不同型号平衡阀中的Kv曲线，确定相应的阀门型号和开度大小。
平衡阀作为热力管网平衡的重要工具，有利于让水力平衡达到量化的效果。针对供热管网系统来说，平衡阀通常情况下，放置在热源出口中的供水总管、支干管、用户入口处以及室内供暖系统各个方面。
五、结语
总而言之，通过对某小区的供热管网系统改造中平衡阀的应用、其中存在的主要问题以及产生的原因进行分析，结合平衡阀自身的特点，针对在供热系统中平衡阀的选用原则和选用方法进行阐述，某小区的供热管网系统经过改造后运行的效果说明了进行水力平衡的计算和结果是正确的，能够为以后在区域供热管网中应用平衡阀积累丰富的经验。
参考文献：
[1]冉春雨，王春清.吉林省肿瘤医院供热管网系统改造实践与分析[J].吉林建筑工程学院学报，2017（11）.
[2]潘雷.供热管网改造中平衡阀的应用[J].暖通空调，2012（07）.
[3]王丽.平衡阀在供热管网改造中的应用[J].调节阀信息网，2010（12）.