水力平衡装置在供热系统中的优化选型

发布时间：2020-05-15 17:33

【摘要】：近几年,集中供暖系统因具有可提高供热质量、减轻环境污染、便于科学管理等优点被广泛应用,但其规模比较大,管路比较复杂,运行过程中易产生水力失调问题,影响系统的供热效果。而平衡装置因其可通过改变自身开度调节所在支路的阻力来消除流量干扰,常被用来调节系统的水力平衡。但若平衡装置选型不当,不仅无法发挥应有的作用还会给系统带来一定的消极影响。因此,本文研究目的在于优化供热系统中平衡装置的选型,使其在更好的控制所在支路流量的同时,也可使系统具有较好的稳定性和经济性。首先,为了评价供热系统中平衡装置的选型效果,提出“调节敏感度”指标来衡量平衡阀对系统稳定性的影。以一个常见的异程式热水供热系统为例,定量对比不同型号的平衡阀对系统稳定性的影响,并得出影响规律。结果表明:(1)调节管网两端支路的阀门开度对其他支路的流量干扰较小,而改变中间支路的阻力对其他支路的流量影响较大,且所有支路中末端环路阻力调节对其他支路流量干扰最小;(2)离热源愈远的支路稳定性愈差,尤其管网末端支路流量最易受到其他支路的干扰。所以,调节系统的水力平衡时,可优先考虑调节管网末端支路的平衡阀开度。进一步分析平衡阀对系统稳定性的影响因素,结果如下:(1)增大平衡阀的资用压差,不仅可以提高系统整体的稳定性,还有利于减小调节平衡阀给系统带来的流量干扰;(2)增大平衡阀的口径可减小支路间的流量互扰,尤其可减小管网前端支路因系统阻力变化带来的流量干扰;虽增大平衡阀的资用压差或增大阀门口径对提高系统的稳定性均有利,但两者之间具有一定的制约关系;(3)不同流量特性的平衡阀对系统稳定性的影响也有所不同,影响由小到大的流量特性分别是等百分比型,抛物线型,直线型,快开型。因此,工程中选择平衡阀过程中合理确定平衡阀的资用压差、口径及流量特性对提高系统的稳定性是必要的。其次,分析平衡装置在系统中的经济性以评价其选型效果,主要从初投资成本与运行费用两方面进行对比,结果表明:(1)在确定平衡阀资用压差时β的取值与初投资费用之间呈负相关关系。对于SP型的平衡阀,β取值0.05的初投资费用是β取值0.5的初投资费用的1.16倍;(2)平衡阀的能耗、运行费用则与β取值呈正相关关系。β取值为0.05时,平衡阀能耗仅占系统总能耗的13.83%;而当β取值为0.5时,平衡阀能耗占系统总能耗比例已增大到近30%;(3)综合考虑系统的稳定性与经济性,β=0.33时取得最优值。最后,在平衡阀选择过程中,考虑供热系统的稳定性与经济性,需满足以下条件:(1)确定最不利环路平衡阀资用压差时应合理选择β的取值;(2)在所有满足要求的阀门口径中选择较大口径的平衡阀,且平衡阀的工作开度应在50%~100%之间;(3)在满足流量调节要求的情况下应尽量选择流通能力小且为等百分比型流量特性的平衡阀。
【图文】：

近似关系,室外温度,温差

设计师是以满足满负荷条件来选择冷却或加热末端的，但系统大多数时间是在低于满负荷状态下工作。当系统在非满负荷运行时，可以通过等比例降低供回水温差来满足流量需求。图2.1表示了这种比例关系，冬季室外设计温度为-20℃、室内设计温度为 20℃、设计供水温度为 90℃、设计供、回水温差为 10℃。技术人员可以建立一个类似的数据图。当由于室外温度发生变化使系统出现水力失调时，技术人员可以通过数据图来确定供回水温差来保持系统的平衡。如：在图 2.1 中，当室外温度是-1℃或者负荷减为 50%时，供回水温差可以降为 5℃或者温差变为设计的 50%[60]。图2.1 室外温度与供水温差的近似关系[56]但是温差平衡是一种粗略的近似方法，不适合应用于需要高精度温度控制的地方。如：对于冷却系统、医院的采暖系统等。（2）装设水力平衡装置：在管道中装设静态水力平衡装置，以便在系统初调试时，对管道阻力系数的比值进行调节，当系统总流量达到设计值时，各末端设备也将同时达到设计流量

静态平衡阀,剖面示意图

还可以减少水泵的运行费用。1.手轮 2.数字显示锁定装置 3.阀杆 4.内升降螺母 5.阀体 6.阀塞 7.测压器图2.2 某静态平衡阀剖面示意图2.2.2 动态流量控制阀的结构特点与工作原理动态流量平衡阀又被称为自力式流量控制阀，是一种无需外部动力，利用介质本身的压力变化来进行自我调控从而保持与之串联的被控对象流量不变的调节装置。由于动态流量控制阀不仅不需外力作用，而且还具有良好的流量控制功能，这些自身独有的优势使与之相关的研究变得也越来越深入，进而在流量控制系统中得到了广泛的应用。对于所有的动态流量控制阀，，其结构大体相同，主要由流量设定调节阀、自动阀瓣、弹簧、膜片、阀胆等组成。其核心部件是阀胆，将阀胆设为可随压差自主调节过流面积和阻力的结构，从而实现流量的动态控制。但动态流量控制阀的构造及调节方式并非完全的相同，根据不同阀胆结构大概可将其归纳为流量固定型、手动或电动流量可调型。固定式自力式流量控制阀采用的是固定式阀胆结构
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU995

【参考文献】