分析供热系统的调节与控制装置

分析供热系统的调节与控制装置
摘要:本文根据目前供热系统冷热不均现状,提出了利用平衡阀作为调节与控制装置解决供热系统水力失调的对策,并通过介绍平衡阀的构造及特点,分析了平衡阀在供热系统中调节的基本原理及平衡阀的调试方法,达到了供热系统的水力平衡并满足人们热舒适性要求的目的。

关键词：供热系统；水力失调；平衡阀；水力平衡
一、概述
近几年，随着我厂住宅小区的不断扩建，供热负荷成倍增加,热力失衡问题越来越严重，即供暖用户室内温度高低不均匀和不稳定,如住在太华区的用户室温太高甚至开窗户,而住在翠微区的用户室温低于16℃,又不断向物业部门投诉。

造成目前供暖系统现状的原因很多，其中最主要的原因之一是系统缺乏控制手段和科学合理的运行调节管理措施。

而我厂的旧供暖系统上调节控制的阀门通常是普通的闸板阀、截止阀或蝶阀，因此，只有简单的静态调节手段，当系统的实际运行水力工况与设计水力工况不同时，靠系统的调节很难使系统水力平衡，因而造成系统水力失调，供暖用户的流量供需不一致，即供暖质量差。

二、解决供热系统水力失调的对策
（1）采用加大锅炉（换热器）容量和循环水泵流量或者是增大某些管网管径的方法，用“水涨船高”的方式解决部分用户供热量不足的问题，但会使许多用户供热量过大，室内更热，既增大了系统投资，又浪费了大量的热能和电能，增加了供热设备的投资费用和运行费用。

（2）在管路系统中装设节流孔板、闸阀或截止阀来平衡管道系统阻力和调节流量。

当系统运行偏离设计工况时，节流孔板无法进行相应调节，而截止阀的调节性能差，闸阀只宜作为关断阀门用，不宜作为调节阀门用。

为保证供热系统在规定的设计流量下运行，达到室内所要求的温度，除设计合理外，还需进行正确的调节。

流量调节与控制都是关键的一环。

进入21世纪，平衡阀开始在采暖系统中使用，用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，起到热平衡的作用。

二、平衡阀的构造及特点
平衡阀是目前管网水力平衡的主要调节设备之一。

它主要由阀体、阀塞、手轮、数字显示器、锁定装置及测试小阀等组成。

其上的数字显示器可以直接显示阀门开启圈数，即开度百分比。

锁定装置的作用是当阀门调止所需开度后，可将其锁定，非操作或运行管理人员无法改变设定状态。

阀门下面的两个测压阀的作用是在管网平衡阀调试时，用软管连接智能仪表，利用智能仪表可测出流经平衡
阀的流量和平衡阀前后压差。

与其它阀门相比，平衡阀主要有以下特点：
(1)直线型流量特性，即在阀门前后压差不变情况下，流量与开度大体上成线性关系；
(2)清晰、准确的阀门开度数字指示。

在平衡阀手柄数字显示窗上，可以显示平衡阀开启的圈数，从而可得到平衡阀的相对开度。

(3)平衡调试后，有开度锁定功能。

在平衡阀上设有锁定装置，当平衡阀处管道或用户流量调制设计流量后，利用锁定装置将阀门锁定，无关人员不能随便开大阀门开度，以免出现水力失调。

当管路需要检修时，可以关闭平衡阀，检修完毕后，打开阀门，使其回复到锁定位置，可保证平衡阀的规定流量不变。

三、平衡阀的工作原理
平衡阀亦称静态平衡阀、手动平衡阀，它属于调节阀范畴。

其工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度）来改变流经阀门的流动阻力，以达到调节流量的目的。

平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件，对不可压缩流体，其简化流量方程式为：
式中G—流经平衡阀的流量,m3/h；F-平衡阀接管截面积,m2
ζ-平衡阀的阻力系数；P1、P2-分别为阀前、阀后压力，105Pa；
ρ-流体的密度，kg/m3。

四、平衡阀的安装位置
平衡阀的作用就是有效的调节流量，因此，在热水供热系统中，凡需要保证设计流量的环路均需要安装平衡阀，每一个环路上安装一个平衡阀。

具体安装位置如下：
1、可安装在热源处
在采暖锅炉房中，一般采用并联机组，由于各机组之间具有不同的阻力，引起各机组的流量不一致，有些机组流量超过设计流量，而有些机组流量低于设计流量，因此，不能发挥机组的最大出力。

为保证各机组之间的流量分配达到设计流量，可在每台锅炉处安装平衡阀，使每台机组都能获得设计流量，达到其设计出力，确保每台机组安全、正常运行。

2、可安装在热力站一、二次循环水环路上
在区域供热系统中，由热电厂向若干热力站供热水时，为保证各热力站获得所需的水量，宜在各热力站的一次水环路侧安装平衡阀。

为保证二次环路水流量为设计流量，热力站的二次水环路侧也宜安装平衡阀。

3、可安装在室内供热系统中各环路及各立管环路于解决各并联环路之管上，
上，用于解决各并联环路之间流量分配不合理的现象。

平衡阀可安装在供水管上，也可安装在回水管上。

对于一次环路来说，为了方便平衡调试，一般安装在水温较低的回水管上。

但对地形高差比较大的管网，在地形低洼处的建筑入口处平衡阀宜安装于供水管上，以保证用户不超压；在地形较高处的建筑入口处平衡阀宜安装于回水管上，以保证用户不倒空。

为使流经平衡阀后的水流稳定，避免平衡阀入口处出现较大的波动，保证测量精度，平衡阀应尽可能安装在直管段处，且平衡阀前后应有5倍管径长的直管段，平衡阀后应有2倍管径长的直管段。

五、平衡阀的调试
平衡阀安装后，要经过调试才能实现水力平衡。

平衡阀调试需利用与之配套的专用智能仪表。

智能仪表是由差压变送器和二次仪表两部分组成。

二次仪表由微机芯片，A/D转换、电源及显示等部分组成。

智能仪表具有显示流量和压差、分析和计算管网水力工况、以及显示管路系统达到平衡时平衡阀的开度值的功能。

在管网平衡调试时，用软管将被调试的平衡阀的测压小阀与专用智能仪表连接，仪表可显示出流经阀门的流量值（及压降值），经与仪表人机对话，向仪表输入该平衡阀处要求的流量值后，仪表通过计算、分析、得出管路系统达到水力平衡时该阀门的开度值。

1.不应随意变动平衡阀开度管网。

系统安装完毕，并具备测试条件后，使用专用智能仪表对全部平衡阀进行调试整定，并将各阀门开度锁定，使管网实现水力工况平衡。

在管网系统正常运行过程中，不应随意变动平衡阀的开度，特别是不应变动开度锁定装置。

2.不必再安装截止阀，在检修某一环路时，可将该环路上的平衡阀关闭，此时平衡阀起到截止阀截断水流的作用，检修完毕后再回复到原来锁定的位置。

因
此安装了KPF-16平衡阀，就不必再安装截止阀。

3.系统增设（或取消）环路时应重新调试整定在管网系统中增设（或取消）环路时，除应增加（或关闭）相应的平衡阀之外，原则上所有新设的平衡阀及原有系统环路中的平衡阀均应重新调试整定（原环路中支管平衡阀不必重新调整）。

在采暖系统中，作为输配能量的水循环系统的水力平衡是非常重要的。

一个平衡的水力系统是满足用户需求、节约运行能耗的基础。

六、结论
对于供热系统而言，采用平衡阀调节管网调节过程比较复杂且技术含量较高，因为水的管路系统本身就是一个复杂的系统，支路之间阻力和流量相互影响，调节前端平衡阀，后端流量会受影响，调节后端流量，前端流量又会变化，要想实现每一支路达到设计流量，就要对每台平衡阀进行反复调整。

这就要求调试人员不但要具备暖通专业相关的知识和技能，而且要有丰富的经验，更要有高度的责任心，否则，在管网安装平衡阀只能增加投资，而无实际意义。