太原市热力公司  高海旺

       摘要：介绍了热水供热系统中水力工况失调的多种现象，并对其原因进行了定性分析。

       关键词：供热系统   水力工况    水力失调 

1 引言

       热水供热系统中往往会由于设计、施工、改建、扩建和调节等原因，使网路中流量分配与热用户所需流量不均匀，因而造成各热用户的供热量不符合要求，使热用户或供热房间出现冷暖不均的热力失调现象。

       一个集中供热系统，特别是一个大的集中供热系统，要实现稳定运行和均衡供热的基本条件是保证管网的水力平衡。目前一些供热系统中存在的工作压力不能满足需要，热力站不能获得需要的压差，部分用户不热，或者前端用户压差高，流量超过设计值，而末端压差不足，流量低于设计值，因而造成近端用户过热，远端用户不热的问题。

2 造成水力工况失调原因的分析

       造成系统水力工况不平衡的原因是多方面的，下面将常见的几种分析如下：

       ① 恒压点压力变化

       水泵型号、管网阻力系数均未发生任何变化。系统流量未有变化，即无水力失调现象，因此水压图形状不变，只是随恒压点压力变化而沿纵坐标轴上下整体平移。如图1所示。图中虚线代表原水压图，实线代表变动后的水压图。此时流量无变化，但系统压力却变化很大，可能造成水压不能满足系统运行的基本要求。

      ② 循环泵出口阀门关小

如图2所示某一热水供热系统当关小循环泵出口处阀门时，网路的总阻力数增大，总流量将减小（为了便于分析，假定网路循环泵的扬程不变）。由于热用户1至5的网路干管和用户分支管的阻力数没有改变，因而各热用户的流量分配的比例也不变，即都按统一比例减小。网路产生一致的等比失调。工况变化后网路的水压图如图3所示。图中虚线为正常工况下的水压图，实线代表循环泵出口阀门关小后的水压图。由于各管段的流量均减小，因而实线的水压曲线比原来的水压曲线变得平缓一些。各热用户的流量是按统一比例减小的。因而，各热用户的资用压差也是按相同的比例减小，造成流量按相同比例减少。

③ 供热系统某一用户阀门开大

如图2所示某一热水供热系统，当某一用户如用户3阀门开大时，水压图的变化如图4所示，图中虚线代表正常工况下的水压图，实线代表工况变化后的水压图。当用户3阀门开大，则系统的总阻力数减少，系统总流量增加。Ⅰ管段动水压线变陡，1用户资用压头减小，流量也减小。Ⅱ干管流量增大，水压线变陡，2用户资用压头减小，流量减小。Ⅲ干管的流量增加最多，水压线斜率最陡，3用户流量增加。在3用户之后，4、5用户的流量将成比例地减小，Ⅳ、Ⅴ干管水压线变得平缓一些。根据分析，3用户阀门开大后，只有3用户流量增大，系统其他用户流量都将减小。3用户以后的各用户流量成一致的等比失调。3用户以前各用户流量成一致不等比失调，离3用户越近的用户，水力失调度越大。

        如果3用户阀门关小，水利工况的变动有类似情况，不同的是3用户的流量减小，其他用户流量增加。其他用户的阀门的开大和关小，其变动水力工况也可通过类似的定性分析。

④ 供热系统某一用户阀门关闭

如图2所示某一热水供热系统，当一用户如用户3阀门关闭时，水压图的变化如图5所示，图中虚线代表正常工况下的水压图，实线代表工况变化后的水压图。当3用户阀门关闭，则系统总阻力数增加，系统总流量减小。从热源到用户3之间的供水和回水管的水压线将变得平缓一些，如假定网路水泵的扬程不变，在用户3处供回水管之间的压差将会增加，用户3处的作用压差增加相当于用户4和5的总作用压差增加，因而使用户4、5的流量按等比例增加，并使用户3以后的供水管和回水管的水压线变得陡一些。

在整个网路中，除用户3以外的所有热用户的作用压差和流量都会增加，出现一致失调。对于用户3后面的用户4和5，是一致等比失调。对于用户3前面的热用户1和2，是一致不等比失调。

⑤ 供水干管上阀门关小

如图2所示某一热水供热系统，当干管上阀门如阀门c关小时，水压图的变化如图6所示，图中虚线代表正常工况下的水压图，实线代表工况变化后的水压图。当干管上阀门节流，则系统总阻力增加，系统总流量减小。供水和回水管的水压线将变得平缓一些，并且供水管水压线将在c点出现一个急剧的下降。

水力工况的这个变化，对于阀门c以后的用户3、4、5，相当于本身阻力数未变而总的作用压力却减小了，同时流量也按统一比例减小，出现一致等比失调。对于阀门c以前的用户1、2，可以看出用户流量将按不同的比例增加，它们的作用压差都有增加但比例不同，这些用户将出现一致不等比是失调。

对于全部用户来说，流量有增有减，整个网路的水力工况就发生不一致水力失调。

⑥ 热水网路未进行初调节

由于网路近端热用户的作用压差很大，在选择用户分支管路的管径时，又受到管道内热媒流速和管径规格的限制，其剩余作用压头在用户分支管路上难以全部消除。如网路未进行初调节，前端热用户的实际阻力数远小于设计规定值，网路总阻力数比设计的总阻力数小，网路的总流量增加。位于网路前端的热用户，其实际流量比规定流量大得多。网路干管前部的水压曲线，将变得较陡。而位于网路后部的热用户，其作用压头和流量将小于设计值。网路干管后部的水压曲线将变得平缓一些。由此可见，热水网路投入运行时，必须很好地进行初调节。

⑦ 用户增设加压泵

在热水网路运行时，由于种种原因，有些热用户或热力站的作用压头会出现低于设计值，用户或热力站的流量不足。在此情况下，用户或热力站往往要求增设加压泵，可设在供水管或回水管上。

下面定性地分析某一热水供热系统如图2，在用户增设加压泵后，如用户3回水管上装设一加压泵b，整个网路水力工况变化的状况，如图7所示。图中虚线代表未增设加压泵之前的水压曲线，用户3未增设加压泵b时的作用压头为△P_BE，低于设计要求。增设加压泵后，可以视为在热用户3及其支线上（管段BE）增加了一个阻力数为负值的管段，其负值的大小与水泵工作的扬程和流量有关。由于在热用户3上的阻力数减小，在所有其他管段和热用户未采用调节措施，阻力数不变的情况下，整个网路的总阻力数必然相应减小，则热网总流量增加。热用户3前的干线AB和EF的流量增大，动水压曲线变陡，用户1和2的资用压头减少，呈非等比失调。热用户3后面的热用户4和5的作用压头减少，呈等比失调。整个网络干线的水压曲线如图7所示的虚线AB′C′D′E′F所示。热用户3由于回水加压泵的作用，其压力损失△P_B′_E′增加，流量增大。

   由此可见，在用户处装设加压泵，能够起到增加该用户流量的作用，但同时会加大热网总循环水量和前端干线的压力损失，而且其他用户的资用压头和循环水量将相应减小，甚至使原来流量符合要求的用户反而流量不足。因此，在网路运行实践中，不应只从本位出发，任意在用户处增设加压泵，必须有整体观念，仔细分析整个网路水力工况的影响后才能采用。

3 结束语

文中简单介绍了几种热水供热系统供热网络变化对系统水力工况的影响，使我们掌握了热力网路各热用户的流量及其压力、压差的变化规律，可以合理地进行网路的初调整和运行调节，对水力工况进行分析可指导热水供热系统的运行管理，提高供热质量。

参考文献：《供热工程》  贺平  孙刚   编著     中国建筑工业出版社  1993

         《供热系统运行调节与控制》 石兆玉 编著  清华大学出版社  1994

作者简介：高海旺，男，（1975.9—），太原市热力设计有限公司，山西右玉人， 工程师，主要从事集中供热技术工作

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