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【摘要】供暖外网水力失调的问题历来以久，解决方法很多，但在实际的情况中，由于资金、环境、技术等各方面的限制，在很多集中供热小区仍存在这样的问题。本文作者结合自己从事的相关工程经验对此进行了分析和介绍。
【关键词】供热外网；水力失调；调节方法
【 abstract 】 the heating hydraulic disorders has always net with long, solve many methods, but in actual cases, the capital, environment, technology and so on various aspects the limitations in many central heating area still has such a problem. The author, based on his experience in related engineering at analysis and introduce.
【 key words 】 heating the nets; Hydraulic misadjustment; Regulation method
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
引言
就我国目前的经济状况而言，还不能采用世界先进技术和先进设备，而只能采用那些较为经济的设备和适合我国具体情况的集中供热方式。即把原有分散采暖系统，通过某种方式，直接或间接地连结在一起，形成一个较大的集中采暖系统。然而，这样做却给热网水力工况的正常运行带来了麻烦。因为供热管网如果没有稳定的水力工况就不能保证用户的正常采暖需要，使各用户会出现冷热不均，因此有的用户有意见，对集中供热的优越性也产生怀疑。所以，保证水力工况的稳定是集中供热系统运行中的重要组成部分。
一、水力失调现象
1．1水力失调概念与类型
热水供热系统中各热用户的实际流量与设计流量之间的不一致性，称为该热用户的水力失调，水利失调可以用热用户实际流量和设计流量的比值来衡量供热系统水利失调的程度，即
（1）
式中：x为水力失调度；Vs为热用户实际流量，m3／h；Vg为热用户设计流量，m3／h。
当水力失调度等于l时，供热系统便处于热平衡状态；水力失调度偏离l越大，供热系统水利失调越严重。水利失调一般分为一致失调和不一致失调，一致失调是指各热用户水力失调度都大于或都小于l；不一致失调是指热用户水力失调度有的大于1，有的小于l，未进行热平衡调试的供热系统多为不一致失调。在一致失调中又分为等比失调和不等比失调，所有热用户的水力失调度都相等称为等比失调，反之称为不等比失调。
1.2 水利失调形成的原因
(1)受热源设备的限制，供给的压力不足，或者因为系统的循环水量超过原设计值，使循环水泵的供给压力下降，导致水力失调。
(2)管网设计不合理，或者管网堵塞造成系统的压力损失过大，超出了热源设备所提供的压力，导致水力失调。
(3)热网失水严重，超过了补水设备的补水能力，系统因缺水而不能维持需要的压力，导致水力失调。
(4)系统缺少合理分配水量的手段，为解决末端用户不热的问题而加大循环水量，因而增加了管网的压力损失造成系统压力不足，导致水力失调。
(5)供热管网新接入热用户或停运部分热用户，全网阻力特性改变，导致水力失调。
(6)热用户室内水力工况改变，比如随意增减散热器或开关阀门等，导致水力失调。
(7)随意调整网路分支阀门或用户入口阀门，导致水力失调。
二、调节方案的确定
2 1理论依据
从整个供热系统分析来看，流量分配不平衡体现在有的网路流量分配过大，有的网路流量分配不够。在热水网路中，水的流动状态大多处于阻力平方区内，因此流体的压降与流量的关系是遵循二次幂规律变化的．可用下式表示：
△P=R(L+L d)=SG2，即：G=(△P／S)/12，……… (1)
式中：△P——网路各管段的压降；
R——每米管段的沿程损失(比摩阻)；
L——管道实际长度；
L d——管道当量长度；
G——网路各管段的流量；
S——管段通过单位流量时的压降。它只和管段的管径d、长度L、管道内壁绝对粗糙度K以及管段局部阻力长度b的大小有关。对于并联管道，总流量为各并联管段分流量之和，即
……… (2)
将(1)式代入(2)式得：
又由于：△P=△P1=△P2=……△Pn
所以在并联管段上，各分支管段中流量是按其阻力平方根的倒数进行分配的。
从以上基本原理可以看出，当并联管段中各分支管段的阻力状况(即s值)不变时，网路总流量在备分支管段中的分配比例不变，网路总流量增加多少倍，各分支管段的流量增加多少倍。当任一支管段的阻力状态(即s值)发生变化时，网路总阻力必然随之变化，而且网路总流量在各分支管段的分配比例也将相应变化。
从上述理论分析中可以看出．增加流量分配不够管线的流量有2种方法：①增加网路总循环水量，相应的流量分配不够的管线流量也将增加。但这种方法是不科学、不经济的。增加网路总循环水量相应地就要增大循环泵的电机功率，耗电量就会增加，而流量分配超过的管线也相应增大了流量，增大了热能的浪费．带来了经济上的损失。②人为迫使任一管线的阻力状况(即s值)发生变化，使得各支管路流量分配比例发生变化，从而达到平均分配流量的目的。由于各支管线已经形成，管线长度、绝对粗糙度均已固定不变，所以只能采取增加或减少局部阻力的办法来改变s值。
2.2 解决水平失调的实施方法
（1）不改变现有的循环水总量及供回水温度、压力，重新分配流量，使得实际输出的热量尽可能在用户平均分配。具体方法如下：以热力站总循环水量除以总供热面积，计算出单位供热面积所需的平均流量，即单位面积流量，然后用计算出的单位面积流量分别乘以每个支线、每栋住宅楼的供热面积，计算出每条支线、每栋楼的所需流量(理想流量)。
由于现有外网在运行过程中阀门大多数处于全部开启状态，所以在调节过程中，我们采用了以关小阀门开启度来改变阻力系数的方法。具体做法是首先调节各支线流量，用超声波流量测量仪测出各支线的实际流量后，将流量分配过大的支线阀门关小，直到理想流量的90％～95％，由于改变了支线的s值，热力站总循环水量也相应地随之减少。根据近几年来的实际经验，在调节中我们预留5％-10％的流量变化量。调节好各支线的流量后，从各支线的始端依次向来端调节。由于始端用户实际流量一般都大于理想流量，且增大阻力系数后总流量也相应减少，所以在调节中，除了关小始端用户阀门以达到理想流量外，我们还按理想流量扣减5％～10％，支线中间用户理想流量扣减额视其楼栋大小、进户管网情况相应减少，至末端用户按理想流量调节。这样，可使在末端调节完后各用户实际流量基本符合理想流量要求，从而达到一次调节成功的目的。
（2）在保证供热效果的同时，降低单位循环水量。通过几个采暖期的外网水力工况水平调节工作，我们发现很多热力站的单位循环水量都大大超过设计值，见表1。
表1部分热力站的循环水量
从表l可以看出，几个热力站的单位循环水量都超过设计值[2.2kg/(m2h)—kg/(m2h)]很多。从这个现象可以看出，单位循环水量的增大，说明循环水泵选型不当、开机率过高、浪费严重。因此我们在部分热力站开展了，降低单位循环水量，减少电量消耗的调节工作。
三、供热外网调节中需要解决的问题
3.1 循环水泵选型不合理，单位循环水量过大
在外网调节中发現，热力站的单位循环水量普遍都在3.0kg/(m2h)—5.0kg/(m2h)，高的达到8.0kg/(m2h)以上，超过设计值很大，水泵的开机率也很高。其原因一是习惯采用大流量低温差运行方式；二是水泵的扬程选择过高，造成扬程富裕，而富裕的扬程又转变成了流量的增加，加之水泵进出口阀门全部开启，这样就极大地浪费了能源，同时又造成了设备的浪费、日常费用增加。这个问题应逐步加以解决。
3.2 进户装置不全，阀门调节性差
在外网调节中发现，外网进户装置中一般只有供回水压力、温度仪表，基本没有安装流量、热量计量仪表，阀门也大多是闸板阀、截止阀，开启不灵活，而且调节性能很差，所以在外网运行中大都是全部开启，造成了水力工况水平失调．形成了常年低温户。为了使外网运行正常．就必须在外同中安装调节阀、平衡阀。在外网调节中，我们对调节阀进行了流量调节性能测试，其流量调节指示数值误差均在1％左右，可以起到随时按量调节的作用。
3.3 调节意识差，缺乏调节技术人才
在外网调节中发现，大多数基层技术人员和工人不掌握外网调节的必要知识．外网在运行中基本上不调节，这也是供热外网水力工况失调的重要原因之一。因此，有必要培养一批技术人员专门从事此项工作，以便真正地解决外网水力工况失调问题。
另外，由于供热外网设计不合理，加之进户装置不全，大部分安装的都是闸板阀，不能随时调节，所以普遍存在的问题是邻近热力站的用户室温过高，而距离越远的，其室温越低，末端用户室温往往达不到室温标准。对这个问题，过去直想用加大循环水量的办法解决，但结果都是事与愿违。要想从根本上解决问题．只能在外网水力工况调节上下功夫。
参考文献
【1】韦亚仙：城区供热外网设计[J]. 科学时代（上半月），2010(11).
【2】李德英：供热工程[M]．北京：中国建筑工业出版社,2004．
【3】徐伟，邹瑜：供暖系统温控与热计量技术[M]．北京：中国计划出版社，2000．
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】供热外网；水力失调；调节方法
【 abstract 】 the heating hydraulic disorders has always net with long, solve many methods, but in actual cases, the capital, environment, technology and so on various aspects the limitations in many central heating area still has such a problem. The author, based on his experience in related engineering at analysis and introduce.
【 key words 】 heating the nets; Hydraulic misadjustment; Regulation method
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
引言
就我国目前的经济状况而言，还不能采用世界先进技术和先进设备，而只能采用那些较为经济的设备和适合我国具体情况的集中供热方式。即把原有分散采暖系统，通过某种方式，直接或间接地连结在一起，形成一个较大的集中采暖系统。然而，这样做却给热网水力工况的正常运行带来了麻烦。因为供热管网如果没有稳定的水力工况就不能保证用户的正常采暖需要，使各用户会出现冷热不均，因此有的用户有意见，对集中供热的优越性也产生怀疑。所以，保证水力工况的稳定是集中供热系统运行中的重要组成部分。
一、水力失调现象
1．1水力失调概念与类型
热水供热系统中各热用户的实际流量与设计流量之间的不一致性，称为该热用户的水力失调，水利失调可以用热用户实际流量和设计流量的比值来衡量供热系统水利失调的程度，即
（1）
式中：x为水力失调度；Vs为热用户实际流量，m3／h；Vg为热用户设计流量，m3／h。
当水力失调度等于l时，供热系统便处于热平衡状态；水力失调度偏离l越大，供热系统水利失调越严重。水利失调一般分为一致失调和不一致失调，一致失调是指各热用户水力失调度都大于或都小于l；不一致失调是指热用户水力失调度有的大于1，有的小于l，未进行热平衡调试的供热系统多为不一致失调。在一致失调中又分为等比失调和不等比失调，所有热用户的水力失调度都相等称为等比失调，反之称为不等比失调。
1.2 水利失调形成的原因
(1)受热源设备的限制，供给的压力不足，或者因为系统的循环水量超过原设计值，使循环水泵的供给压力下降，导致水力失调。
(2)管网设计不合理，或者管网堵塞造成系统的压力损失过大，超出了热源设备所提供的压力，导致水力失调。
(3)热网失水严重，超过了补水设备的补水能力，系统因缺水而不能维持需要的压力，导致水力失调。
(4)系统缺少合理分配水量的手段，为解决末端用户不热的问题而加大循环水量，因而增加了管网的压力损失造成系统压力不足，导致水力失调。
(5)供热管网新接入热用户或停运部分热用户，全网阻力特性改变，导致水力失调。
(6)热用户室内水力工况改变，比如随意增减散热器或开关阀门等，导致水力失调。
(7)随意调整网路分支阀门或用户入口阀门，导致水力失调。
二、调节方案的确定
2 1理论依据
从整个供热系统分析来看，流量分配不平衡体现在有的网路流量分配过大，有的网路流量分配不够。在热水网路中，水的流动状态大多处于阻力平方区内，因此流体的压降与流量的关系是遵循二次幂规律变化的．可用下式表示：
△P=R(L+L d)=SG2，即：G=(△P／S)/12，……… (1)
式中：△P——网路各管段的压降；
R——每米管段的沿程损失(比摩阻)；
L——管道实际长度；
L d——管道当量长度；
G——网路各管段的流量；
S——管段通过单位流量时的压降。它只和管段的管径d、长度L、管道内壁绝对粗糙度K以及管段局部阻力长度b的大小有关。对于并联管道，总流量为各并联管段分流量之和，即
……… (2)
将(1)式代入(2)式得：
又由于：△P=△P1=△P2=……△Pn
所以在并联管段上，各分支管段中流量是按其阻力平方根的倒数进行分配的。
从以上基本原理可以看出，当并联管段中各分支管段的阻力状况(即s值)不变时，网路总流量在备分支管段中的分配比例不变，网路总流量增加多少倍，各分支管段的流量增加多少倍。当任一支管段的阻力状态(即s值)发生变化时，网路总阻力必然随之变化，而且网路总流量在各分支管段的分配比例也将相应变化。
从上述理论分析中可以看出．增加流量分配不够管线的流量有2种方法：①增加网路总循环水量，相应的流量分配不够的管线流量也将增加。但这种方法是不科学、不经济的。增加网路总循环水量相应地就要增大循环泵的电机功率，耗电量就会增加，而流量分配超过的管线也相应增大了流量，增大了热能的浪费．带来了经济上的损失。②人为迫使任一管线的阻力状况(即s值)发生变化，使得各支管路流量分配比例发生变化，从而达到平均分配流量的目的。由于各支管线已经形成，管线长度、绝对粗糙度均已固定不变，所以只能采取增加或减少局部阻力的办法来改变s值。
2.2 解决水平失调的实施方法
（1）不改变现有的循环水总量及供回水温度、压力，重新分配流量，使得实际输出的热量尽可能在用户平均分配。具体方法如下：以热力站总循环水量除以总供热面积，计算出单位供热面积所需的平均流量，即单位面积流量，然后用计算出的单位面积流量分别乘以每个支线、每栋住宅楼的供热面积，计算出每条支线、每栋楼的所需流量(理想流量)。
由于现有外网在运行过程中阀门大多数处于全部开启状态，所以在调节过程中，我们采用了以关小阀门开启度来改变阻力系数的方法。具体做法是首先调节各支线流量，用超声波流量测量仪测出各支线的实际流量后，将流量分配过大的支线阀门关小，直到理想流量的90％～95％，由于改变了支线的s值，热力站总循环水量也相应地随之减少。根据近几年来的实际经验，在调节中我们预留5％-10％的流量变化量。调节好各支线的流量后，从各支线的始端依次向来端调节。由于始端用户实际流量一般都大于理想流量，且增大阻力系数后总流量也相应减少，所以在调节中，除了关小始端用户阀门以达到理想流量外，我们还按理想流量扣减5％～10％，支线中间用户理想流量扣减额视其楼栋大小、进户管网情况相应减少，至末端用户按理想流量调节。这样，可使在末端调节完后各用户实际流量基本符合理想流量要求，从而达到一次调节成功的目的。
（2）在保证供热效果的同时，降低单位循环水量。通过几个采暖期的外网水力工况水平调节工作，我们发现很多热力站的单位循环水量都大大超过设计值，见表1。
表1部分热力站的循环水量
从表l可以看出，几个热力站的单位循环水量都超过设计值[2.2kg/(m2h)—kg/(m2h)]很多。从这个现象可以看出，单位循环水量的增大，说明循环水泵选型不当、开机率过高、浪费严重。因此我们在部分热力站开展了，降低单位循环水量，减少电量消耗的调节工作。
三、供热外网调节中需要解决的问题
3.1 循环水泵选型不合理，单位循环水量过大
在外网调节中发現，热力站的单位循环水量普遍都在3.0kg/(m2h)—5.0kg/(m2h)，高的达到8.0kg/(m2h)以上，超过设计值很大，水泵的开机率也很高。其原因一是习惯采用大流量低温差运行方式；二是水泵的扬程选择过高，造成扬程富裕，而富裕的扬程又转变成了流量的增加，加之水泵进出口阀门全部开启，这样就极大地浪费了能源，同时又造成了设备的浪费、日常费用增加。这个问题应逐步加以解决。
3.2 进户装置不全，阀门调节性差
在外网调节中发现，外网进户装置中一般只有供回水压力、温度仪表，基本没有安装流量、热量计量仪表，阀门也大多是闸板阀、截止阀，开启不灵活，而且调节性能很差，所以在外网运行中大都是全部开启，造成了水力工况水平失调．形成了常年低温户。为了使外网运行正常．就必须在外同中安装调节阀、平衡阀。在外网调节中，我们对调节阀进行了流量调节性能测试，其流量调节指示数值误差均在1％左右，可以起到随时按量调节的作用。
3.3 调节意识差，缺乏调节技术人才
在外网调节中发现，大多数基层技术人员和工人不掌握外网调节的必要知识．外网在运行中基本上不调节，这也是供热外网水力工况失调的重要原因之一。因此，有必要培养一批技术人员专门从事此项工作，以便真正地解决外网水力工况失调问题。
另外，由于供热外网设计不合理，加之进户装置不全，大部分安装的都是闸板阀，不能随时调节，所以普遍存在的问题是邻近热力站的用户室温过高，而距离越远的，其室温越低，末端用户室温往往达不到室温标准。对这个问题，过去直想用加大循环水量的办法解决，但结果都是事与愿违。要想从根本上解决问题．只能在外网水力工况调节上下功夫。
参考文献
【1】韦亚仙：城区供热外网设计[J]. 科学时代（上半月），2010(11).
【2】李德英：供热工程[M]．北京：中国建筑工业出版社,2004．
【3】徐伟，邹瑜：供暖系统温控与热计量技术[M]．北京：中国计划出版社，2000．
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。