供热支线庭院管网水力平衡自动优化调节方法

一、前言

目前国内供热行业对于全网平衡特别是二次网末端水力平衡优化调节方法，通常采用的是各换热站自控系统根据室外温度调节曲线进行一次网流量、二次网流量自动控制，即调节只调到各换热站内为止，各换热站流量实现均衡合理分配。但未能很好地解决换热站下面所带支线管网热力失调的问题，没有充分发挥自控系统的节能潜力。

特别是对于热力站支线环路、末端最不利环路的优化调节，还停留在依靠运行调节人员使用便携式流量计、测温枪等工具进行人工调节的方式。这种方法经过多年实践证明存在调节效率并不高、调节效果不好等情况。需多人配合对换热站支线进行反复调节，而且最终也很难达到一个理想的工况和节能效果。

针对以上问题，通过对所有热力站进行以站内各环节的压降情况和水泵效率、电耗为主要目的水力工况测试，并以测试结果为依据，提出降低二次网电耗的途径，并进行了工程实践。

我们对各个换热站各个部件的压力损失情况进行了测试，从热力站内压力损失测试总体情况来看，压力损失所占比例最大的是用户端的压力损失。换热站的电耗主要是循环泵和补水泵电耗，其中又以循环泵电耗为主。水泵为整个输配系统提供的扬程，被循环过程中的各个部件和管道消耗。

那么我们为了节能不能单单从降站内的阻力损失的途径来进行。因为用户侧的阻力损失也占了很大的比重，可以看出降流量可以在很大程度厂降低功率。

下图为2014-2015采暖期赤峰市中心城区各换热站运行流量柱状图

通过对站内压降的测试及各站运行流量的对比分析,2014-2015采暖期各站二次流量的平均值为3.05 kg/(m2h)，而有的换热站2.5 kg/(m2h)就能稳定运行，甚至有的换热站2 kg/(m2h)就能运行。根据功率与流量的关系N/N1=G3/ G13，如果流量能从3.05降为2.5，那么功率会降为原来的55％。这也就是本调节方法要阐述的节能过程。

大流量的运行在一定情况下能缓解系统热力工况的失调，但是大流量运行会需要大水泵、大热源、大能耗，还会增加设备的投资、降低系统的可调性。要实现降流量运行，首先要解决的就是如何有效的完成庭院管网的调节过程，初调节主要是依靠改变管道阻抗值来实现的，通常调节我们是不知道阻抗到底是多少，只能看到流量，而看流量调节时，如果管网的水力稳定性不好的话，要调几遍才能大致调平。如果我们将流量降为2.5 kg/(m2h)，势必会导致有的换热站热力工况的严重失调，那么供热系统热力失调的根本原因是水力失调即流量分配不均所致。因此消除系统热力失调最有效最经济的方法应是对系统进行流量的均匀性调节即初调节。

赤峰市中心城区担负着覆盖2500万平方米供热面积、230座热力站的集中供热运行工作，供热管网始建于1981年，设计热指标45W/m2，建筑物以非节能建筑居多。通过便携式供热管网水力平衡自动调节系统进行支线优化调节后，经过实际运行证明，此系统有效的解决了庭院管网调节问题，且取得了显著地经济效益和社会效益，采暖期单位面积耗电量显著下降。

二、调节方法介绍

根据P=SG2，阻力损失等于阻抗乘以流量的平方，在庭院管网调节时，最不利末端用户阀门全开情况下，S阻抗不变，所以P阻力损失与流量的平方成正比；当改变庭院管网中任意阀门的开度，其后面的用户成一致等比失调；

调节需要的设备由便携式测量装置、便携式调控两套装置组成。已安装自控系统的换热站使用一套便携式测量装置即可，没有安装自控系统的站点使用便携式测量和调控两套装置。

由便携式测量装置将所采集数据下发给安放于换热站内的便携式调控装置进行自动调节；通过采集的数据，与调节人员结合实际工况对二次网变频器流量进行合理设定，程序对循环泵流量进行自动调节达到管网平衡效果。

三、调节前后数据对比

采用此方法，我们挑选了一些具有典型性的热力站进行了数据分析。

以人行站举例说明，人行站供热面积为68115平米，2014-2015年采暖期单位面积电耗1.05度，运行流量235T/h，运行电功率16.32kw/h。2015-2016采暖期通过水力平衡自动调节系统进行调节后，运行流量为175T/h，运行电功率11.09kw/h,采暖期单位面积电耗降到0.71 度。年节电23159.1度，较上一年节省了32.4％的电能。

通过数据对比分析，调前失调度从0.85到1.65不等，往年此热力站已经通过回水温度调节方法调节数遍，并没有起到很好的效果，水力失调依然严重。为了满足末端用户的需求，就会导致前端用户过量供热。通过我们的庭院管网调节方法调节后，失调度最大的1.09，最小的0.97，有效的解决了前端用户过量供热的问题。不但能满足用户的供热效果，还能节电、节热。经过实测比前一采暖期约节省电能30%，节省热量约为10%。同时由于前端用户不用开窗散热，末端用户温度较以前有了很大的提高，也取得了很好的社会效益。