王 軼 長(zhǎng)治市城鎮(zhèn)熱力有限公司

1 前言

隨著城市化水平的不斷提高，我國(guó)大部分地區(qū)的建筑都分布了供熱管網(wǎng)，但是有時(shí)一些供熱管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)水力失調(diào)等問題，進(jìn)而導(dǎo)致供熱問題存在不安全、不穩(wěn)定的隱患。為了給住戶提供更加優(yōu)質(zhì)完備的服務(wù)，最大限度地避免這種問題的發(fā)生，使得管網(wǎng)的運(yùn)行更加安全和可靠，應(yīng)針對(duì)水力失調(diào)的類型和原因制定有效的解決對(duì)策。

2 供熱管網(wǎng)水力平衡失調(diào)問題探析

在目前形勢(shì)下，城市供熱網(wǎng)絡(luò)具有以下兩種形勢(shì)。一種是一次水進(jìn)行直接供熱，另一種是二次水間接供熱。從熱源角度講，分為鍋爐高溫?zé)崴?，還包括電廠蒸汽這樣的形式。在以往城市發(fā)展過程中，供熱都是以二次水間接供熱為主，但也存在部分利用一次水直接供熱。對(duì)于一次蒸汽直接供熱而言，進(jìn)行一次水供熱，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，同時(shí)投入較低低廉。但受安全性以及使用效率等多種因素影響，存在著較多的問題，最終不得不面臨著淘汰的局面。

2.1 設(shè)計(jì)不當(dāng)

設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要確定管道的直徑、規(guī)格及調(diào)節(jié)設(shè)備。此外，如果管道的大小和種類與應(yīng)有的要求不相同，或者在測(cè)量運(yùn)算時(shí)不夠詳盡、準(zhǔn)確，都可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生水失調(diào)的概率加大。每個(gè)管道所需要運(yùn)用的材料及材料的質(zhì)量也會(huì)直接會(huì)影響供熱效率。另外，很多供熱管網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)忽略了配備調(diào)節(jié)裝置，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)無法準(zhǔn)確快速調(diào)節(jié)流量，在一定程度上引發(fā)了水力失調(diào)問題。

2.2 施工不當(dāng)

施工階段對(duì)整個(gè)管網(wǎng)之后的運(yùn)行十分重要，管網(wǎng)的供熱運(yùn)行同施工質(zhì)量、效率緊密相連。所以，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照供熱管道的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。如果施工單位沒有針對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行交底，或者沒有嚴(yán)格管理施工人員，可能無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決施工中出現(xiàn)的問題，不可避免給供熱管網(wǎng)的運(yùn)行留下安全隱患。

2.3 運(yùn)行及維護(hù)不當(dāng)

一旦供熱管網(wǎng)開始運(yùn)行，那么誘發(fā)水力失調(diào)的原因?qū)⒆兊酶佣鄻?。例如，建筑?nèi)用戶的數(shù)量發(fā)生了變化，增加或減少散熱設(shè)備……這就需要相關(guān)部門在正式運(yùn)行管網(wǎng)之前，對(duì)供熱管網(wǎng)進(jìn)行精確調(diào)試，保證管道內(nèi)的流量符合標(biāo)準(zhǔn)，能滿足住戶對(duì)供熱的需求。此外，在長(zhǎng)期使用某一供熱管網(wǎng)之后，還應(yīng)對(duì)供熱管網(wǎng)經(jīng)常進(jìn)行檢修維護(hù)，定期更換已經(jīng)老化的管道，提升管網(wǎng)的性能，否則仍會(huì)引發(fā)水力失調(diào)問題。

3 供熱管網(wǎng)水力失調(diào)應(yīng)對(duì)措施

3.1 使用比例控制調(diào)節(jié)

如果在并聯(lián)的管路中，熱水量始終根據(jù)一個(gè)固定的比例流動(dòng)。那么如果總流量在30%的范圍內(nèi)變化時(shí)，熱水在管內(nèi)的比例也將繼續(xù)保持，不發(fā)生改變。此法是利用2臺(tái)便攜式超聲波流量計(jì)，或可測(cè)得流量的閥門（如平衡閥新型入口裝置）及步話機(jī)（用于調(diào)節(jié)時(shí)人員之間的聯(lián)系）來完成的。但是，該調(diào)節(jié)方法需要操作人員具有較高的職業(yè)素質(zhì)，而且初期投入較大。

3.2 使用溫差控制調(diào)節(jié)

該種方法的原理是進(jìn)行初次調(diào)節(jié)。首先需要在引入口插入一個(gè)壓力計(jì)，從而確保整個(gè)系統(tǒng)可以維持一定的熱穩(wěn)，同時(shí)讓管網(wǎng)內(nèi)供水的溫度始終維持在60℃以上。如果溫度沒有再發(fā)生變化，就可以把這個(gè)系統(tǒng)看作一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。運(yùn)行方式是先調(diào)節(jié)規(guī)模大、溫差大的住戶。進(jìn)行第一部分調(diào)節(jié)后，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，再記錄溫差以及入口處的壓力和溫度，從而完成第二部分的調(diào)節(jié)，如此重復(fù)步驟。

3.3 CCR法

CCR法分為3個(gè)步驟：采集數(shù)據(jù)，使用計(jì)算機(jī)計(jì)算，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方法首先需要精確地按照阻力分析和計(jì)算，調(diào)整出一個(gè)屬于全系統(tǒng)的新方法。這個(gè)方法的基本思路是先測(cè)量出各個(gè)管段之間的阻力，再依照原先要求的支路流量，計(jì)算出每一個(gè)調(diào)節(jié)閥所需要的開度，最終根據(jù)最后的結(jié)果把每個(gè)都換到最初計(jì)算的開度上，使得整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到應(yīng)有的流量。這個(gè)方法可以減少成本。

3.4 綜合在一起進(jìn)行調(diào)節(jié)

通常，這種方法可以分為兩種具體的操作模式：一種是使用動(dòng)態(tài)平衡閥；另一種結(jié)合簡(jiǎn)易快速和溫度調(diào)節(jié)兩種方法。這個(gè)方法與現(xiàn)在經(jīng)常使用的調(diào)節(jié)方法有所不同。綜合調(diào)節(jié)法需要投入的資金比較少，操作較為簡(jiǎn)單，對(duì)目前討論的水力平衡問題有一定的參考作用，符合我國(guó)的國(guó)情。

3.5 保持動(dòng)態(tài)平衡

經(jīng)常使用的閥門可以分為兩種不同的類型：自力式壓差控制閥和流量控制閥。流量控制閥管控的是管道內(nèi)熱水的流量，這樣做能確保管道內(nèi)的流量維持穩(wěn)定狀態(tài)。所以，使用該種控制閥的關(guān)鍵點(diǎn)在于根據(jù)供熱系統(tǒng)的總循環(huán)量和每個(gè)建筑之間的熱負(fù)荷，確定一個(gè)固定的熱水量。

每當(dāng)這個(gè)閥門前面和后面的壓差加大時(shí)，可以通過閥門自動(dòng)關(guān)小，確保管道內(nèi)的流量沒有增大；當(dāng)每個(gè)閥門前后的壓差減小時(shí)，閥門則自動(dòng)開大。此類方法操作簡(jiǎn)單、便于運(yùn)行，這種閥門可以在確定流量的系統(tǒng)中運(yùn)用，但是變化流量的系統(tǒng)中一般不會(huì)使用這種閥門。

此外，壓差控制閥管控的是管道里面的壓差，該種控制閥可以使管內(nèi)的水壓差始終保持在原本預(yù)期的壓差值左右，這種控制閥適用于變流量系統(tǒng)，調(diào)試較為簡(jiǎn)單，但是工作人員必須精確運(yùn)算出系統(tǒng)內(nèi)的壓降。

3.6 調(diào)節(jié)裝置

當(dāng)前常用在熱網(wǎng)中的熱力平衡裝置分別為平衡閥、普通截止閥和裝設(shè)孔板。其中，平衡閥需要人工手動(dòng)調(diào)節(jié)壓力，儀器無法自行跟隨系統(tǒng)的變化而自行調(diào)節(jié)阻力，所以被稱為靜態(tài)平衡閥。平衡閥管控的是管道里面的阻力，在平衡好每個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的阻力后，起到每個(gè)環(huán)路之間的阻力一致的作用。因?yàn)槠胶忾y安裝費(fèi)用較高，且需要人工調(diào)節(jié)，故一般很少采用這種裝置。

3.7 水力平衡技術(shù)的應(yīng)用

水力平衡調(diào)節(jié)主要是根據(jù)系統(tǒng)的水力狀況對(duì)流量的分配進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于流量輸配受沿程阻力的影響導(dǎo)致流量不均衡，我們通常采取水力平衡技術(shù)來解決。水力平衡技術(shù)往往被運(yùn)用于某一區(qū)域的供熱總網(wǎng)當(dāng)中，使用過程中要完善專用調(diào)控設(shè)備的安裝，在安裝這一設(shè)備之后能夠有效解決供熱管網(wǎng)中存在的水力平衡問題。

現(xiàn)階段常用到的調(diào)控閥主要是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，其主要是通過接收自動(dòng)化控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)閥門改變閥座和閥芯間的截面積大小，從而達(dá)到控制管道介質(zhì)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)功能。在進(jìn)行電動(dòng)調(diào)節(jié)閥選擇過程中，需要對(duì)設(shè)計(jì)公稱壓力、公稱直徑、流量系數(shù)、介質(zhì)允許溫度范圍等參數(shù)給予綜合考慮。同時(shí)，如果要求保證流量和開啟高度呈現(xiàn)出正比例關(guān)系時(shí)，則需要選擇專用調(diào)節(jié)閥，其中最常見的有蝶閥和球閥，其均能夠達(dá)到預(yù)期的調(diào)節(jié)效果。

3.8 供熱管網(wǎng)分層管控技術(shù)的應(yīng)用

第一層管理也就是熱力站管理，在進(jìn)行調(diào)控的過程中由管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的收集和監(jiān)控，同時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的異常數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸。此外，通過運(yùn)用調(diào)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)針對(duì)數(shù)據(jù)的收集和處理，從而根據(jù)實(shí)際需求來進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)命令的發(fā)布，以此來保證按照熱量需求進(jìn)行分配，這樣就大大提高了供熱的效率和資源運(yùn)用的有效性。

第二層管理的核心主要為監(jiān)控分站，使用監(jiān)控分站來實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬區(qū)域中各個(gè)熱力站的實(shí)際運(yùn)行狀況的監(jiān)督和管理。最后一層是中控室，主要運(yùn)用流程在于：首先由下位機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制指令的接收，控制指令主要通過監(jiān)控分站的轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)下位機(jī)，這種運(yùn)行方式能有效提高下位機(jī)的運(yùn)行安全性，在使用的過程中滿足熱量調(diào)控的目標(biāo)。在下位機(jī)中主要運(yùn)用到的調(diào)控方式為PLC控制器，這一控制器的主要功能在于進(jìn)行信號(hào)測(cè)量、完成控制操作和進(jìn)行預(yù)警。

3.9 城市供熱系統(tǒng)智能化控制分析

3.9.1 預(yù)警水錘現(xiàn)象

在密閉管路系統(tǒng)當(dāng)中，受流體流量變化，會(huì)產(chǎn)生一定的壓力波，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)情況，這種現(xiàn)象稱之為水錘。由于是在一定時(shí)間內(nèi)造成的，因此將會(huì)具有較大的破壞性。在這段時(shí)間當(dāng)中，管道流量變化，將造成管道壓強(qiáng)和沖擊，造成管道出現(xiàn)破裂，還會(huì)出現(xiàn)管線癟塌這樣的情況。

在供熱系統(tǒng)中，主要是以智能化監(jiān)管系統(tǒng)為主，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)流量，針對(duì)預(yù)警水錘情況還能采取相關(guān)對(duì)策。對(duì)于停泵導(dǎo)致的水錘現(xiàn)象來講，所謂停泵水錘，具體而言，是指發(fā)生突然斷電，或者是相關(guān)原因造成的水泵停止運(yùn)行。在水泵以及壓力管道中，水流速發(fā)生變化，進(jìn)而造成壓力升降水力沖擊情況。如果出現(xiàn)停泵水錘這樣的情況，在水泵壓水管路中，擁有較大的起伏，還會(huì)出現(xiàn)斷流水錘。換言之，管路最高處中會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓，如果壓強(qiáng)值低于飽和壓力，將會(huì)發(fā)生汽化，進(jìn)而形成汽腔，使連續(xù)水流出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。

另外，在供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中，管段處流量出現(xiàn)較大變化時(shí)，在通信網(wǎng)絡(luò)下，數(shù)據(jù)能夠被及時(shí)反饋到監(jiān)控中心。在這個(gè)過程中，監(jiān)控中心會(huì)向控制點(diǎn)發(fā)出指令，并進(jìn)行報(bào)警處理。當(dāng)控制點(diǎn)接收到相關(guān)指令以后，及時(shí)將管道氣門開啟，這樣才能將管道當(dāng)中的空氣及時(shí)排出，并減少增壓泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)而降低系統(tǒng)流量實(shí)際壓力。當(dāng)搶險(xiǎn)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)以后，針對(duì)不能進(jìn)行有效預(yù)警處理的水錘現(xiàn)象，將會(huì)依據(jù)原預(yù)案，對(duì)解決措施進(jìn)行深入性研究。

3.9.2 供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)

對(duì)于供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)而言，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)供熱管網(wǎng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)參數(shù)，還能對(duì)供熱過程中的潛在問題進(jìn)行預(yù)判，進(jìn)而對(duì)問題進(jìn)行及時(shí)地反饋，在真正意義上給予供熱質(zhì)量提供保障，降低人力物力等不必要的浪費(fèi)，確保供熱系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

另外，有效運(yùn)用智能化系統(tǒng)，能夠打破傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)人力，進(jìn)而確保智能化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)約。作為操作人員，應(yīng)給予一定的技術(shù)培養(yǎng)，確保在供熱系統(tǒng)中，能夠有效調(diào)整換熱站以及熱源，進(jìn)而對(duì)城市供熱系統(tǒng)進(jìn)行控制。不僅能夠減少投資成本，還能提升運(yùn)行效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)致供熱管網(wǎng)出現(xiàn)水力失調(diào)問題的原因有多種，所以要根據(jù)具體的原因，采取多樣化策略和方法。逐步重視水力平衡的調(diào)試工作，達(dá)到熱網(wǎng)之間的水力平衡，確保用戶都可以享受比較優(yōu)質(zhì)的供熱體驗(yàn)，全面推動(dòng)我國(guó)供熱事業(yè)的蓬勃發(fā)展。