河北建筑工程学院 河北张家口 075000
摘要：本文通过利用基于平衡系数法的智能控制水力平衡调节仪，针对目前供热管网系统水力不平衡现象，研究内蒙某地区直连供热系统的温度、水力状况，对整个系统进行测控调整，水力失调现象得到很大改善，减少了能源的不必要浪费，有很大的社会和经济效益，对于此新型水力平衡调节仪推广使用有很大价值。
关键字：直连供；水力失调；智能控制；平衡系数法
Research on Operation of Direct Heating Operation Based on Balance Coefficient Method
Chen Zhonghai，Zhang Hanzhi，Li Xin，Tian Haichuan，
Guo Huanli，Liu Zhongfeng，Mei Jiajie，Gao Xuliang
( Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering, Zhangjiakou, Hebei Province, 075000, China)
Abstract：In this paper, the intelligent control of hydraulic balance controller based on the balance coefficient method is used to study the temperature and hydraulic conditions of the direct heating system in an area of Inner Mongolia for the current hydraulic imbalance of the pipe network system. The imbalance phenomenon has been greatly improved, unnecessary waste of energy has been reduced, and there has been great social and economic benefits. It is of great value to promote the use of this new type of hydraulic balance regulator.
Key words：direct supply; The hydraulic imbalance; Intelligent control; Balance coefficient method
0引言
目前，我国在集中供热方面的节能降耗做了大量的工作，但热能的浪费仍然很严重。但随着人们对供热领域的认识及发展，集中供热直连供系统供热普遍得到了使用，这种系统早期发展缓慢，是由于缺乏热网水力平衡设备及监控系统，以及一次网对高温水的要求。随后，供热技术的发展与管网控制设备的应用，使其在供热领域有了越来越广泛的应用。然而，在直连供系统中普遍存在着水力失调现象，这一直是困扰专家及技术人才的很大难题。室外管网的水力失调造成管网近热远冷，严重影响了末端用户的供热质量，而且增大了供热成本，造成能源的巨大浪费[1]。本文针对内蒙某地区的集中供热系统出现的水力不平衡现象进行改善，取得非常好的效果，最大程度减小了能源的不必要浪费。
1工程概况及问题
内蒙某旗桥北区总建筑面积大约22万平方米，其中底商热负荷比较大，层高约3.5米，二层基本不做保温，面积约占7万平米，其余住宅楼大约5-6层保温建筑，住宅楼和底商的热耗比约为2.4。其供热系统为锅炉房直连供，无换热站，锅炉房本体为两台20吨循环硫化床。最冷天供回水温度为60℃-45℃，供热半径最大为1.2公里。由于采用直连供系统，阻力比较大，采用回水式系统开旁通，管网总流量在1400吨，旁通量800吨。室外管网分三大主干路，一路管径DN400，另两路管径DN350。其供热管网结构严重不合理，底商直接在主干管开口，近端流量是远端流量的10倍，最大相差18倍，造成近端用户屋内过热、开窗浪费，而远端用户经常放水浪费，用户投诉上访频繁。近远端用户都非常不满地同时热能和设备浪费严重[2]。
2测试与调控
2.1测控原理介绍
主要利用以无线数传模块和 GRPS DTU 相结合的方式实现复杂地形管道流量无线无盲区采集，以基于双冲量超声波流量计的“平衡系数法”为核心控制策略，以 3G 平板电脑为控制器和人机界面的一种双冲量无线智能水力平衡调节仪[2]。
双冲量无线智能水力平衡调节仪原理基于平衡系数法，调节的原则是：从后到前，分级调节。以任意两个支路间平衡调节为例：在电脑人机界面上首先进行参数设定（选择管径，然后输入末端以及前端建筑面积），用两个外夹探头超声波流量计测量两个支路的实际流量，流量信号由GRPS模块无线传送到笔记本电脑上，由电脑自动进行热力计算、水力计算和智能平衡判断，当调整阀门到合适位置时，人机界面上指针处于中心位置即代表一个支路调整完成[2]。双冲量无线智能水力平衡调节仪原理及流程如图1。
如图1所示，10月30日、11月30日、12月30日、1月30日22：00的各用户室内外温度变化曲线。调平前，各用户室温未达设计温度，但有部分用户室温过高，其原因是由于水力失调造成用户流量参差不齐，使户内温度过高或过低。调平后如图1，10月-1月夜晚的室外平均最高温度-10℃，最低温度-20℃，其用户室内平均温度控制在20℃左右，从而保证了热用户的需求。
调整前，三大支路中其中支路1、2流量过大，支路3流量太小温度太低，通过对总流量的调平及对循环泵频率的调节，支路1、2、3流量达到平衡状态，并且满足流量要求。在对循环泵变频调节时，关键是找到合适的系统工作点同时结合泵的特性设定变频调节参数，而且设定下限频率很有必要，低于一定频率泵的效率会偏离最佳工作点很多，实际单耗上升，且对电机也会产生一定的影响，综合考虑以上因素，本次调节设定频率为45Hz，上下限为50Hz-32Hz。
一次调整完毕，在对系统观察的几天里阳光小区的其中几栋住宅楼发生了不热现象，室内温度只有15℃，在对其二次调节的过程中发现发生其不热现象的的主要原因不是水力失调，二次调整完成，改善不是很大。其主要原因还是小区庭院管网结构布置不合理，由于后来的楼房建设，其庭院管网没有改变，还是延续以前的管网结构，导致流量不足，温度下降。了解主要原因，对小区内整个管网进行了测试调控，最大可能使小区流量增加，比较好的改善了小区几栋楼房的温度情况，用户得到满意，等待明年重新对管网进行设计调整。
通过对内蒙地区管网的调节与观察，共调试供热面积20多万平米，以最低的成本解决了热力公司的管网水力失调问题，消除了因水力失调问题造成的远冷近热、收费难，热用户投诉高、设备利用率低和热能浪费的现象，其经济效益显著，用户投诉率由原来的60%降到了10%，收费率大大提升，设备利用率大幅上升。以原来低水平的供热投资，足以达到良好的效果，体现了此次对内蒙地区供热管网调平的重要性，达到了节能降耗的效果。
4结论
对于目前的直连供热系统，由于其没有设置换热站，而直接对热用户进行供热，体现目前直连供热系统的优势，避免了热能的二次浪费。但此系统在设计时往往设备选型偏大，管网结构设计不合理，很容易出现管网不平衡现象。所以本文通过对内蒙某地区供热管网的调控，应用智能调控水力平衡设备，对其温度状况及流量状况的分析、调整，内蒙地区水力失衡状况得到大大改善，各建筑用户的水力失调度控制在正负10%以内，很大程度解决了管网水力平衡问题，减少了能源不必要的浪费，以低成本运行，有很高的经济效益和社会效益。对于此次设备的推广使用具有很大的价值。
参考文献
[1]单绪宝，李德英．供热系统室外管网水力失调相关问题探讨[J]．区域供热，2013(04)：54-57.
[2]田海川，牛建会，杨桂春．无线智能双冲量超声波水力平衡调节仪研究[J]．中国测试,2014
，40(05)：119-121.
[3]林家骅．锅炉双冲量水位自动调节[J]．无机盐工业，1980（4）：30-32.
[4]贺平，孙刚．供热工程[M]．北京：中国建筑工业出版社，1993：133-167.
论文作者:陈忠海,张含芝,李鑫,田海川,郭焕丽,刘忠峰,孟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/19
标签：水力论文; 管网论文; 流量论文; 内蒙论文; 用户论文; 系统论文; 冲量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;