智能蒸汽流量計在（zài）供熱管（guǎn）網中的應用及效果（guǒ）分析
點擊次數：1895 發布時間：2021-01-07 15:10:27
摘要：通過實際管網平衡改造（zào）案例，詳細闡述了靜態智能蒸汽流（liú）量計調試方法，*後通過對比智能蒸汽流量計調試前（qián）後（hòu）管網不平衡率、室溫等數據（jù），得出管網平衡改造不僅對水力失調改善效果明顯，而且對能源節約（yuē）有著明顯的（de）效果（guǒ）。
1 引言
近些（xiē）年來隨著供熱區（qū）域內建築麵積的不斷增（zēng）加，供熱管網的係統半徑（jìng）不斷增大，在運行期由於各種因素的影響，使得管網出現（xiàn）實際流量與設計流量不一致的現象，即出（chū）現了水力失調。雖然在設計初期會考慮到水力失調（diào）帶來的影響，由於水力計算步驟較為複雜，會選擇一些型號較大的設備，如加大水泵揚程，提高水泵的（de）運行頻（pín）率來彌補係統水力失（shī）調。這種“大流（liú）量”的措施，放在以前的小規（guī）模係統，舒適度要求較低、能（néng）耗要求也較低的供熱管（guǎn）網循環係（xì）統中，還可以用。但是現在（zài）來看（kàn），係統規模不斷（duàn）擴大，高舒適性、低耗能性等要求被提出，因此尋求新的解決水力失調的（de）方法迫在眉睫。據不完全統（tǒng）計，選用較大型號設備，會增加供熱設備的係（xì）統投資20%以上，同時熱（rè）能和電能也有不同程度的增加，耗熱能增（zēng）加15%以上，浪費電能30%以上。
管網水力失調不僅（jǐn）造成能源的大量浪（làng）費，而且造成了各采暖建（jiàn）築（zhù）物之（zhī）間的室內溫度（dù）偏差較大,冷熱不均（jun1）。因此，必須采取有效措施解（jiě）決供熱管網水力（lì）失調問題。筆者分析了（le）某小區（qū）的（de）供熱管（guǎn）網中存在的問（wèn）題，利用加裝智能蒸（zhēng）汽流量計方法解決管網水（shuǐ）力（lì）失調的現（xiàn）象，以實現節能的目的。
2 小區供熱管（guǎn）網係統現狀
某小區（qū）住宅樓建設於1996年，建築結構為磚混建築，建築麵積為54931m2，共30棟住宅樓。2017年繳（jiǎo）費739戶，總采暖（nuǎn）麵積為47141m2。換熱站位於小區中部（bù），板式換熱機組設計換熱麵積為（wéi）50000m2，循環泵額定功（gōng）率為30kW，流量（liàng）為200m³/h，揚程為32m。庭院管網共分為2個支狀供回（huí）水環（huán）路，該小區供熱管網見圖1所示。
管網平衡（héng）改造前，2017~2018 年*寒期循環泵頻率為45HZ，實測（cè）總供水量為189m³/h，供水溫度為 55.4℃，回水溫度為47.1℃；換熱（rè）站（zhàn）總供水壓力0.37MPa,回水壓力為（wéi） 0.27MPa；采（cǎi）暖期電指標為（wéi）1.221kW·h/m2。管網近端（duān）末端部分用戶*寒期室溫實（shí）測數據詳（xiáng）見表1。基（jī）於以上數據（jù）可以看出，該（gāi）小區庭院管網采用“大流量、小溫差（chà）”的供熱運行方式（shì），同時熱用戶室溫存在近熱遠冷現象，管網處於水力失調狀態，耗電指標偏大，節能改造潛力巨（jù）大。
3 智能（néng）蒸汽流量計的選用及調（diào）試方案
3.1 智能（néng）蒸汽流量（liàng）計的選用
該小區建造年代較早，供熱係統未采用（yòng）熱計量（liàng），因此供熱係統屬於定（dìng）流量係統。在定（dìng）流量係（xì）統中，運行過（guò）程流量不發生改變，因此隻會出（chū）現（xiàn）靜態水力失調。隻需要使用靜態智能蒸汽流量（liàng）計平衡係統阻力，達到靜態水力平衡（héng）即可。2018年夏季，我公司在小區每個樓（lóu）單元前，回水幹管上KPF靜態水力智能蒸汽流量計，共安裝88台DN50智（zhì）能蒸汽流量（liàng）計。為使係（xì）統在*大程度上達（dá）到靜態水力平衡，供熱前期即可用專用儀表進行平衡（héng）調試。KPF靜態水力智能蒸汽流量計有（yǒu）良（liáng）好的流（liú）量（liàng）調節特性及開度（dù）鎖定記憶裝置，配合使（shǐ）用專用智能儀表可測量單體建築的供熱流量。該閥門可實現係統平衡（héng）後、總流（liú）量增減時，各支路、各用戶的流量（liàng）同比例（lì）增減，同步（bù）傳至每一個末端裝置，可有效避免流量失衡、各個環路相互幹擾造成的熱量浪費。
3.2 智能蒸汽流量計調試方案
目前國內平衡（héng）調節的主（zhǔ）要（yào）方法（fǎ）有（yǒu）溫差（chà）法、比例法和CCR法。結合（hé）公司選擇使用KPF智（zhì）能蒸汽流量計的現狀，現采用KPF 綜合
調節法。該（gāi）方法是計算出（chū）每棟單體建築的理論循環流量，通（tōng）過安裝KPF智能蒸（zhēng）汽流量計，利用其專用智能儀表標定通過閥門的實際流量（liàng），調節閥門開度（dù），使實際（jì）流量趨近（jìn）於（yú）理論流量，實現水力工況平衡。
3.2.1 計（jì）算理論流量（liàng）
考慮到該小區建（jiàn）造年代較早，建造圍護保溫性較差，查閱《城市熱網設計規範》後選用40W/m²的采暖熱指標進行計算。
根據公（gōng）式（1）和（hé）公式（2）計算出每個單元理論設計流（liú）量。使用智能（néng）蒸汽流量計專用（yòng）智能儀表，通過調整智能蒸汽流量計（jì）開度，使實際流（liú）量（liàng）趨近於理論流量。
3.2.2 智能蒸汽流量計調試
在庭院管網智能蒸汽流量計調試中，采取“先近後遠”的原則。*先利用專用（yòng）智能儀表對管網近端智能蒸汽流量計進行流量調試，使其實際流量趨近於理論流量，這樣可以（yǐ）有效增（zēng）大管網末端用戶的使用流量，防止末端流量不（bú）足的情況（kuàng）出現；其次再依次進行管網中端和末（mò）端智能蒸汽流量計調節，使（shǐ）整（zhěng）個環路水力（lì）工況（kuàng）達（dá）到平衡。在智（zhì）能蒸汽（qì）流量計調試過程中，需將（jiāng）每台閥（fá）門的開度設定值、實際流量值等數據進行記錄和整理，並撰寫智能蒸（zhēng）汽流（liú）量計調試報告，以（yǐ）便為以後調試提供依據（jù）。部分智能蒸汽流量計調試結果見表2所示。
4 管網平衡改造效果
4.1 管網不（bú）平衡（héng）率分析
將所有智能蒸汽流量計調試後（hòu）不平衡率做成圖片，如（rú）圖2所示（shì）。
圖2中橫坐標代表（biǎo）智能蒸汽流量計安裝單元（yuán）數，縱坐標表示每個智能蒸汽流量計不平衡率（lǜ），當未使用靜態水（shuǐ）力智能蒸汽流量計進行調節前（qián），水（shuǐ）力不平衡率數據不集中，比較分散（sàn），*大能達到98%，從（cóng）圖中還可以（yǐ）看出，調節前管網近（jìn）端智能蒸汽流量計不平衡率較大，而管網末端不平衡率均（jun1）為負值，流（liú）量嚴重（chóng）不足。說明調節前管（guǎn）網存在嚴重水力失（shī）調現象，近端流量大，遠端流（liú）量不足。管網平衡改造後，水（shuǐ）力不平衡（héng）率全部集（jí）中在8%以內（nèi），也就是說，整個管網基本處（chù）於水力平衡狀態，即實際流量與理論（lùn）流量相當接近。另外從圖中可以看出，一些智能蒸（zhēng）汽流量（liàng）計不平衡率存在負值，說明該智能蒸汽流量計（jì）的循環流量不足，原因可能為此閥盜用壓（yā）差不足，靜態智能蒸汽流量（liàng）計的加裝，無疑使得管路阻力增大了，因此必須（xū）考慮加大閥門開度。如果仍不能滿足循環流量，應考慮該處靜態智能蒸汽流量計安裝（zhuāng）的必要性。
4.2 用戶室（shì）溫分析
我公（gōng）司在該小區管網改造前，在不同（tóng）單元不同樓層分別安裝（zhuāng）100台室溫采集器。智能蒸汽流量計（jì）調前數據采集於2017~2018年供熱（rè）期，調（diào）後數據采集於2018~2019年供（gòng）熱期。經過兩個采暖期，共有96台室溫采集器可以正常（cháng）提供數據。數據分析結果見（jiàn）圖3所示。
圖3中的曲線 A和（hé）B供（gòng）熱管網智能蒸汽流量計調節（jiē）前後的熱用戶室溫變化情況，橫坐標表示室溫分（fèn）布，縱（zòng）坐標（biāo）表示（shì）熱（rè）用戶數量。從圖中可以（yǐ）看出，智能蒸汽流量計調節前熱用戶室溫比較（jiào）分（fèn）散，既有室溫小（xiǎo）於18℃的熱用戶，也有室溫（wēn）大於24℃的熱用戶。熱用（yòng）戶室溫“近熱遠冷”，供熱（rè）管（guǎn）網存在水力不平衡現象。智能蒸汽流量計調節後，有（yǒu）49戶用戶室溫在20℃~21℃之間，從圖中可以看出室溫分布（bù）範圍縮小，平均室溫降低，從而（ér），不僅減少了供熱量，也大大提高了供熱品質。一般來講，對采暖（nuǎn）係統，每增加 1℃平均（jun1）室（shì）溫，能耗增多 5%~10%。采（cǎi）暖係統實（shí）現平衡後，常常可以降低平均室溫1℃~3℃。
4.3 換熱站內數（shù）據分析
管（guǎn）網平衡（héng）改造後，2018~2019年*寒期換熱站內供水溫度為55.4℃，回水溫度為 44.8℃，供（gòng）回水溫（wēn）差（chà）較上（shàng）一采暖期增大2.3℃。換熱站總供水壓力0.37MPa,回（huí）水壓力為 0.25MPa，供回水壓差較上一采暖期增大0.02MPa。通過多次調試智能（néng）蒸汽流量計，已將循環泵頻（pín）率降至39HZ，采暖期電（diàn）指標為0.877kW·h/m²。可見管網平衡改（gǎi）造後，節能效果明顯。
5 結（jié）論
通過對上述案例（lì）的分析，熟悉（xī）了靜態水力智能蒸汽流量計的（de）調試方法，通過對比平衡調試前後的不平衡率、室溫等數據，得出管網平衡改造對改善管網（wǎng）水力失調的效果明顯，不僅節約能源，而且提（tí）高了管網末端熱用戶室溫，緩解了熱力公司與熱用戶之間的（de）矛盾。
1 引言
近些（xiē）年來隨著供熱區（qū）域內建築麵積的不斷增（zēng）加，供熱管網的係統半徑（jìng）不斷增大，在運行期由於各種因素的影響，使得管網出現（xiàn）實際流量與設計流量不一致的現象，即出（chū）現了水力失調。雖然在設計初期會考慮到水力失調（diào）帶來的影響，由於水力計算步驟較為複雜，會選擇一些型號較大的設備，如加大水泵揚程，提高水泵的（de）運行頻（pín）率來彌補係統水力失（shī）調。這種“大流（liú）量”的措施，放在以前的小規（guī）模係統，舒適度要求較低、能（néng）耗要求也較低的供熱管（guǎn）網循環係（xì）統中，還可以用。但是現在（zài）來看（kàn），係統規模不斷（duàn）擴大，高舒適性、低耗能性等要求被提出，因此尋求新的解決水力失調的（de）方法迫在眉睫。據不完全統（tǒng）計，選用較大型號設備，會增加供熱設備的係（xì）統投資20%以上，同時熱（rè）能和電能也有不同程度的增加，耗熱能增（zēng）加15%以上，浪費電能30%以上。
管網水力失調不僅（jǐn）造成能源的大量浪（làng）費，而且造成了各采暖建（jiàn）築（zhù）物之（zhī）間的室內溫度（dù）偏差較大,冷熱不均（jun1）。因此，必須采取有效措施解（jiě）決供熱管網水力（lì）失調問題。筆者分析了（le）某小區（qū）的（de）供熱管（guǎn）網中存在的問（wèn）題，利用加裝智能蒸（zhēng）汽流量計方法解決管網水（shuǐ）力（lì）失調的現（xiàn）象，以實現節能的目的。
2 小區供熱管（guǎn）網係統現狀
某小區（qū）住宅樓建設於1996年，建築結構為磚混建築，建築麵積為54931m2，共30棟住宅樓。2017年繳（jiǎo）費739戶，總采暖（nuǎn）麵積為47141m2。換熱站位於小區中部（bù），板式換熱機組設計換熱麵積為（wéi）50000m2，循環泵額定功（gōng）率為30kW，流量（liàng）為200m³/h，揚程為32m。庭院管網共分為2個支狀供回（huí）水環（huán）路，該小區供熱管網見圖1所示。
管網平衡（héng）改造前，2017~2018 年*寒期循環泵頻率為45HZ，實測（cè）總供水量為189m³/h，供水溫度為 55.4℃，回水溫度為47.1℃；換熱（rè）站（zhàn）總供水壓力0.37MPa,回水壓力為（wéi） 0.27MPa；采（cǎi）暖期電指標為（wéi）1.221kW·h/m2。管網近端（duān）末端部分用戶*寒期室溫實（shí）測數據詳（xiáng）見表1。基（jī）於以上數據（jù）可以看出，該（gāi）小區庭院管網采用“大流量、小溫差（chà）”的供熱運行方式（shì），同時熱用戶室溫存在近熱遠冷現象，管網處於水力失調狀態，耗電指標偏大，節能改造潛力巨（jù）大。
3 智能（néng）蒸汽流量計的選用及調（diào）試方案
3.1 智能（néng）蒸汽流量（liàng）計的選用
該小區建造年代較早，供熱係統未采用（yòng）熱計量（liàng），因此供熱係統屬於定（dìng）流量係統。在定（dìng）流量係（xì）統中，運行過（guò）程流量不發生改變，因此隻會出（chū）現（xiàn）靜態水力失調。隻需要使用靜態智能蒸汽流量（liàng）計平衡係統阻力，達到靜態水力平衡（héng）即可。2018年夏季，我公司在小區每個樓（lóu）單元前，回水幹管上KPF靜態水力智能蒸汽流量計，共安裝88台DN50智（zhì）能蒸汽流量（liàng）計。為使係（xì）統在*大程度上達（dá）到靜態水力平衡，供熱前期即可用專用儀表進行平衡（héng）調試。KPF靜態水力智能蒸汽流量計有（yǒu）良（liáng）好的流（liú）量（liàng）調節特性及開度（dù）鎖定記憶裝置，配合使（shǐ）用專用智能儀表可測量單體建築的供熱流量。該閥門可實現係統平衡（héng）後、總流（liú）量增減時，各支路、各用戶的流量（liàng）同比例（lì）增減，同步（bù）傳至每一個末端裝置，可有效避免流量失衡、各個環路相互幹擾造成的熱量浪費。
3.2 智能蒸汽流量計調試方案
目前國內平衡（héng）調節的主（zhǔ）要（yào）方法（fǎ）有（yǒu）溫差（chà）法、比例法和CCR法。結合（hé）公司選擇使用KPF智（zhì）能蒸汽流量計的現狀，現采用KPF 綜合
調節法。該（gāi）方法是計算出（chū）每棟單體建築的理論循環流量，通（tōng）過安裝KPF智能蒸（zhēng）汽流量計，利用其專用智能儀表標定通過閥門的實際流量（liàng），調節閥門開度（dù），使實際（jì）流量趨近（jìn）於（yú）理論流量，實現水力工況平衡。
3.2.1 計（jì）算理論流量（liàng）
考慮到該小區建（jiàn）造年代較早，建造圍護保溫性較差，查閱《城市熱網設計規範》後選用40W/m²的采暖熱指標進行計算。
根據公（gōng）式（1）和（hé）公式（2）計算出每個單元理論設計流（liú）量。使用智能（néng）蒸汽流量計專用（yòng）智能儀表，通過調整智能蒸汽流量計（jì）開度，使實際流（liú）量（liàng）趨近於理論流量。
3.2.2 智能蒸汽流量計調試
在庭院管網智能蒸汽流量計調試中，采取“先近後遠”的原則。*先利用專用（yòng）智能儀表對管網近端智能蒸汽流量計進行流量調試，使其實際流量趨近於理論流量，這樣可以（yǐ）有效增（zēng）大管網末端用戶的使用流量，防止末端流量不（bú）足的情況（kuàng）出現；其次再依次進行管網中端和末（mò）端智能蒸汽流量計調節，使（shǐ）整（zhěng）個環路水力（lì）工況（kuàng）達（dá）到平衡。在智（zhì）能蒸汽（qì）流量計調試過程中，需將（jiāng）每台閥（fá）門的開度設定值、實際流量值等數據進行記錄和整理，並撰寫智能蒸（zhēng）汽流（liú）量計調試報告，以（yǐ）便為以後調試提供依據（jù）。部分智能蒸汽流量計調試結果見表2所示。
4 管網平衡改造效果
4.1 管網不（bú）平衡（héng）率分析
將所有智能蒸汽流量計調試後（hòu）不平衡率做成圖片，如（rú）圖2所示（shì）。
圖2中橫坐標代表（biǎo）智能蒸汽流量計安裝單元（yuán）數，縱坐標表示每個智能蒸汽流量計不平衡率（lǜ），當未使用靜態水（shuǐ）力智能蒸汽流量計進行調節前（qián），水（shuǐ）力不平衡率數據不集中，比較分散（sàn），*大能達到98%，從（cóng）圖中還可以（yǐ）看出，調節前管網近（jìn）端智能蒸汽流量計不平衡率較大，而管網末端不平衡率均（jun1）為負值，流（liú）量嚴重（chóng）不足。說明調節前管（guǎn）網存在嚴重水力失（shī）調現象，近端流量大，遠端流（liú）量不足。管網平衡改造後，水（shuǐ）力不平衡（héng）率全部集（jí）中在8%以內（nèi），也就是說，整個管網基本處（chù）於水力平衡狀態，即實際流量與理論（lùn）流量相當接近。另外從圖中可以看出，一些智能蒸（zhēng）汽流量（liàng）計不平衡率存在負值，說明該智能蒸汽流量計（jì）的循環流量不足，原因可能為此閥盜用壓（yā）差不足，靜態智能蒸汽流量（liàng）計的加裝，無疑使得管路阻力增大了，因此必須（xū）考慮加大閥門開度。如果仍不能滿足循環流量，應考慮該處靜態智能蒸汽流量計安裝（zhuāng）的必要性。
4.2 用戶室（shì）溫分析
我公（gōng）司在該小區管網改造前，在不同（tóng）單元不同樓層分別安裝（zhuāng）100台室溫采集器。智能蒸汽流量計（jì）調前數據采集於2017~2018年供熱（rè）期，調（diào）後數據采集於2018~2019年供（gòng）熱期。經過兩個采暖期，共有96台室溫采集器可以正常（cháng）提供數據。數據分析結果見（jiàn）圖3所示。
圖3中的曲線 A和（hé）B供（gòng）熱管網智能蒸汽流量計調節（jiē）前後的熱用戶室溫變化情況，橫坐標表示室溫分（fèn）布，縱（zòng）坐標（biāo）表示（shì）熱（rè）用戶數量。從圖中可以（yǐ）看出，智能蒸汽流量計調節前熱用戶室溫比較（jiào）分（fèn）散，既有室溫小（xiǎo）於18℃的熱用戶，也有室溫（wēn）大於24℃的熱用戶。熱用（yòng）戶室溫“近熱遠冷”，供熱（rè）管（guǎn）網存在水力不平衡現象。智能蒸汽流量計調節後，有（yǒu）49戶用戶室溫在20℃~21℃之間，從圖中可以看出室溫分布（bù）範圍縮小，平均室溫降低，從而（ér），不僅減少了供熱量，也大大提高了供熱品質。一般來講，對采暖（nuǎn）係統，每增加 1℃平均（jun1）室（shì）溫，能耗增多 5%~10%。采（cǎi）暖係統實（shí）現平衡後，常常可以降低平均室溫1℃~3℃。
4.3 換熱站內數（shù）據分析
管（guǎn）網平衡（héng）改造後，2018~2019年*寒期換熱站內供水溫度為55.4℃，回水溫度為 44.8℃，供（gòng）回水溫（wēn）差（chà）較上（shàng）一采暖期增大2.3℃。換熱站總供水壓力0.37MPa,回（huí）水壓力為 0.25MPa，供回水壓差較上一采暖期增大0.02MPa。通過多次調試智能（néng）蒸汽流量計，已將循環泵頻（pín）率降至39HZ，采暖期電（diàn）指標為0.877kW·h/m²。可見管網平衡改（gǎi）造後，節能效果明顯。
5 結（jié）論
通過對上述案例（lì）的分析，熟悉（xī）了靜態水力智能蒸汽流量計的（de）調試方法，通過對比平衡調試前後的不平衡率、室溫等數據，得出管網平衡改造對改善管網（wǎng）水力失調的效果明顯，不僅節約能源，而且提（tí）高了管網末端熱用戶室溫，緩解了熱力公司與熱用戶之間的（de）矛盾。