二网平衡方法原理对比

        前言:本文主要介绍目前在二网平衡调节中常用的回水温度法、比例法的区别,采用自立式流量平衡阀(动态平衡阀)、物联网电动调节阀、静态流量平衡阀(基于水力仿真与流量流量测量)等设备进行二网平衡调节的区别,最后简要介绍了二网平衡调节采用单级节流与多级节流的区别。

 

        目前供热系统二次管网水力失调严重,单位面积循环流量居高不下;同时整个采暖期采用最大流量运行,导致供热运行电耗比设计值明显偏高。

各供热企业、供热技术服务企业都在研究采用何种水力平衡设备或供热初调节技术,实现二网平衡,降低运行流量。

常用调节方法比较

 

        一般教材上介绍的调节方法主要有回水温度调节法、比例法(补偿法等)计算机模拟仿真法等。

        回水温度调节法通过测量管道回水温度,手动调节阀门开度,实现二网平衡。该方法测量调节工作量大,调节精度差(一是调节阀门种类多,其中球阀、蝶阀调节曲线不陡峭,不利于调节;二是测温误差大,导致调节精度差),一般只能实现基础的水力平衡——即基本解决热与不热的问题。

        比例法需要在全网分支、末端安装静态平衡阀。现实中往往只有部分地方安装静态平衡阀,部分不安装,此时比例法就无法实施。同时比例调节法需要调网人员具备较强的技术能力,这在一般供热公司也是无法实现的。另外,比例调节法需要按照一定的顺序,反复调节,调网工作量大,导致调网工作无法推广。因此比例调节法更多的是理论层面的研究,大面积推广应用仍是障碍重重。

        计算机仿真法或水力分析法是一种新兴的调网手段。只要有专业人员根据管网图及其它设计参数,就可计算出阀门开度,且调节时与顺序无关。参考文献:供热工程(第四版) 贺平 孙刚 王飞等。

 

常用调节阀门比较

 

        这里混合了通过手动调节阀回水温度测量调节法、电动调节阀回水温度测量调节法、水力仿真式静态流量平衡阀调节、动态平衡阀调节法,并从改造投资、调节精度等多个方面进行了比较。

各种调节方法比较

序号

项目

手动调节阀测温调节

电动调节阀调节

静态流量平衡阀调节

基于水力仿真

动态平衡阀调节

1

改造投资

较高

2

调节精度

较高

较高

3

调节效率

低,通过人工测温调节

高,通过二次网回水温度自动调节   

较高,

水力计算开度结合流量测量调节

较高,

人工设定流量或压差

4

安装条件

较低

较高

5

维护工作量

无新增维护量

电控、阀门、上位软件维护工作量大

较多

水质影响阀门动作、精度

6

节电效果

调节后支持变流量运行,节电明显。

调节后支持变流量运行,节电明显。

调节后只能以额定流量定流量运行,电耗高。

 

        根据上表简要评价,目前适合国内二次网的调节方式为基于水力仿真的静态平衡阀调节法。

        水力仿真式的静态平衡阀调节法,是通过水力计算,直接确定各调节阀的开度,现场一次整定。供热上水后,再通过测量流量进行微调。最后在供热后通过测量室温、回水温度解决部分用户不热问题,实现二网水力平衡。

        水力仿真法可采用单级节流与多级节流。单级节流,只在调节末端安装静态流量平衡阀,调节时只靠末端调节阀实现;多级节流,与比例法类似,可在末端调节单元安装静态平衡阀的同时,在管网分支上安装静态流量平衡阀,计算时同时计算出分支与末端调节阀的开度。

 

单级节流与多级节流

 

        单级节流指的是一个用户只用一个阀门进行节流调节,而不使用上级楼栋、分支阀进行节流;多级节流指的是一个用户调节时使用分支、楼栋、单元(用户)多个阀门同时节流调节,见下图所示。

        单级节流式调节,需要无法按照传统比例调节法进行,只能依靠回水温度调节或水力仿真式静态流量平衡阀测量流量进行调节(简称水力仿真式水力平衡法)。

水力仿真式水力平衡法结合了计算机仿真、单级节流静态流量平衡阀调节的优点,主要包括以下几点:

1)静态平衡阀只安装在用户末端,分支上不安装,将多级节流改为一级节流,更多的资用压头作用在末端阀门上,用户流量有较大的调节空间;

2)用户供热面积发生变化时,只需对该用户阀门开度进行调整,复调工作量极少,一次调试,长期使用;

3)支持换热站二次网循环泵变流量运行,总流量变化时,用户流量等比例变化;

4)结合流量测量与回水温度测量的优点,避免单一调节方法的不确定性,更好的满足用户室温要求;

5)安装阀门数量少,安装环境无特殊要求,工程造价低,维护工作量少。

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