供熱系統范文

導語：如何才能寫好一篇供熱系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1、概述

供熱用戶實行供熱計量收費[1]以后，必須要有相應的熱量可調節的手段，否則不能實現真正的節能。目前實現用戶熱量可調節的技術主要是在用戶室內的各散熱器支管上安裝自力式溫度電動調節閥，用戶可以根據個人生活習慣及經濟條件在電動調節閥上設定所需溫度。電動調節閥的安裝與調節方式主要有雙通閥和三通閥兩種方式，針對這兩種方式供熱系統也要采取相應的調節方案。

2、熱力運行分析

2.1 用戶分析

2.1.1 安裝雙通閥的室內系統

每一臺散熱器都裝有一只自力式雙通溫控閥，如圖1（a）所示，此系統適用于分戶供熱的室內水平式系統。采用雙通溫控閥后，室內供熱系統就成為了變流量系統。根據流體因磨擦阻力所造成的能量損失可得

（1）式中：、供、回水壓力；流體密度；摩擦系數；管路直徑；供、回水平均流速。變換（1）式則可得：（2）。式中：是供、回水壓差；是局部阻力系數；是供回水流量。根據室內供熱系統的運行情況結合（2）式進行分析，可以看出供回水流量的變化是用戶系統的主動調節作用，而且是在主動調節局部阻力系數后變化的。供回水壓差的變化則取決于熱網循環泵的運行狀態，循環泵恒速運行時的變化較小，循環泵變速運行時的變化則會較大。

2.1.2 安裝三通閥的室內系統

每一臺散熱器都裝有一只自力式三通溫控閥，如圖1（b）所示，此系統適用于室內垂直系統，也適用于分戶供熱的室內水平式系統。采用三通溫控閥后，室內供熱系統的流量變化很小，可以認為是恒流量系統。但是要有部分高溫供水直接流入熱網回水管，造成一定的能量浪費。

下面針對以上兩種室內系統的熱量調節方案對熱網的運行工況進行分析。

2.2 熱網分析

輸送熱力的熱網循環泵按兩種運行方案進行討論，一種是恒轉速運行，另一種是變轉速運行。熱網循環泵的運行方案與室內系統的運行方案進行組合就會產生四種運行方案。

2.2.1 室內系統變流量熱網循環泵恒轉速

室內系統變流量運行、熱網循環泵恒轉速運行。由于室內散熱器溫控閥阻力的變化，使得管網的

基金項目：國家“十一五”重點科技攻關項目。

阻力特性發生變化，從而使得熱網的流量發生變化，量為時，熱網阻力系數會變化為，循環泵出口揚程也會增加到。顯然系統的工作點是沿著水泵的工作

特性曲線變化的，在最低供熱負荷時熱網的流量可能會變得很小，流量太小熱源是否能夠承受需進行綜合分析研究。

另外從節能的角度研究，恒轉速水泵在循環泵流量減小后，電動機的負載變小，其消耗的電能量也會減小。參考文獻中給出了節流方式調節離心式泵類負載時的電機輸入功率計算公式，如下式所示

（3）式中：是流量為時循環泵電動機消耗的功率，是循環泵的額定流量，是循環泵電動機的額定功率。由（3）式可以推出其節能率公式（4）式

（4）式中：是流量為時循環泵電動機節電的功率。根據（4）式可計算出幾種流量下水泵電機的節能率，當時，節電率為；當時，節電率為。

此種方案也是節能的，但是流量越小其節能效果越不明顯，理論上計算零流量時的節能率為0.55。

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關鍵詞　計量供熱 雙管系統室外 供熱系統 供熱調節

計量供熱按熱量計量是建筑節能的一項基本措施，是我國集中供熱發展趨勢。建設部提出，在城市供熱住宅中推行分室控溫，分戶計量。

天津市在計量供熱設計方面積極探索，經過各有關部門多年實驗研究和實踐，積累了不少經驗。編制了《集中供熱住宅計量供熱設計規程》，總結計量供熱技術成果，規范住宅供熱系統設計。在規程中，提出新建集中供熱住宅，應按照按戶分環，分室控溫的計量供熱方式進行設計。采用戶用熱量表計量方式時，應采用熱表到戶，一戶一表形式。在多層或高層住宅內，采用下分式雙管系統，設共用供回水立管，連接各層戶內系統。為了傳統的雙管垂直制式系統加以區別，本文將這種系統稱為"新雙管"系統。在供熱設計實踐中，這一系統已經逐步被采用。本文通過對"新雙管"系統主要特點的分析，探討與之匹配的室外供熱系統的調節控制策略，以期在工程實踐中使這一系統更加完善。

一、"新雙管"系統分析

圖1　"新雙管"系統

1．建筑物內系統（圖1）

建筑物內供暖系統為下分式雙管系統，系統的不平衡率K

（1）

式中：ΔP1--首層環路的資用壓頭 Pa

ΔP2--頂層環路的資用壓頭 Pa

（2）

式中：ΔP1h--首層環路中戶內系統的資用壓頭 Pa

ΔP2h--頂層環路中戶內系統的資用壓頭 Pa

ΔPy--主立管沿程阻力 Pa

ΔPg--主立管局部阻力 Pa

H--頂層散熱器與首層散熱器之間的高差 m

h--重力水頭 Pa/m

取ΔPg =0.5ΔPy，且在85℃/60℃工況下，每米垂直供回水管產生的附加壓頭為143Pa。

（3）

將（3）代入（1），

（4）

一般來說，"新雙管"系統各層戶內系統形式一致，資用壓頭基本相同。在正常運行之前，對戶內系統進行預調節，使 這時，

（5）

當主立管的阻力能夠抵消由于溫差和高差產生的重力水頭時，K趨于0，最利于平衡。

這時，1.5ΔPy =143H，又ΔPy =2HΔPj（ΔPj為主立管上的平均沿程比摩阻）

"新雙管"系統中，由于戶內管道系統的阻力遠大于傳統中的僅接一組散熱器的阻力值。由（4）式知，ΔP1比較大，有利于系統平衡。

由以上分析可知，此系統具有良好的穩定性。在設計中認真進行水力計算，調整管徑克服重力水頭影響，可徹底解決水力失調問題。避免了傳統雙管"上熱下冷"這種逐層溫降的不均勻性。

2．戶內系統（圖1）

戶內供暖系統宜采用雙管系統。在雙管系統中，散熱器進出口溫差大，流量對散熱器的影響大，容易通過溫控閥制散熱器的散熱量，便于調節。而且，這種系統是個變流量系統，可以根據熱用戶的要求進行量調節。

溫控閥除了調節室溫，恒定室溫外，還可以通過改變閥門的流量大小平衡系統，解決水力失調問題。在雙管系統中選有高阻值的可預調節自力式溫控閥，其調節性較好，能實現室溫自動調節。并且系統正常運行之前，可對溫控閥進行預調節，提高系統穩定性。正是由于增加了溫控閥，熱能表等高阻值設備，戶內系統水平并聯的各組散熱器才能保持平衡，新雙管系統才能更好運行。

二、運行調節

實施分戶熱計量后，"新雙管"供熱系統的調節性能大大增強，用戶根據自己的需求調節溫控閥，通過改變散熱器的流量大小來調節從熱量，從而控制室內溫度。由于溫控閥的主動調節，使熱網水力工況變化很大，室外供熱系統要有完善的調節控制措施和高水平的運行管理，才能適應整個系統變流量運行的需要。

我國傳統常規的室外供熱系統多采用集中式熱力站，供熱管網分為一級管網和二級管網。供熱系統運行時應是質調節和量調節相結合，根據供熱負荷發生變化（如室外氣溫變化）采用質調節，再根據熱用戶末端負荷變化采用量調節。供熱管網系統的穩定運行是保障供熱計量的前提，為避免整個供熱系統的水力失調，要采取各種嚴格的措施。

1．建筑物熱力入口（圖2）

圖2 建筑物熱力入口

對于"新雙管"系統，由于溫控閥的主動調節，室內系統壓力和流量隨時變化。如某一用戶的溫控閥關小，相對應的管路流量減少，造成總流量減少，干管上壓力損失也相應減少。這樣，外網給這個用戶所提供的資用壓頭將增加。在熱力入口設自力式差壓控制閥，可以根據壓差的變化自動調節，使外網提供的用戶資用壓頭基本保持不變，保證系統在調節運行中有平衡的水力工況。雙管系統散熱器間為并聯狀態，在定壓差控制時，任意調節，流量都可以滿足用戶需要。

2．二次網的調節（圖3）

由于溫控閥的主動調節，二次網是個變流量系統，二次網循環泵應采用變頻調速控制，及時調整水泵的轉速，適應室內系統的流量調節，以達到節能目的。

圖3 外網壓力控制示意

為了保證熱量充分供應，要求在任何時候用戶都有足夠的資用壓頭，可以采用供回水定壓差控制。把供熱網某用戶的供回水壓差作為壓差控制點。當各個用戶所要求的次用壓頭相同時，壓差控制點選在最遠用戶處：當各個用戶所要求的資用壓頭不同時，壓差控制點選在要求資用壓頭最大的用戶處，其壓差設定值為所要求的最大資用壓頭。在運行中保證該用戶的供回水壓差不變。比如說，由于熱用戶的調節導致流量減少，壓差控制點的壓差升高，降低循環泵的轉速，恢復其壓差設定值。

3．一次網的調節（圖3）

由熱源至熱力站的一級管網，宜采用分階段改變流量的質調節方式。根據采暖期室外溫度的變化，可將采暖期分為不同階段。在不同階段調整鍋爐運行臺數和后來水泵運行臺數，分階段改變一級管網循環流量。同時根據室外溫度的變化，改變熱源的從回水溫度。這樣可保證熱源的安全運行，又達到理想的節能效果。

應該注意的是，我們希望二次網的供水溫度只與室外溫度有關，不因一些用戶的調節而改變，影響其他用戶。這樣，熱力站內應充溫度自動調節裝置。氣溫補償器給出隨室外溫度變化的水溫調節曲線，對應一個室外溫度，有一個供水溫度的給定

值。當室內某些溫控閥動作時，二次網的供水溫度就會發生變化，氣溫補償器就會通過信號動作，調節一次網通過換熱器流量，使二次網供水溫度保持在設定的運行曲線上。

集中供熱分戶計量作為一種新型的供熱模式有很好的發展前景，在節能方面相比傳統的供熱方式有明顯的優勢。本文所分析的"新雙管"供熱系統是這種新型的供熱模式之一，在實踐中，應不斷總結經驗，改進完善。做為年輕的工程設計人員，希望能以此向同行師長求教。

參考文獻

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關鍵詞： 供熱系統改進措施水力平衡

1、提高認識、轉變觀念

一些先進的供熱企業供熱系統每平方建筑面積的電耗只有0.7元~1.2元。而許多供熱企業卻超過了先進企業的幾倍，電能浪費非常嚴重。而對這些情況往往又錯誤的認為是正常的，甚至錯誤地認為電費只占供熱成本的一小部分，不用計較，許多企業的領導或工程技術人員又“視而不見”或“聽之任之”，處在一種麻木的狀態下。他們不去同其它企業比較，不向先進企業學習，使企業一直處在高電耗的情況中，造成了運行成本過高。所以我們必須轉變目前對電能浪費的麻木性、嚴重性和普遍性的觀念，提高認識。

2、集中供熱系統高耗電中的人為因素

2.1、不合理的設計及設備選型造成電能浪費

一些設計人員“墨守成規”或生搬硬套，憑經驗不加分析、計算地搞設計。如多臺泵并聯或水泵揚程偏高，脫離實際需要等問題。

2.2、不合理的技術整改措施造成的電能浪費

一些供熱企業的有關人員在供熱系統運行過程中出現技術問題而影響供熱質量時，不做認真的分析研究，而是憑經驗、憑感覺采取了更換用電設備或盲目增加用電設備的方法。雖然使問題有了一定程度的改善，卻進一步浪費了大量的電能。如熱網水力失調，不去調網，卻增加循環水泵臺數或更換大泵。

2.3、運行管理不善造成的電能浪費

還有一些其它原因，如對供熱設備的使用條件認識不清或運行管理不到位，造成系統循環阻力增加等，都可造成電能白白浪費掉。

由以上的情況可知，供熱系統的節電潛力是非常大的，必須引起重視。但要想節電還必須從供熱系統的各組成部分如：熱源、熱網、熱力站、熱用戶，從供熱系統的各個環節如：設計、施工、以及運行管理、技術改造等全方位地分析問題，研究問題，找出各方面的主要矛盾，從而采取綜合措施，達到最大程度的節約電能。

3、集中供熱節能改進措施

3.1、合理控制供熱系統的水力失調

所謂水力失調，就是管網各處實際流量與所需流量不一致。任何一個供熱系統都不可能通過設計、水力計算、管徑、管件及設備選型等，徹底解決運行時的水力失調問題。任何一個供熱系統都必須在系統運行時進行認真地調節，才有可能逐步接近水力平衡。如果調節水力平衡的設備選擇不當，使用不當，調節的手段不先進，不合格，甚至不進行運行調節，供熱系統就一定會存在不同程度的水力失調問題。從而造成部分熱用戶室溫過高而浪費了熱能，部分用戶室溫不達標，影響了供熱質量。而此時，許多供熱部門往往又錯誤的采用更換循環水泵、加大循環水流量等辦法解決。雖然使水力工況在一定程度上有所改善，水力失調狀況有所減輕，但由此卻帶來了電能的大量浪費，使供熱企業的運行成本大大提高，同時使其它的節電措施無法實施。

應該從根本上消除熱網的水利失調，才能確保用戶的供熱質量。但以前消除水利失調的方法――人工調節關斷閥、調節閥或平衡閥的方法，不但給運行調節人員帶來相當大的工作量，而且根本無法使管網的水力失調得到徹底改善。采用自動控制的方法又大大提高了熱網建設資金的投入。目前最好的辦法，是最近幾年來已開始普及的，在每個熱用戶的入口安裝恒流量調節閥或自力式流量控制閥的方法。只要按每個熱用戶需要的流量，一次性調節好，就可保證全網的水力平衡。它不但可保證流入每個熱用戶的循環水量與設計或實際需要一致，而且還會自動消除熱網的剩余壓頭，保證熱網有良好的水力工況。

3.2、合理控制供回水溫差

根據熱量計算公式:Q=G×C×(Tg-Th)可知，當供熱系統向熱用戶提供相同的熱量Q時，供回水溫差T=Tg-Th與循環水量G成反比例關系。在供熱系統管網一定的情況下當供回水溫差提高到原來的兩倍時，系統循環水量也降至原來的二分之一，而循環水泵的功率要降至原來的八分之一（循環流量與水泵電功率成三次方關系）。由此可看出，提高供熱系統的供回水溫差，可大大降低運行電耗。

目前，直供系統或間供系統的二次管網，也都存在著運行溫差過小的問題。用戶的室內采暖系統一般都按供回水溫差25℃設計，但實際運行的溫差都在20℃以下，有的甚至只有10℃左右。因此存在著大量電能浪費問題。二次管網和室內采暖系統的節能潛力也很大。

3.3、供熱系統循環水泵的選型及安裝

3.3.1、循環水泵揚程應符合實際

循環水泵揚程過高既造成了電能浪費，有時還使泵在超流量工況下工作，使電機過載，不得不在關小水泵出口閥門的狀況下工作，進一步造成了電能的浪費，可以使電耗超過實際需要的三倍以上。

造成水泵揚程偏高的原因一般有兩種：

3.3.1.1錯誤地把樓房高度加在循環水泵的揚程中

一些人錯誤地把采暖系統的樓房高度，作為選擇循環水泵揚程的依據。他們把循環水泵的作用和補水定壓泵的作用混到了一起，不知道循環水泵的揚程只是用來克服采暖系統的循環阻力，而補水定壓泵的揚程是維持采暖系統所需靜水壓強。循環水泵的揚程不應負擔樓房的高度。這種錯誤在某些地方還普遍存在著，是供熱理論和供熱常識普及不夠的結果。

3.3.1.2設計人員“寧大勿小”心理和習慣的后果

一般的設計人員都存在一個“寧大勿小”的心理，認為所選的設備、各方面的參數大一些總比小了好，這樣不會出問題。而且有的人一直“墨守成規”，或不加思索，不加研究和鑒別地去參考別人的設計，或隨著大多數狀況走，這樣可不動腦，可少犯錯誤。這樣在選擇設備時就會死搬規程，或層層加碼，最后再乘以一個安全系數，使所選水泵的揚程超過實際很多。不但造成了大量的能源浪費，而且往往給運行帶來很大困難。如不關小出口閥門，電機就會超載。一般情況下，熱力站循環水泵揚程大多都在8m--13m之間，供熱半徑大的也不超過18m，最小的只有6m左右。

3.3.2、應該選擇單臺變頻水泵運行

由泵的并聯工況可知，單臺泵運行效率要高于多臺泵并聯運行。但目前許多設計者都習慣選擇二開一備、三開一備，甚至多開一備的方式，有時不但達不到所需要流量，而且造成了電能的巨大浪費。合理的設計是在每種工況下都是單臺泵運行。因此可根據運行的工況調節變頻器的頻率（改變水泵的轉速），就能得到我們想要的運行參數。

3.3.3、循環水泵出口可不設止回閥

在給排水系統中，給水泵或排水泵出口設止回閥是必要的。因為這些系統都是開式系統，都是把水由低處往高處送,或者把水從低壓處送往高壓處。停泵時如果沒有止回閥，則水會倒流。而供熱系統是一個閉式系統，循環水泵的作用是克服網路的循環阻力，使水在網路中循環。當水泵停止工作時，水泵兩側的壓力相等，不會作反向流動。因此安裝止回閥只會增加網路的阻力，無謂的消耗電能，沒有任何作用。熱源和換熱站的循環水泵出口都可不設止回閥，但直供混水系統的混水泵和回水加壓泵，同補水系統與給水系統一樣，泵的出口應設止回閥。

3.4、熱力站內的節電措施

3.4.1、換熱設備的選型

換熱設備的選型也影響著二次網循環水泵的電耗。應盡量減小換熱器的水循環阻力。經研究得出的結論是：板式換熱器中水的流速應控制在0.2-0.5m/s。也就是在選取板式換熱器時，使換熱器的換熱面積大一些，達到每平方米換熱面積供450-700m2的建筑面積為最佳。

3.4.2、應在熱力站的一、二次網的除污器前后加裝壓力表

運行人員應經常視察除污器前后的壓差，當壓差超過0.02Mpa時，應及時清掏或反沖除污器，以降低阻力損失，節約電耗。

3.4.3、分集水器應拆除

目前在許多熱力站還都設有分水器和集水器，它不但增加了管網和熱力站的施工難度提高了造價，而且增加了運行電耗。當熱網水力工況利用恒流量調節閥或自力式流量控制閥進行水力平衡調節時，已不需要分層次調節各分支點的調節閥了，只是在用戶終端一次性調節恒流量調節閥的流量，就可以使全網達到水力平衡。因此分集水器就更沒有必要繼續存在下去了。

3.5、供熱系統設計中的節電措施

3.5.1、供熱系統最好不要采用直供形式，盡量采用間供形式或直供混水形式，才能減少循環水泵的運行電耗。

3.5.2、供熱管網的管徑大小與建設投資成正比，與運行電耗成反比。但同時也與城市供熱發展規劃密切相關，有時供熱的發展會超出規劃的設想。因此為了節電，為了給今后供熱發展留出充分的空間，熱網的管徑在建設資金允許的條件下，應盡量大一些，經濟比摩阻最好控制在30-50Pa/m。這樣還可以同時提高管網的水力穩定性。

3.5.3、采用環狀管網供熱

環狀管網不但可以自動優化水利工況，平衡供熱效果，同時還可以減少管網事故對供熱的影響。因此，在有條件的地方可以把支狀管網連成環狀管網，也相當于加大了某些管段的管徑，既有利于節電，又可提高供熱質量。

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關鍵詞：供熱可靠性，探討

 

近年來，隨著城市供熱事業的迅速發展，集中供熱大面積實行，對提高能源利用效率、改善大氣環境、提高居民生活質量、優化經濟發展環境發揮了重要作用。然而由于煤炭價格不斷上漲，熱價未作及時調整，供熱企業虧損嚴重，供熱工作遇到困難加大，保證群眾冬季采暖的形勢十分嚴峻。但是，為了讓所有老百姓都能過上一個溫暖的冬天， 我們必須做好城市供熱工作。。確保群眾冬季采暖，要從講政治、保民生、促和諧的高度，進一步提高對城市供熱工作重要性的認識，加強調查研究，制定有效措施，早謀劃、早行動、早落實，防患于未然。

目前，對城市供熱的要求，已不僅僅在于規模不斷擴大，而是對供熱系統的合理性，經濟性，特別是供熱系統供熱可靠性提出了更高的要求。

1 供熱系統的可靠性

隨著供熱事業的發展，規模的擴大，熱源的多樣化，復雜系統的出現，在20世紀60年代，前蘇聯學者就對熱網的可靠性理論進行較系統的研究，對供熱系統提出了可靠性的要求。于是在供熱規劃和設計中都要求對系統的可靠性進行定量的分析和估計。可靠性評價指標是設計和選擇供熱系統結構模式的依據，是供熱系統可靠性計算的核心。

供熱系統或其元部件在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力稱為供熱系統或其元部件的可靠性。供熱系統的可靠性是綜合性質，它本身應包括下列概念：無事故性、持久性和維修性。

所謂無事故性是能最完整地反映可靠性概念本質的一個重要性質，它表示在某段時間或工作容量內，供熱系統不發生事故的性能。所謂持久性是使系統的工作能力保持到某一極限狀態的性能。在達到這一極限狀態之前進行維修時，或者允許暫停運行，或者不允許暫停運行。供熱系統應當是一種能持久運行的系統。所謂維修性就是系統在預定的維修級別上，由具有規定的技術水平的人員，利用規定的程序或資源進行維修時，保持或恢復到規定狀況的能力。供熱系統是允許進行檢修的系統。這是對于通過維護檢修來預先發現并消除故障與缺陷的一種適應能力。供熱系統維修性的主要指標，是故障元部件的修復時間，如這一時間超過熱用戶的允許間斷供熱時間時，元部件的故障就會導致供熱系統處于事故狀態。。

根據可靠性的定義，在正常運行條件下，我們將輸送和分配給用戶必須數量的給定參數的熱媒的能力理解為供熱系統的可靠性。供熱系統在給定時間周期內不發生事故的概率是供熱系統可靠性的主要原則。

設計與建造一個可靠的供熱系統有兩種方法可供選擇。一種方法是提高系統各部件的質量；另一種方法是考慮備用元部件。首先應當采用第一種方法來提高可靠性，但是在技術上已經不可能進一步提高元部件的質量，或者當進一步提高元部件的質量在經濟上已經顯得不合理的情形下，可以采用第二種方法。對供熱系統來說，可以采用雙重備用、多熱源共同運行、環形管路等措施。正確設置分段閥，也可提高系統的可靠性。。例如我公司熱網首站結構為：廠房距供熱首站400米，＃1機和＃2機采取單獨供汽，＃1機供熱抽汽代＃5、＃6、＃7汽水換熱器，疏水有兩套回收系統，（1）疏水可以自流至鍋爐疏水箱，用鍋爐疏水箱的疏水泵回收至＃1除氧器。（2）疏水可以用＃5、＃6、＃7汽水換熱器的疏水泵直接回收至＃1除氧器。＃2機供熱抽汽代＃2、＃3、＃4汽水換熱器，＃1換熱器為水－水換熱器，用于降低＃2、＃3、＃4汽水換熱器的疏水溫度，疏水回收系統與＃1機相同。＃1機和＃2機供汽母管設有聯絡門，機組發生異常情況時可隨時進行切換，由其中一臺機代所有換熱器，最大程度的保證正常供熱。

2 提高供熱可靠性的措施

2.1 燃料可靠性的考慮

當前的集中供熱基本上采用熱電聯產的形式比較多，即熱電廠提供汽源，供熱力公司使用，這就要求電廠主燃料煤炭的供應有極高的可靠性，主要是因為：

(1)電廠需要燃燒特定煤質的煤，一般都有較為固定的煤礦供煤。

(2)供煤線路的可靠性，電廠有專門的鐵路或公路用于運送燃料。

(3)電廠有較大的儲煤量，也就是說考慮因氣候或其它原因造成一般性貽誤不會對用戶造成影響。

即使主燃料具有極高的可靠性，也不排除萬一出現主燃料出現煤質不穩的情況，因此，電廠還配備一套油燃料系統用于穩定燃燒。

油燃料系統的存在對供熱可靠性主要有兩點好處：

(1)當主燃料出現意外問題時，電廠可以通過油燃料穩定燃燒實現熱電聯供。

(2)在機組運行過程由于某些原因引起主燃料供應中斷時，采用油燃料使機組維持運行，繼續正常供熱。

2.2 熱電聯產機組故障/檢修時的供熱可靠性

2.2.1 供熱蒸汽可由以下途徑獲得：

(1)由余熱鍋爐的主蒸汽引接；

(2)由未發生故障的汽輪機引接；

由于利用汽輪機抽汽供熱熱經濟性較佳，因此，優先采用未發生故障的汽輪機抽汽供熱。但在熱力系統設計時，應考慮余熱鍋爐主蒸汽供熱與汽輪機抽汽供熱的聯接切換，以便在汽輪機故障時，可以利用余熱鍋爐主蒸汽經減溫減壓供熱。

2.2.2 熱負荷變化時的可靠性

機組應能適應熱負荷的變化。考慮機組運行的熱經濟性，當供熱負荷為最小設計負荷時，機組帶高負荷發電，汽輪機抽汽向外供熱，此時發電量最大；當供熱負荷達最大設計負荷時，汽輪機抽汽向外供熱，此時汽輪機發電量下降。調節抽汽量及抽汽壓力時，主要以汽輪機的可調整抽汽為主。

2.3 其他措施

2.3.1 建立供熱應急預警保障機制

一是建立供熱事故應急處理機制。要落實供熱事故搶修搶險人員、設備和物資，做到人員隊伍、機具設備、技術方案三到位，加強模擬演練，提高快速反應能力，確保及時有效處理突發事故，努力避免事故發生。

二是建立供熱用煤應急保障機制。要制定燃料供應應急預案，加強燃料調配和應急儲備，確保供熱用煤供應。

三是制定并完善極端寒冷、暴風雪等惡劣天氣情況下的應急預案，遇有極端天氣出現，確保及時有效啟動，保證正常供熱。

2.3.2 大力開展供熱節能技術改造

加快淘汰落后生產工藝和高耗能的供熱設備，積極應用節能新技術、新材料、新設備，對供熱設施進行技術改造，提高供熱系統能源利用效率。推廣應用汽輪機低真空改造循環水供熱、煙氣余熱利用等技術，回收利用廢熱、余熱；將蒸汽供熱采暖管網改為熱水管網，降低供熱網損；應用先進的保溫技術，提高管網保溫性能；應用高效換熱器、變頻循環水泵、等節能技術設備，提高換熱、輸送效率。對使用期限較長的供熱管網，要制訂保溫節能改造計劃，確保及時改造。

2.3.3 重點注意安全生產，確保長治久安

(一)從事供熱工作的操作、維修、管理人員，應經培訓后上崗。

(二)加強熱力管網運行管理，確保供熱質量，保證安全、連續供熱，不得無故停止供熱。(三)制定安全運行管理、供熱設施維護、檢修、事故處理等規章制度，健全供熱安全保障體系，保證安全運行。

(四)實行安全值班制度，配備專職檢修人員和必要的搶修設備、器材，制定事故搶修預案；有關部門應積極配合供熱單位，保證有效、及時地搶險和處理事故。

城市供熱是一項重要的公益性事業，事關全局，事關民生，事關社會和諧穩定。做好城市供熱工作、確保群眾冬季采暖，不僅是政府的一項重要職責，也同樣是我們熱電廠的重要責任。要認真履行職責，密切配合，通力協作，及時協調解決影響城市供熱安全穩定運行的重大問題，促進供熱行業健康有序發展。

參考文獻：

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[2]朱軍輝.大亞灣石化區燃氣輪機熱電聯產供熱可靠性分析[j].燃氣輪機技術.2007,20(1)：14-15.

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【關鍵字】分戶熱計量，熱力裝置改造，循環泵變頻

1引言：隨著國家對環境保護和節能要求的逐步提高，大范圍推廣和實行分戶熱計量已經成為一種不可逆轉的趨勢。住房與城鄉建設部等八部委聯合了《關于城鎮供熱體制改革的指導意見》，其別指出要“穩步推行按用量計量收費制度，促進供、用熱雙方節能。當前天津市大部分小區都實行了分戶改造，但是只有小部分進行熱計量改造。節能工作主要是供熱單位在做，居民沒有主動節能的意識。因此對現有供熱系統進行熱計量供熱改造，并且摸索熱用戶處在熱計量用熱方式下的供熱系統運行成為今后供熱系統的一項重要工作。

2現有供熱系統

本文就以在集中供熱條件下，以熱電廠高溫熱水為一次熱源，換熱站采用高效板式換熱器，水——水換熱方式的換熱站為例展開分析，具有典型意義。

2.1現有換熱站內設備及運行方式。以天津市熱電公司管轄的某站為例：此換熱站采用標準的無人值守站配置：一次側、二次側嚴格分離，補水泵定壓，循環泵工頻運行，通過GPRS向二次調度控制中心傳輸數據。

2.2二次網及戶內入戶裝置。此小區樓道入戶裝置供水為球閥、除污器，球閥，回水則有平衡閥和球閥，供水側的閥門主要起在事故狀況下關斷作用入戶，回水則通過流量控制閥調控各樓棟流量。入戶熱力裝置則是球閥、除污器和鎖閉閥。戶內暖氣為地板采暖，入戶有集分水器并配有截門。其它采用換熱器的小區戶內熱力入口有類似的配置。

3.熱計量供熱運行工況的分析

3.1現有供熱系統運行工況。當前天津市熱電公司水—水熱力站均實現無人值守自動控制運行模式，統一采用中心控制室實時下發至各熱力站的供溫曲線進行氣候補償控制。對于現有供熱系統循環泵采取工頻運行，補水泵定壓。熱力入口平衡閥分配流量的方式運行。如果沒有跑、冒、滴、漏等意外事故，二次網保持相對穩定。居民入戶裝置只是有關斷作用。通過一次回水流量的控制來調整二次供溫。運行工況簡單穩定。

3.2熱計量供熱系統運行工況分析。實施熱計量后，居民根據熱表計量來繳納熱費。為了節約能源，也為了減少經濟負擔，在居民家里必然要裝溫控閥，居民根據自己實際需求通過溫控閥的開度調整來調整自己的用熱需求。這種熱量調節方式實際是典型的量調節，依靠控制散熱器的流量來調劑所需的熱量。居民調節家里的溫控閥后，二次網的流量會發生變化，相應整個熱網的熱負荷也會變化，而這個流量和供熱量的變化是換熱站無法預知的。這也就是說，在熱計量供熱系統里，居民擁有了調節的主動性。這種變化必然帶來許多新的問題：換熱站不可能再維持熱網定流量質調節的運行方式下，熱網如何根據實際工況進行調節。

在熱量計量后熱量成為一種特殊商品，為保證充分供應，任何時候用戶都要有足夠的資用壓頭。目前采用的是選取循環泵入口的壓力，作為壓力控制點，通過補水泵定壓來控制供水定壓力。

換熱站的設計熱負荷是不會變的，假如一些兒居民調整了溫控閥的開度，二次網的流量必然發生變化。一次網的流量和溫度并沒有發生變化。這樣會引發連鎖反應，二次網的溫度會發生變化。另一些居民雖然并沒有調整溫控閥，但是由于其他居民的調整，自己家里的散熱量隨之發生變化。影響居民家里的供熱情況。這對于熱力站的管理都是不利的。對此我們必須改變單純靠循環泵入口的壓力來定壓的辦法。

為了保證居民的用熱需求，同時保證供熱站有較低的能耗水平。熱力站的循環泵根據運行的工況采用變頻控制。循環泵的轉速依靠二次供回水母管壓力采集點的壓差來決定。當一些居民調整溫控閥的時候，流量發生變化，管網的阻力也相應的變化，阻力的變化導致壓力的變化，根據壓差變化，循環泵調整轉速來適應工況變化。

根據實際需求來調整二次網流量，二次網平衡處在隨時打破的過程中。極端情況為所有居民同時將溫控閥調整到最大，或者同時將溫控閥調整到最小。二次網所受的沖擊極大。要求循環泵必須具備變工況運行的條件。同時一次網也要根據二次網溫度，壓力，流量的變化，進行調整，保證安全穩定運行和居民實際的需求。

4 現有供熱系統的改造

根據以上分析，為了滿足分戶計量后的用戶需求，同時保證設備的安全，我們對站內設備，二次網設備進行改造。其中最核心的是循環泵的可以進行無級差的調速，這就要求循環泵電機必須進行變頻運行。

入戶熱力裝置要加裝熱力表，熱量表的選型結果直接影響入戶熱力裝置的改造。和流體接觸的熱力表前是否需要加裝除污器，加裝除污器后，管道局部阻力增大，管道是否需要擴徑等。樓道入口熱力裝置涉及到所選型的平衡閥是否滿足變熱計量求。根據筆者自己的了解，部分廠家的平衡閥在滿足變工況一部分廠家的平衡閥不滿足熱計量運行。對于循環泵首先進行熱力計算，是否滿足極端情況下的熱力工況。選型確定后，對循環泵電機的運行調整方式進行改造，加裝變頻器。以滿足變 工況運行。由于一、二次的嚴格分離，二次網調度中心不僅要參考二次供回溫度，還要參考二次供回壓力變化來調整一次回水截門的開度，增加了調整的難度。

熱計量供熱是一個系統工程，本文僅僅從供熱運行的角度，對天津市某小區現有供熱系統改造成分戶熱計量進行了定性分析。分戶熱計量的實施除了系統的改造，還涉及管理方式的變化，用戶收費制度，交費習慣，供熱標準，等一系列配套管理制度的制定。

參考文獻：

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集中供熱作為城市供熱的主要方式，為保證供熱的經濟性和可靠性，必須對供熱系統進行調節。供熱系統通常以供暖熱負荷隨室外溫度的變化規律作為調節的依據，主要目的是使供暖用戶的散熱設備的散熱量與用戶熱負荷的變化規律相適應。為了使建筑物內溫度達到設計溫度，必須對供熱系統進行調節。集中供熱系統的調節分為質調節、量調節、分階段改變流量的質調節和間歇調節。

現狀的供熱系統中，由于多為間接供熱及變頻水泵的使用量較多，這有助于實現分階段改變流量的調節。

1 各種調節方法簡介

（1）質調節。質調節就是對熱媒的性質進行調節，即改變供熱熱媒水的溫度。這個溫度的改變是從熱源處改變管網供水溫度和回水溫度，運行管理簡便，管網的水力工況穩定，是最為廣泛的調節方式；但是，對于多種熱用戶的熱水供應系統，在室外溫度較高時，如仍按質調節進行供熱，往往難以滿足要求。

（2）流量調節。在進行流量調節時，保持供熱管網的供水溫度不變，是隨著室外溫度的變化不斷改網路中循環水量，隨著室外溫度升高，網路流量迅速地減少這樣常常會使供暖系統產生嚴重的豎向熱力失調，同時在運轉中不斷地隨著室外溫度的變化而改變網路流量也難以進行管理，也只能是對集中質調節的一種輔助方式，對局部供熱系統作輔的詞節。

（3）分階段改變流量的質調節。分階段改變流量的質調節是在供暖期中按室外溫度高低分成幾個階段。在中小型熱水供暖系統中一般可選用兩臺不同規格的循環水泵，如果一臺循環水泵的流量和揚程按100％計算，另一臺循環水泵的流量則按計算值75％選擇，揚程可按計算值的56％選用。又從散熱器放熱量來分析，在某一室外溫度下，如要保證室內溫度為定值，散熱器的放熱量也應為某一確定量，所以，無論采用質調節或其他調節方式，散熱器的平均溫度都應保持一致，管路供水溫度的升高和回水溫度的降低的數值應該是相等的。

（4）間歇調節。間歇調節指的是在設計工況時為連續采暖，僅在室外溫度的升高才減少供暖時數，為了使網路近端和遠端的熱用戶通過熱媒介的小時數接近，在鍋爐壓火后，網路循環水泵應繼續運轉一段時問，這段時間要相當于熱介質從高熱源最近的熱用戶到最遠熱用戶的時問。不同型式的系統，產生豎向失調的內在原因是不同的。

2運行調節的基本公式

供熱系統進行調節的目的是在供熱系統穩定的工況下，達到系統的供熱量與用戶處的耗熱量相等，即系統供熱量Q1、散熱器散熱量Q2與建筑物的耗熱量(設計狀態熱負荷)Q3相等，則可得：

上式中， 和 分別為運行工況供水溫度和回水溫度； 和 分別為設計工況供水溫度和回水溫度； 為室內溫度； 為相對流量比，質調節時， ==1； 為相對熱負荷比， ，其中 和 分別為室外溫度實際值和設計值； 為散熱器平均溫度， ； 為散熱器實驗系數。

以上計算公式可以對供熱系統的調節進行指導。

3 熱計量后的供熱系統調節

供熱用戶實現熱計量收費以后，必須要有相應的熱量可調節手段，否則不能實現真正的節能。實現用戶熱量可調節的技術主要是在用戶室內的各散熱器支管上安裝自力式溫度調節閥，用戶可根據個人生活習慣及經濟條件在調節閥上設定所需溫度。溫控閥主要有雙通閥和三通閥兩種方式，當采用雙通閥后，室內供熱系統就成為了變流量系統。而當用戶有了自調節能力，只有協調好個體調節與集中調節之間的關系，才能既保證滿足用戶的需求，又能實現節能最佳。

3.1 用戶調節

以熱源熱網及用戶為一個整體考慮，用戶系統采用雙通閥調節散熱器(或是其他末端散熱裝置)的散熱量，系統的整體節能效果最明顯。但是如果有的用戶系統不允許采用雙通閥調節散熱器(末端裝置)的散熱量時，則應該設置用戶入口裝置將熱網和室內系統隔離開。室內系統采用恒流量運行，熱網系統采用變流量運行，也能獲得較好的節能效果。用戶入口裝置也要采取一定的調節方案，構成獨立的調節單元。

3.2熱源與熱網調節

熱用戶安裝有三通閥或者雙通閥后，已經具備了自調節能力。此時在熱源處的負荷預報就變得很有意義了。因此，提高預報精度，保證預報控制穩定性成為主要的問題。

（1）循環泵恒轉速時的預測控制

如果熱用戶是恒流量運行，則循環泵應該是恒轉速運行，熱源應該是質調節運行。控制系統應該根據熱源出口處的參數，如熱網供回水溫度室外溫度熱網供回水流量(主要是監視異常情況)，預測熱源的供回水溫度，并且進行反饋調節。

（2）循環泵變轉速時的預測控制

熱力系統采用變流量運行方式輸送熱量具有很大的節能潛力。而在較大范圍內變化流量調節時，采用變頻來改變循環泵轉速是當前普遍的做法，其節能效果顯著。控制系統應該根據熱源出口處的參數(如熱網供回水溫度熱網供回水壓力熱網供回水流量室外溫度)，以滿足供熱用戶需求系統整體能耗最小為預測控制的最優目標函數，預測熱源的供回水溫度熱網供回水壓力熱網供回水流量，并且進行反饋調節。循環泵應該按照預測控制系統預報的供回水流量和壓力參數，在保證系統水力工況穩定的前提下進行反饋調節。

（3）熱源調節

熱源應該按照預測控制系統預報的循環流量和供回水溫度進行調節，在保證控制指標的前提下，鍋爐采用最佳燃燒尋優調節。

4 小結

供熱系統的調節對供熱系統的安全節能運行有重要作用，通過以上的論述可以得出以下結論。

（1）實際運行中，在對供暖系統進行質-量雙調時必須對外網進行水力平衡調試(避免樓與樓之間的熱量不平衡)，還須具備精確的水溫、流量控制技術才能實現，否則會因水溫控制不好雖水泵節能卻鍋爐多耗能，得不償失。

（2）對于一次水管網，應根據熱源的性質選擇調節方式，不宜盲目的采用流量調解法。

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【關鍵詞】供熱系統 節能措施

1.我國供熱現狀情況分析

我國是一個發展中大國，又是一個建筑大國，每年新建房屋面積高達20億平方米，超過所有發達國家建成建筑面積額的總和，因此每到冬季采暖期，供熱就成為社會各界普遍關注的焦點問題之一，我國傳統的采暖區一般指淮河以北的地區（東北、華北、西北），城鎮供熱大部分采用火爐采暖、分散鍋爐供暖、電熱膜輻射采暖等。隨著人民生活水平的不斷提高，人們對供熱的數量和質量也隨之增加和提高。實踐證明，集中供熱是供熱發展的主要方向，特別是從2000年以來，我國城市集中供熱發展迅速，以實現供熱面積約17.5億m2，但在有些城市還是普遍存在因熱源不足導致熱用戶不能入網的現象。我國傳統建筑結構圍護熱阻小、封閉性差、傳統供熱模式效率低等諸多因素影響，造成我國供暖能耗巨大，浪費驚人。我國單位建筑面積采暖能耗是發達國家的3倍多，在住房和建設部提出建筑節能50%的目標后，國內各部門做了大量有效工作，進行了有益的探索，取得了一定的成效，比如采用空心磚，墻體鋪設聚苯板等等，應該說我們的供熱節能前景是廣闊的，但任重道遠。

2.供熱系統節能的技術措施

2.1 改善燃燒技術

目前集中供熱鍋爐多采用鏈條爐排爐，由于燃料多為混煤，著火條件差，爐膛溫度低，燃燒不完全，爐渣含碳量高，鍋爐熱效率普遍偏低。采用分層燃燒技術對減少爐渣含碳量、提高鍋爐熱效率，有明顯的效果。對于粉末含量高的燃煤，可以采用分層給煤燃燒機型技術。該技術是將原煤在入料口先通過分層裝置進行篩分，使大顆粒煤直接落至爐排上，小顆粒粉末送入爐前型煤裝置壓制成核桃大小形狀的煤塊，然后送入爐排，以提高煤層的透氣性，從而強化燃燒，提高鍋爐熱效率和減少環境污染。采用復合燃燒技術，增加鍋爐出力。

對大型鏈條爐排鍋爐，當用戶熱負荷增加，擴建鍋爐沒有地方時，亦可采用復合燃燒技術，鏈條爐排鍋爐的爐側或爐前，加裝磨煤燃燒系統及煤粉噴然裝置，將制成的煤粉吹入爐壁內，依靠爐排上的火床，引燃煤粉，使在爐內形成層燃和室燃兩種燃燒方式。采用復合燃燒雖然需要增加燃燒空間，加大除塵力度，但可提高鍋爐的熱功率、熱效率。

2.2 加強鍋爐及供熱系統的維護，防止和減少熱損失

鍋爐運行時，由于維護不當，對熱效率影響也很大。應隨時清除鍋爐內的積灰，減少熱損失。鍋爐的水冷壁管、對流管束、省煤器、空氣預熱器等受熱面積灰和鍋爐結垢是影響鍋爐傳熱的一個主要因素，據有關實驗測定，水垢的熱阻是鋼板的40倍，灰垢的熱阻是鋼板的400倍，技術清除鍋爐受熱面的積灰是提高鍋爐熱效率的有效措施。目前清除鍋爐積灰主要有機械和化學方法，而以化學方法應用較廣。化學清灰劑是用硝酸鉀，硫磺混合粉末組成，使用時用高壓空氣噴入爐膛與煙灰起化學反應，使灰垢變得松散而脫離。

同時由于鍋爐及供熱系統溫度比環境溫度高的多，使鍋爐系統向周圍環境放熱產生損失在所難免。為了減少熱損失必須加強維護，對鍋爐本體及管道要做好保溫層，從而減少熱損失。國內有些地方對于供熱系統檢修，采取夏季放水檢修，冬季投產前充水的做法，這樣由于放水后不及時充水，空氣進入管道而造成內壁腐蝕。所以對于供熱系統檢修應該采取夏季管道充水保護的做法，在夏季檢修后及時充滿符合水質要求的水，即可省去供熱初期沖水準備時間，又可防止管道內壁腐蝕。對使用熱水管道集汽罐排氣時，盡量使用自動排氣閥或密閉關鎖閥門，避免用戶亂開閥門放水。另外要經常檢查供熱系統中的閥門、接頭、散熱器等，及時消除漏水現象。

2.3 供熱管網節能措施

我國多數蒸汽管網存在熱損失大的現象，地溝敷設的管網熱損失尤為嚴重，冬季在地溝敷設管道上的部分路面上形成明顯的痕跡，雨季管溝往往就成了排水溝，對管道的保溫損害較大，造成運行中大量熱量損失。有些城市也采用直埋敷設的方式，但是在鋼套鋼直埋管的安裝過程中“重內管，輕外管”內管焊接、探傷、驗收等往往被忽視。所以在管道安裝過程中，要加強施工管理，特別是要確保管道清潔，防止造成雜物堵塞造成不熱甚至脹管等情況出現，做好管網的維護檢修，以盡量減少冒滴漏造成的損失，室外二級管網的設計，要充分考慮供熱站周邊熱負荷的發展狀況，應科學分析，合理設計，即著重眼前又兼顧長遠，初投資看起來有點大，但可以避免將來擴容造成的重復建設，有效發揮初投資效力。

2.4 采用變頻技術實現節能

風機和水泵是鍋爐房的耗電大戶，在選型時都是以額定負荷為依據的。通常在運行中風機的風量是變化的，采用變頻技術調節電機功率來調節風量，從而達到節能的目的。變頻技術在最近幾年使用較為廣泛，顯著優勢是節電效果明顯、調速性能優、適用性強、系統安全可靠、延長設備使用壽命等。爐排電機采用變頻調速裝置，可以控制爐排的速度，從而達到最佳的燃燒效果，以提高鍋爐的熱效率；同時隨著分戶計量的實施，管網系統的流量也在動態的變化，所以水泵上安裝變頻裝置也是非常必要的。采取變頻技術，可以及時的把流量、揚程調整到實際工況點，避免了電能的浪費，電機轉速降低后，電能可降30%-40%，節能效果明顯。

2.5 選擇合理的循環水泵

循環水泵是集中供暖系統中的重要設備之一，靠它克服沿程阻力，把熱量送到千家萬戶，同時它又是耗電“大戶”。但是我國很多循環水泵與熱網的實際運行量不匹配，在水泵的選擇方面，實際運行達不到最佳效果，揚程選擇受限制，不僅增加了供熱的投資成本，也增加了運行的費用，浪費電能，與資源節約社會的發展需求不符。所以根據實際情況選擇合適的循環水泵就特別重要了。

一般集中供熱中循環水泵主要通過“水泵性能表”進行選擇，由于當前市場上的水泵型號品種繁多，適用與供暖系統的主要為單級單吸或者單級雙吸立式管道泵、直聯單級單吸臥式離心泵、單級單吸式離心泵以及單級雙吸中開蝸殼式離心泵等。其選型應主要根據供熱系統的調節方式進行確定，具體步驟如下：首先，質調節或者間歇調節的情況下，水泵的參數按設計工況而定，可選擇恒速水泵；其次，當用于量調節或者質調節時，水泵的參數根據工況而定，水泵電機裝置為無極調速；另外，在分階段改變流量的情況下，有以下幾種選擇：一是水泵的參數根據分階段流量并且熱網阻力為確定值，則選擇多臺水泵同時工作；二是水泵的參數根據設計工況而定，選擇多臺同型號的水泵，并采取并聯運行；三是水泵的參數根據設計情況而定，選擇水泵分別配置變級調速電機，并分幾段工作。

2.6 熱用戶的節能措施

根據不同建筑群的特點，采取分時供熱，比如公共建筑特點，像辦公樓、禮堂、實驗室和教學樓、學生宿舍等，不需要24小時恒溫供熱，應采用間歇供熱制定，以實現用熱與供熱相協調。尤其是各類院校放假期間只需要保證值班采暖溫度等，按需供熱的熱源及運行負荷大大減小，從而達到節能目的。

分戶控制與計量是供熱節能發展的趨勢，在國外，廣泛采用的分戶控制與計量的建筑節能供熱技術取得了很好的節能效果。德國、挪威等歐洲發達國家對于分戶計量以及集中供熱間歇供熱運行調節的經驗很多。對于非居住性公共建筑，如學校、辦公樓等，主要有兩種控制方法：一是控制啟停時間；二是定量控制供水的溫度。雖然我國全面實現分戶控制與計量供熱技術還需要相當長的一段時間，但這種新節能技術值得我們學習和借鑒，在新建供熱系統非常有必要加以考慮。

3.結束語

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關鍵詞 供暖系統；分戶計量；水力平衡；初調節

中圖分類號TU99 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）86-0017-02

筆者結合相關項目對集中供暖分戶計量供熱系統的初調試進行論述。石韻浩庭小區共五棟樓，熱力站位于小區中心地下一層機動車停車庫內。

1 系統的調試步驟及方法

1）確認整個系統全部安裝完畢，達到調試條件

首先，在進行調試之前，必須確保整個系統全部安裝完畢，各段的打壓實驗合格，管道清洗工作無誤。在本小區調試過程中，就由于二次線管路清洗不徹底，在供熱運行中造成熱力入口處除污器、換熱站內除污器及每戶管井內除污器被堵塞的現象。造成整個樓供熱效果不理想，個別的用戶除污器完全被堵，戶內完全不循環，給調試工作帶來極大障礙。所以在管路清洗這一環節一定要求清洗徹底，絕不能馬虎。其次，換熱站內各設備的單機試驗必須完成，電路供電正常穩定，以免在運行時突然斷電造成設備的損壞。各壓力表溫度計指示無誤，各閥門動作正常。在確保整個系統安裝及其他條件全部合格的條件下，方可進行下步工作。

2）系統的充水及啟動

在系統進行運轉之前，必須進行系統的充水和啟動，然后再進行初調節。本小區充水在熱力站內利用補水泵進行補水。所補的水是經過軟化后的軟化水，對二次網路進行充水。在二次線系統補水之前，應關閉所有的泄水閥門，開啟二次系統中所有的排氣閥。同時打開末端網路的供回水管的旁通閥，在每個樓的熱力入口處關閉用戶系統的總閥門。把水壓入二次管路，當管網中最高點排氣閥有水冒出時，可關閉排氣閥，二次線充水完畢。在二次線充水完畢后，再打開每個樓熱力入口的管道總閥門，關閉旁通閥，對用戶系統進行充水。同時利用各單元立管頂部的排氣閥，排出管內空氣。

充水工作完成后，利用定壓泵對整個系統進行定壓，本小區樓高44m，系統定壓為60m，定壓為0.6MPa。系統充水完成后，即可進行系統的啟動。啟動的順序為先啟動循環水泵，進行冷循環。當冷循環穩定后，再打開一次線供回水閥門，進行供熱。

3）系統的初調節

系統的初調節分為五步進行。首先，在換熱站內對二次管路進行調節。本小區共五棟樓，二次線分為南北兩個區，在分水器和集水器各有二個支路。南區為一、五號樓，北區為二、三、四號樓。根據南區和北區的總熱量負荷，利用G=860×Q/（tg-th）m3/h [1]，算出南北區的流量，利用超聲波流量計在回水干管上測量流量，用手動調節閥進行調節，使之達到設計的流量附近，使南北區達到水力平衡，并對調節閥做好標記。第二步對每棟樓進行單體調節。由于四、五號樓離換熱站較近，兩個樓的作用壓頭很大。在選擇用戶支管路的管徑時，又受到管道內的熱水的流速和管徑的限制，剩余壓頭在分路上不能完全消除。所以四、五號樓的實際流量比設計計算的流量要大。而一、二、三號樓流量反而達不到設計要求。造成該三棟樓不熱而四、五號樓過熱的現象，出現單體樓之間的水力失調。在調試過程中在四、五號樓的熱力入口處，利用超聲波流量計把四、五號樓的流量測量出來，用手動調節閥控制在設計的流量范圍內，并在調節閥上做好標記。用同樣方法將一、二、三號樓的熱力入口處的調節閥進行調節，達到設計流量。

如果各個單體樓之間的供回水溫差和換熱站內總的供回水溫差相近時，則可認為系統的水力工況良好。當發現各單體樓的供回水溫差相差很大時，應先找出供回水溫差小于熱源總供回水溫差的單體樓。按單體樓的規模大小和溫差偏離程度大小確定初調節順序。對規模較大且溫差偏離較大的熱用戶可以在熱力引入口處開大供水或回水閥門的方法，調節供回水壓差，達到新的數值。在各個單體建筑進行初調試完成后，第三步進行每個單體建筑中各個單元立管間的平衡。在以住宅為主的單體建筑中，一棟樓的單元數為3個～6個，多的達到8個，當單元數超過4個以后，末端的單元與前端的單元相比，溫度普遍偏低，產生這種原因的情況是由于前后單元的不同距離位置造成的，屬于水平失調。在本小區中，最大的單元數為6個單元，熱力引入口在建筑物的中部。熱力引入口設在中部，在一定出程度上減少遠端立管的失調。但這還不夠，還需要對每個單元立管進行平衡調節。在本小區每個單元立管上都裝有手動調節閥和平衡閥，根據距離熱力引入口遠近調節流量，使之達到平衡，消除剩余壓力。

在每個單元各個立管達到平衡后，第四步對每個單元各層之間進行調節。本小區住宅部分采用的是下供下回式系統，這種方式容易出現底部過熱而頂部不熱的情況，即出現垂直失調。在調試過程中，根據上下樓的冷熱程度，逐一調節每層管道井處的平衡閥，由下至上調節。

第五步對進行戶內調節。本小區戶內系統采用的是雙管異程式系統，大部分分為二個環路。戶內系統由于各環路和各組散熱器調節不當會出現水平失調。系統管路設計時進行水力計算的最終目的是使作用于每一循環環路上的作用壓力能保證在環路的每一管段內所需的流量。而系統各熱用戶或散熱設備中的實際流量與計算流量是不一致的，這就是熱用戶或散熱器的水力失調。通過對用戶內系統進行調節，使各環路的阻力相等，才能使各路的流量分配均勻。在本小區的戶內系統中采用雙管異程式，散熱器進出溫差大，流量對散熱器的影響大。可通過散熱器的溫控閥進行調節。先調節末端散熱器，待達到一定熱度后再逐個調節前面的各個散熱器，最后使之達到平衡。

在本小區的調試過程中，出現了各種原因造成系統不能達到供暖合格現象的發生。1）由于二次管線沖洗不干凈造成除污器被堵現象，使熱力循環不暢；2）一、五號樓15層大面積不熱的情況，經查為系統中的空氣不能排出，立管的自動排氣閥高度比15層散熱器高度還要低，造成堵氣。經整改把所有立管加高，超過所有散熱器的高度，從而達到排氣順暢；3）一號樓熱力引入口的壓差控制器失靈，造成一號樓全部不熱，在熱力引入口處供回水的壓差為零，整個一號樓系統沒有循環；4）各樓流量分配不均，近換熱站的流量大，遠離的樓流量小，造成各個單體樓間失調。經過整改，使整個供熱系統達到了平衡，滿足了供熱要求。

2 結論及建議

在供熱運行及新建樓房驗收工作中，施工質量的好壞對調試的成功與否關系極大。施工時支、立管、干管甩口不準，支托架失效，形成倒坡，導致憋氣，影響水循環，從而使系統某些部分冷熱不均。造成這些人為的施工問題，調試時則費時費力，甚至無法彌補，這不僅給調試工作造成影響，還會增加施工成本，造成新的浪費。因此，施工中應加強對施工單位的監督檢查，減少或避免施工缺陷，做好交工時的系統清洗對初調試是十分重要的。系統在完成初調節后，各調節好的閥門需做好標記，以便檢修和處理故障后能夠迅速恢復正常。在日常的運行須加強管理，以保證供暖質量和系統安全經濟運行。

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當壓力管道中的流體因某些原因而產生流速的急劇變化時，由于流體的慣性作用而引起管道的流體壓力急劇變化，這種現象作為水錘現象或流體瞬變過程．

水錘是管道瞬變流動中的一種壓力波．下面以圖1所示的簡單的供熱系統模型為例來說明水錘波的形成機理及其傳播、反射和疊加過程．為便于分析，假設循環水泵a產生的壓頭與流量無關，水泵的吸入端和壓出端連接膨脹水箱e和f，使管網在任何水力工況下，水泵吸入端6和壓出端1的總壓頭都保持固定不變。

圖1　熱水供熱網模型圖

a--循環水泵；b--止回閥；c--干線供水管上的調節閥；

d--熱用戶；e--膨脹水箱；f--膨脹水箱

當閥C全開、供熱系統處于穩態時．管中流速為VQ，倘若由于某種原因，閥C突然瞬間關閉，則點3流速突然滯止為零，點2出現突然壓力升高，從而使此部分流體的密度增大、流體壓縮和管道膨脹；點3出現突然的壓力降低，使這部分流體的密度減小、流體膨脹和管壁壓縮．閥門C前后的壓力以彈性波的形式由閥門C迅速傳向全部熱水網管道。

當快速關閉閥門C時，上游管道中的后續流體仍以原來流速+V0繼續向閥門C方向運動，與首先停留的流體相毗鄰的流體一起填充了前一部分流體壓縮和管壁膨脹而擴大了的容積之后，其流速也相繼從+V0驟降為零，隨即產生升壓，流體壓縮和管壁膨脹．這樣依次由閥門C向循環水泵a延伸．當這種升壓運動傳播到假設壓力恒定點1時，1一2管道中的全部流體速度都變為零，在這一瞬間，管道中流體的動能全部轉化為流體的彈性壓縮能和管壁的變形能，1-2管在正壓力作用下呈現膨脹狀態。

當水錘波達到點1時，由于點1壓力不變，所以在壓力波達到的瞬間，點1處于一種不平衡狀態。點1處流體密度首先恢復到原來狀態，升壓隨即消失。由這一瞬間開始，壓力波向反方向運動，管段1-2中流體產生與原來相反的流動，這種降壓以同樣的傳播速度向閥門C處傳播，當其返回閥門C處時，管道1-2中的壓力全部為H1，即與點1的壓力相等。

由于管道1-2中流體向循環水泵a流動，而閥門處于完全關閥狀態，無流體補充以維持這種流動，從而引起該處壓力下降，流體密度減小和管壁的收縮，這種降壓運動又以同樣傳播速度向a處傳播。當到達點1時，管道中的流速都變為零。在這一瞬間，管道中全部流體的動能變為流體的彈性膨脹能和管壁的收縮變形能，管道中壓力降低。管道1-2呈收縮狀態。

雖然管道1-2中流體壓力降低，但由于點1的水頭高于管道1-2中的壓力，于是使點1處的流體產生向閥門C的流動，管道1-2中的壓力開始升高，這種壓力波以同要的速度向閥門C處傳播，當傳播到閥門C處后，壓力回升到穩定值H1。管道1-2呈收縮狀態。

由于磨擦以及流體和管壁的非完全彈性等作用，使振蕩發生阻尼，壓力波逐漸衰減，從而最終使流動消失。

在閥門C的另一例，點3將出現類似情景。但開始時是減壓波向閥門C下游管道傳播，液體汽化現象稱為氣穴或空穴。由于氣穴處是氣體而不是液體．而破壞水流的連續性．發生這種邊界條件變化，通常會使上游的液柱加速而下游液柱減速，從而使上游的液柱趕上下游的波柱，導致氣泡破裂、潰滅，或者當氣穴中的氣體被帶到下游壓強較大的區域時，發主氣穴的條件消失，也發生空泡的潰滅．在空泡潰滅的過程中，空泡潰滅水錘極大，可以大到足以破壞管子。

在管道中發生水錘現象后，任何一點的流速和壓力不僅與該點的位置有關，而且與時間有關，因而是非穩定流．在水錘現象發生的過程中，由于液體受到巨大壓強的作用，在計算中必須考慮液體的壓縮性和管壁的彈性變形，否則，將會導致與實際不符合的結果。

二、基本方程

熱水供熱網的水力瞬變可以用下面的一些對擬線性雙曲編微方程描述：

（1）

連續方程：

（2）

式中：H--測壓管水頭（mH2O）;t--時間，（S）;

a--水錘波傳播速度，（m/s）；g--重力加速度，（m/s2）;

A--管道橫截面積，（m2）；Q--管道流量，（m3/s）

x---計算點距起始點的坐標蹁，（m）f-管道沿程磨擦阻力系數；

D--管內徑，（m）

應用特征線解法可以將方程（1）和方程（2）變換成四個常微方程：

在變換原偏微議程的過程中，沒有作過常常近似，因此按方程（3）至方程（4）至方程（6）得到的角，就是原來方程（1）和（2）所確定的系統的解。C+、C-為兩組相容性方程，其中方程（4）和方程（6）為xt平面上的兩條特征線，方程（3）和（5）分別為在兩條特征線上成立的相容性方程。

把一根管子分成N段，每一段的長度為x，算出時步為t=x/a，當已知i-1點及i+1點的H和Q值時，可以沿特征線dx/dt=±a積分方程（3）和（5），并對磨擦項作一階近似可得到有限差分方程如下：

（7）

（8）

式中：

Qpd、Hpd--時刻t管道第i個計算截面的未知流量和測壓管水頭；

Qi-1、Hi-1--時刻t-t管道第i-1個計算截面的未知流量和測壓管水頭；

Qi+1、Hi+1--時刻t-t管道第i+1個計算截面的未知流量和測壓管水頭；

若已知t=0時刻管道的各計算截面的H和Q值，在任何一個內部網格交點;都可以利用方程組求出計算時刻的H和Q值。

需要注意的是，管網是由很多管段組成的，對所有的管道，時間步長的選取應當滿足庫朗相容性，必須把時間增量取成相等。

轉貼于 三、邊界條件

水錘產生的大兵團是由于邊界條件變化如某一泵上突然停電或閥門突然關閉等原因引起的。這里的關鍵是要給出連接管路兩端的邊界條件。下面逐各討論熱水供熱網中常見的邊界條件。

1.水泵

（1）正常工作的水泵

正常工作的水泵的特性，可以通過其特性曲線來確定，泵的曲線可以寫為；

（9）

式中：α1、α2--表征水泵特性的兩個系數；

H9--水泵的斷流水頭，（mH2O）

Hp1--水泵吸水端的測壓管水頭（mH2O）

Hp2--水泵出水端的測壓管水頭（mH2O）

將方程（9）和方程（7）、方程（8）聯立，可以求出流量為

（10）

式中：B1--水泵吸水管的計算常數；B2--水泵出水管的計算常數；

其它的水頭、流量值可以從相應的方程中求出。

（2）意外停泵

水泵意外停泵之后在慣性作用下繼續減速旋轉，當管道流速減小到零而開始倒流時，水泵在侄流情況下仍繼續減速正轉，直至轉速為零，之后還可能在反向壓力的作用下倒轉。因此，水泵的工作特性不能用某一恒定轉速下的水泵特性曲線表示，必須由水泵降速以至反向旋轉過程中各種不同轉速情況下的水泵特性曲線表示，即用水泵的全特性曲線表示。

根據相似準則，當泵的比轉速相同時，泵具有相同的全特性WH及WB。

令

（11）

其中

式中：下標R--代表額定值，H--揚程；Q--流量

T--軸轉矩，N--轉速

如果某臺泵的全特性曲線已知，那么就有α和v兩個未知量，可以通過水頭平衡方程和扭矩平衡方程，疊代求解v和α，得到每一時刻泵的動態參數作為邊界條件。

2．調節閥

如果有一個調節閥裝在已知管線內，對于正向流動可以得到閥門的邊界條件方程如下：

（12）

式中：H0--在初始穩定條件下，通過閥的流量為Q0時，閥門前后的水頭差。

腳標1--調節閥上游側的截面標號；

腳標2--調節閥下游側的截面標號；

方程（12）和方程（7）、（8）聯立時，可解得：

（13）

式中

同理，對于負向流動，閥門的邊界條件為

（14）

方程（14）、（8）聯立，可解得；

（15）

3．管道串聯節點

串了管為不同管徑的組合，對于壁厚、管材、坡度、管壁粗度不同的等直徑管道也同樣適用。

由連續性方程和串聯節點處壓力水頭相等的條件，可寫出串聯節點的邊界條件方程：

（16）

式中各參量右下角的第一個下標表示管子的序號，第二個下標表示管段節點的序號

聯立方程（16）和方程（7）、（8）可以求解得到：

（17）

式中B1、B2、R1、R2分別表示第一、第二根管子的計算常數。

4．分叉管道的聯結節點

分叉管道的聯結節點，若包略管道節點處的局部損失，可近似地看作各管道節點處的水頭相等，再使用連續性方程，建立其相應的邊界條件。

5．局部損失

在某些管路中，局部損失可能是水頭損失的重要部分，在一個串聯管道變徑節點處，方程（16）用下式代替：

（18）

聯立方程（18）和方程（7）、（8）可求解各未知變量。方程（18）中各符號的意義同前，ζ為節點出的局部阻力系數。

6．熱用戶

根據能量方程、孔口方程、連續性方程，建立其相應的邊界條件方程如下：

正向流動：

（19）

反向流動：

（20）

式中：S--熱用戶的阻力數，τ--閥門的相對開度；

H0--τ=1時，以Q0的流量流經閥門時，水力越度線的定常降落，（mH0）。

正向流動：

（21）

反向流動：

（22）

式中：

7．集中慣性元件

在主管和裝置間的短接頭、較長系統中的短管和管殼式水加熱器都可當作集中慣性元件來處理，認為管為非彈性的，其中的液體為不可壓的，瞬變分析時，認為這部分的彈性遠不及慣性重要，當液體介質為固體處理。

四、蒸汽空泡潰滅水錘

當在供熱系統中水錘引起的壓力降低到汽化壓力時，涉及到水、汽兩相流問題，因此變得更為復雜。本文不反注意力集中在兩相流的汽泡動力學上，只從"宏觀的"觀點來討論問題。認為汽穴使水汽分離，而在壓力升高時，被分離的水柱再度彌合，互相撞擊，形成壓力急驟上升。水柱分離及彌合現象的物理模型，基于以下的假設；

1．水柱分離后，兩水柱的截面與管軸線是垂直的，兩水柱間的空穴充滿蒸汽，其壓力等于水的汽化壓力．

2.水柱分離發生在管道分段的計計算截面上．

3．在瞬變期間，水中無空汽析出，因而其上錘的傳播速度，在連續流體的區域中是常數．

4．水柱在彌合后不殘留汽泡．

根據以上假設，計算蒸汽空泡潰滅水錘．在瞬變計算過程中，當任何一個。截面等于或小

于汽化壓力時，該截面的空穴可以按質量守恒原理生成或消失。假設在時間步長t流入截面的平均流量是Qpn，流截面的平均流量是Qp，那么空穴的體積為

(23)

所求空穴的體積是從開始生水柱分離的時間內，每一時間間隔t求代數和，進行組加．在空泡消失那一時刻，兩水柱技發生撞擊，產生空泡潰滅，壓力將劇烈上升；這時的壓力可用剛性水錘理論來計算．將兩段水柱視作剛體并忽略管道的摩擦阻力損失，動能全部轉化成壓能，水頭的升高可由下式計算：

(24)

因此，在產生蒸汽空泡前和空泡潰滅后，都將視作連續的流體．采用前面所述的常規的特征線進行計算，而一旦產主蒸汽空泡后，就將該截面視作新的特殊邊界--"水柱分高"邊界點，按照本柱分離的數學模型計算．

五、軟件和應用

根據上述的水錘計算數學模型，編制出熱水供熱系統水錘計算軟件．該軟件具有如下功能：

1．模擬供熱系統某閥門關閉、開啟或調節開度時熱網的瞬變工況；

2；模擬停電等原因引起的水泵故障時的瞬變工況。

3．模擬上述幾種事故各種組合形式下的熱網瞬變工況．

根據模擬的結果可以分析供熱系統在熱負荷變化時，在閥門調節時，以及水泵故障等情況下的動態變化趨勢，發現可能引起系統損壞的設計和運行工況，論證設計的可行性，確定調節動作的安全性，為系統設計、為制定系統水錘保護措施提供依據．

為檢驗計算數學模型的合理性，應用該軟件對北京某大型熱水供熱系統進行了可能出現的十一種瞬變工況的模擬計算．計算結果從物理上看合理、正確，與某國咨詢公司對同一系統的計算結果相比較；除在出現蒸汽汽穴現象時，咨詢公司的計算結果有錯誤而得到糾正外，其它的計算都吻合較好．表明本計算數學模型接近實際，軟件可用于實際工程的模擬計算和分析．

參考文獻

1.《瞬變交流》，清華大學流體傳動與控制教研組譯．水利電力出版社1983

2．M·H·Chaudy:AppliedHydraulictransients，N.Y.NanNosterandReinhold，1979

篇10

關鍵詞：供熱管網；優化設計；模型

中圖分類號： TK114 文獻標識碼：A

隨著城市建設規模的擴大和供熱用戶的不斷增加，集中供熱已成為城市供熱的主要發展方向之一。進行城市集中供熱管網的優化研究，不但對節約投資，降低供熱能耗，提高企業效益等有重要意義，而且是實現供熱安全可靠的重要環節。

熱能輸送管網的參數選擇，是進行熱網優化的重要環節之一。而供熱管網的直徑選取則是其中的主要問題。輸送熱能的載熱體，在滿足用戶需要的條件下，當其流速增大，管道直徑就可以小些，因而減少了投資和散熱量，管網直徑越小，輸送阻力越大，動力消耗的費用就越大；反之，管徑越大，輸送阻力越小，動力消耗的費用越小，但基建投資就越大。所以，必然存在一個最優管徑，即最經濟管徑，在這種情況下，基建投資和動力消耗等費用和最小。而傳統的經濟管徑法常用于粗算管網直徑，存在一定缺陷；清華模型相對比較完善，但解法繁瑣。針對上述問題，本文從經濟最優化的角度建立改進的供熱管網參數優化模型，并采用簡便實用的優化計算方法，通過實際工程分析計算，驗證了本方法的可行性。

1數學模型

由于供熱系統優化的數學模型是非線性規劃問題，而目前還沒有求解該問題的成熟解法，因此需要對經典模型進行變換以便求解。

1.1基本公式

二次往熱水管網中，內徑、水流量 、設計熱負荷的關系：

式中：C-水的比熱；

tng-熱水網設計供水溫度；

tnh-熱水網設計回水溫度；

1-管壁絕對粗糙度；

ρ1-水的密度；

R1 -熱水網的比摩阻。

1.2熱水網費用

管網費用包括：管網建設投資與折舊、介質動力消耗費用與熱網散熱損失。

1.2.1管lj初投資

式中：σ-投資效果系數；

a1，b1-管網造價函數回歸系數。

1.2.2管段lj的年折舊費

式中：r-管網年折舊率；

ρ-投資固定資產形成率。

1.2.3輸送單位熱負荷的動力消耗費用

式中：ld1（lj）-管段lj的局部阻力當量長度（米）；

ηxb-循環水泵效率；

Hg1-全年供暖小時數；

pd-工業用電價格（元/千瓦）。

1.2.4輸送單位熱負荷的動力消耗費用

式中：k-傳熱系數；

管道附件局部熱損失系數；

采暖期室外平均溫度；

熱價（元/千瓦）。

1.2.5輸送單位熱負荷，熱水管網部分的年計算費用

1.3管網參數優化模型

為使管網的建設投資和動力消耗費用最小，管網的直徑應滿足下面目標函數，

即熱水管網參數優化目標函數：

Min

該供熱管網管徑優化問題是無約束非線性規劃問題，本文采用牛頓搜索法進行求解。

2 應用舉例

某供熱管網參數如下：

（1）供回水溫度130/90，室內采暖計算溫度為18℃，室外平均溫度-11℃；

（2）供熱系統回收年限8年，投資效果系數0.125；

（3）管網造價回歸系數

（4）管網年折舊率3%；

（5）投資固定資產形成率0.95；

（6）循環水泵效率75%；

（7）供暖天數136天，用電價格0.45元/度；

（8）管道傳熱系數0.8。

根據優化模型，通過Matlab編寫優化程序，確定各管段最優管徑。具體計算結果如表1、表2。

結語

通過管網優化模型計算結果可知：

（1）管網初投資減少，年折舊費用相應降低；

（2）管網熱力消耗費用也有所較少；

（3）管網年總費用比優化前減少了5.1%；

（4）本管網規模較小，經濟效益也較小，但優化潛力較大。

（5）從能量經濟學的基本原理出發，提出新的較為簡便的熱水管網模型，并對該模型采用牛頓法求解。

參考文獻

[1]沈幼庭.熱力系統及設備優化[M].機械工程出版社.1985.

[2]劉麗莉.供熱系統優化規劃研究[M].系統工程.1998.