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渦街氣體流量計在（zài）供熱管網中的（de）應用及效果分析
點擊（jī）次數：2011 發布時（shí）間：2021-01-06 11:38:29
摘要：通過（guò）實際管網平衡改造案例，詳細（xì）闡述了靜態渦街（jiē）氣體（tǐ）流量計調試方法，*後通（tōng）過對比渦街氣體流（liú）量計調試（shì）前後管（guǎn）網不平衡率、室溫等數據，得出管網平衡改造（zào）不僅對水力失調改善效果（guǒ）明顯，而（ér）且（qiě）對能源（yuán）節（jiē）約有（yǒu）著明顯的效果。
1 引言
近些年來隨著供熱區域內建築麵積的不斷增加，供熱管網的係統半徑不斷（duàn）增大，在運行期（qī）由於各種因素的影響，使得管網出現實際流量與設計流量不一（yī）致的現象，即出現（xiàn）了水（shuǐ）力失調。雖然在設計初期會考（kǎo）慮到水力失調帶（dài）來的影（yǐng）響，由於（yú）水力計算步驟較為複雜，會選擇一些型號較大的設備，如（rú）加大水（shuǐ）泵揚程，提高水泵的運行頻率來彌補係統水力失調。這種“大流量”的措施，放在以前的（de）小規模係統，舒（shū）適度要求較低、能耗要求也較低的供熱管網循環係統中（zhōng），還可以用（yòng）。但是（shì）現在來看，係統規模不斷擴大，高（gāo）舒適性、低耗（hào）能性等要（yào）求被提出，因此尋求新的解（jiě）決水力失調的方法（fǎ）迫在（zài）眉睫（jié）。據不完全統計（jì），選用較大型號（hào）設備，會（huì）增加供熱設備的係統投資20%以上，同時熱能和電能也有不同程度的增加，耗熱能增加15%以（yǐ）上，浪費電能30%以上。
管網水力失調不僅造成能源的大量浪費，而且造成（chéng）了各采暖建築物之間的室內溫度偏（piān）差較（jiào）大,冷熱不均。因此，必須采取有效措施解決供熱管網水力失調問題。筆者分析了某小區的供熱管（guǎn）網中存在的問題，利用加（jiā）裝渦街氣體流量計方法（fǎ）解決管網水力失調的（de）現象，以實現節能的目的。
2 小區（qū）供熱管網係統（tǒng）現狀
某小區住宅樓建設（shè）於1996年，建築（zhù）結構為磚混建築（zhù），建築麵積為54931m2，共30棟住宅樓。2017年繳費739戶，總采暖（nuǎn）麵積為47141m2。換熱站位於小（xiǎo）區中（zhōng）部，板式換熱機組設計（jì）換熱（rè）麵積為（wéi）50000m2，循環泵（bèng）額定功率為（wéi）30kW，流量為200m³/h，揚程為32m。庭院管網共分為2個支狀供回水環路，該小區供熱（rè）管網見圖1所示（shì）。
管網平衡改造前，2017~2018 年*寒期循環泵頻率（lǜ）為45HZ，實測總供水量為189m³/h，供水溫度為 55.4℃，回水溫（wēn）度為47.1℃；換熱站總供水壓力0.37MPa,回水壓力為 0.27MPa；采暖期電指標為1.221kW·h/m2。管網近端末端（duān）部分用戶*寒期室溫實測數據詳見（jiàn）表1。基於以上數據可以看出，該小區庭（tíng）院管網采用“大流量、小溫差”的（de）供熱運行方式，同時熱用戶室溫存在近熱遠冷現象，管網處於水力失調狀（zhuàng）態，耗電指標偏大，節能改造潛（qián）力巨大。
3 渦街氣體流量計的（de）選用及調試方（fāng）案
3.1 渦街氣體流（liú）量計（jì）的選用
該小區建（jiàn）造年代（dài）較（jiào）早，供熱（rè）係統未采用熱計量，因此供（gòng）熱係統屬於定流量係統。在定流量係統（tǒng）中，運行過程流量不（bú）發生改變，因此（cǐ）隻會出現靜（jìng）態水力失（shī）調。隻需要使用靜（jìng）態渦街氣體流量計（jì）平衡（héng）係統阻力，達到靜態水力平衡即可。2018年夏季，我（wǒ）公司在小區每個樓單元（yuán）前，回水幹管上KPF靜（jìng）態水（shuǐ）力渦（wō）街氣體流量計，共安裝88台DN50渦街氣體流量計。為使（shǐ）係統在*大程度上達到靜（jìng）態水力平衡，供熱前期即可用專用儀表進行平（píng）衡調試。KPF靜態（tài）水力渦街氣體流量計有良好的流量調節特性及開度鎖定記憶裝置，配合使用專用智能儀表可測量單體（tǐ）建築（zhù）的供熱流量。該閥門可實現（xiàn）係統平衡後、總流量增減時，各支（zhī）路、各用戶的流量（liàng）同比例增減，同（tóng）步傳至每一個末端裝置，可有效避免流量失衡、各個（gè）環路（lù）相互幹擾造成的熱量浪費。
3.2 渦街氣體流量計調試方案
目前國內平衡調節的主要（yào）方（fāng）法有溫差法、比例法和CCR法。結合公司（sī）選擇使用KPF渦（wō）街氣體流量計的現狀，現采用KPF 綜合
調節（jiē）法。該方（fāng）法是計算出每棟單體建築的理論循環流量，通過安裝KPF渦街氣體流量計，利用其專用智能儀表（biǎo）標定通過閥門的實際流量，調節閥門開度，使實際流量趨近於理論流量，實（shí）現水（shuǐ）力工況平衡（héng）。
3.2.1 計（jì）算理論流量
考慮到該小區建造年代（dài）較早，建（jiàn）造圍護保溫性較差，查閱《城市（shì）熱網設計規範》後選用40W/m²的采暖熱指標進行計算。
根據公式（1）和公式（2）計算出（chū）每個單元（yuán）理（lǐ）論設計流量（liàng）。使用渦街氣體流量計專用智能儀表，通過調整渦街氣體流量計開度，使實際流量趨近於理論流（liú）量。
3.2.2 渦街氣體流量計調試
在庭院管網渦街氣體流量計調試中，采（cǎi）取“先近後遠”的原則。*先利用專用智能儀（yí）表對管網近端渦街氣體流量計進行流量調試，使其實際流量趨近於理論流量，這樣可以有效增大管網末（mò）端用戶的使用流量，防止末端流量不足的情況出現；其次再（zài）依次進行管網（wǎng）中端和（hé）末端渦街（jiē）氣體流量計調節，使整個環路水力工況達到平衡。在渦街氣體（tǐ）流量計調（diào）試過程中，需（xū）將每台閥門的開度設定值、實際流量值等數據進行記錄和整（zhěng）理，並撰寫渦街氣體流量計調（diào）試報告，以便為以後調試提供依據。部分（fèn）渦街（jiē）氣體（tǐ）流（liú）量計調試結果（guǒ）見表2所示。
4 管網平衡改造效（xiào）果
4.1 管網不平衡率分析
將所有渦街氣體流量計調試後不平衡率做成（chéng）圖片，如圖（tú）2所示。
圖2中橫坐標代（dài）表渦街氣體流量計安裝單元數，縱坐標表示每（měi）個渦街氣體流量計不平衡率，當（dāng）未（wèi）使用（yòng）靜態水力（lì）渦街氣體流量計（jì）進行調節前，水力不平衡（héng）率數據不集中，比較分散，*大能達到98%，從圖中還可以（yǐ）看出，調節（jiē）前管網（wǎng）近端渦街氣體流（liú）量計不平衡率較大，而管網末端不平（píng）衡率均為負值，流量嚴重不足。說明調節前管網存在嚴重水力失調現象，近端流量大，遠端流量（liàng）不足。管網平衡改造（zào）後，水力不平衡率全部集中在8%以內，也就是說，整個管（guǎn）網基本處於水（shuǐ）力平衡狀（zhuàng）態，即實際流量與（yǔ）理論流量相當接近。另外從圖中可以看出，一些渦街氣體（tǐ）流量計（jì）不平衡率（lǜ）存在負（fù）值，說明該渦街氣體流量計的循環流量不足（zú），原因可能為此閥盜用壓差不足，靜態渦街氣體流量計（jì）的（de）加裝，無疑使（shǐ）得管路阻力增大了（le），因此必須考慮加大閥門開度。如果仍（réng）不能滿足循環流量，應考慮該處靜態渦街氣體流量計安裝的必要性。
4.2 用戶室溫分析
我公司在該小區管網改造前，在不同單元不（bú）同樓層分別安裝100台室溫采集器。渦街氣（qì）體流（liú）量計調前數據（jù）采（cǎi）集於2017~2018年供熱期，調後數據采集於2018~2019年供熱期。經過兩個采暖期，共有96台室溫采（cǎi）集器可以正（zhèng）常提供數據（jù）。數據分析結果見圖3所示。
圖3中的曲線 A和B供熱管網渦街（jiē）氣體流量計調節前後的熱用戶室溫變化情況，橫坐標表示室溫分布，縱坐標表示熱用戶數量。從圖中可以看出（chū），渦街氣體流量計調節前熱用戶室溫比（bǐ）較分散，既有室溫小於18℃的熱用戶，也（yě）有室溫大（dà）於24℃的熱用戶。熱用戶室（shì）溫“近熱（rè）遠冷”，供熱管網（wǎng）存在水（shuǐ）力不平衡現象。渦街（jiē）氣體流（liú）量計調節後，有49戶用戶室（shì）溫在20℃~21℃之間，從圖中可以看出室溫分布範圍縮小，平均室溫降低，從而，不僅減少了供熱量，也大大提高了供熱（rè）品質。一般來講，對采暖係統，每增加 1℃平均室溫，能耗增多 5%~10%。采暖係（xì）統實現平衡後，常（cháng）常（cháng）可以降低平均室溫1℃~3℃。
4.3 換熱站內數據（jù）分（fèn）析
管（guǎn）網平衡改造後，2018~2019年*寒期換熱（rè）站內供水溫度為55.4℃，回水溫度（dù）為 44.8℃，供回水溫差較上（shàng）一采暖期增大2.3℃。換熱（rè）站總供水壓力（lì）0.37MPa,回水（shuǐ）壓力為 0.25MPa，供回水壓差較上（shàng）一采暖期增大0.02MPa。通過多次調試渦街氣體流量計，已（yǐ）將循環泵頻率降至39HZ，采暖期電指標為0.877kW·h/m²。可見管網平衡改造後，節能效果明顯。
5 結論（lùn）
通過對上述案例（lì）的分析，熟悉了靜態水力渦街氣體流量（liàng）計的調試方法，通過對（duì）比平衡調試前後的不（bú）平衡率、室溫等數據，得出管網平衡（héng）改造對改善管網水力失調的效（xiào）果明顯，不僅節約能源，而且提高了（le）管網（wǎng）末端熱（rè）用戶室溫，緩解了熱力公司與熱用戶之間的矛盾（dùn）。
1 引言
近些年來隨著供熱區域內建築麵積的不斷增加，供熱管網的係統半徑不斷（duàn）增大，在運行期（qī）由於各種因素的影響，使得管網出現實際流量與設計流量不一（yī）致的現象，即出現（xiàn）了水（shuǐ）力失調。雖然在設計初期會考（kǎo）慮到水力失調帶（dài）來的影（yǐng）響，由於（yú）水力計算步驟較為複雜，會選擇一些型號較大的設備，如（rú）加大水（shuǐ）泵揚程，提高水泵的運行頻率來彌補係統水力失調。這種“大流量”的措施，放在以前的（de）小規模係統，舒（shū）適度要求較低、能耗要求也較低的供熱管網循環係統中（zhōng），還可以用（yòng）。但是（shì）現在來看，係統規模不斷擴大，高（gāo）舒適性、低耗（hào）能性等要（yào）求被提出，因此尋求新的解（jiě）決水力失調的方法（fǎ）迫在（zài）眉睫（jié）。據不完全統計（jì），選用較大型號（hào）設備，會（huì）增加供熱設備的係統投資20%以上，同時熱能和電能也有不同程度的增加，耗熱能增加15%以（yǐ）上，浪費電能30%以上。
管網水力失調不僅造成能源的大量浪費，而且造成（chéng）了各采暖建築物之間的室內溫度偏（piān）差較（jiào）大,冷熱不均。因此，必須采取有效措施解決供熱管網水力失調問題。筆者分析了某小區的供熱管（guǎn）網中存在的問題，利用加（jiā）裝渦街氣體流量計方法（fǎ）解決管網水力失調的（de）現象，以實現節能的目的。
2 小區（qū）供熱管網係統（tǒng）現狀
某小區住宅樓建設（shè）於1996年，建築（zhù）結構為磚混建築（zhù），建築麵積為54931m2，共30棟住宅樓。2017年繳費739戶，總采暖（nuǎn）麵積為47141m2。換熱站位於小（xiǎo）區中（zhōng）部，板式換熱機組設計（jì）換熱（rè）麵積為（wéi）50000m2，循環泵（bèng）額定功率為（wéi）30kW，流量為200m³/h，揚程為32m。庭院管網共分為2個支狀供回水環路，該小區供熱（rè）管網見圖1所示（shì）。
管網平衡改造前，2017~2018 年*寒期循環泵頻率（lǜ）為45HZ，實測總供水量為189m³/h，供水溫度為 55.4℃，回水溫（wēn）度為47.1℃；換熱站總供水壓力0.37MPa,回水壓力為 0.27MPa；采暖期電指標為1.221kW·h/m2。管網近端末端（duān）部分用戶*寒期室溫實測數據詳見（jiàn）表1。基於以上數據可以看出，該小區庭（tíng）院管網采用“大流量、小溫差”的（de）供熱運行方式，同時熱用戶室溫存在近熱遠冷現象，管網處於水力失調狀（zhuàng）態，耗電指標偏大，節能改造潛（qián）力巨大。
3 渦街氣體流量計的（de）選用及調試方（fāng）案
3.1 渦街氣體流（liú）量計（jì）的選用
該小區建（jiàn）造年代（dài）較（jiào）早，供熱（rè）係統未采用熱計量，因此供（gòng）熱係統屬於定流量係統。在定流量係統（tǒng）中，運行過程流量不（bú）發生改變，因此（cǐ）隻會出現靜（jìng）態水力失（shī）調。隻需要使用靜（jìng）態渦街氣體流量計（jì）平衡（héng）係統阻力，達到靜態水力平衡即可。2018年夏季，我（wǒ）公司在小區每個樓單元（yuán）前，回水幹管上KPF靜（jìng）態水（shuǐ）力渦（wō）街氣體流量計，共安裝88台DN50渦街氣體流量計。為使（shǐ）係統在*大程度上達到靜（jìng）態水力平衡，供熱前期即可用專用儀表進行平（píng）衡調試。KPF靜態（tài）水力渦街氣體流量計有良好的流量調節特性及開度鎖定記憶裝置，配合使用專用智能儀表可測量單體（tǐ）建築（zhù）的供熱流量。該閥門可實現（xiàn）係統平衡後、總流量增減時，各支（zhī）路、各用戶的流量（liàng）同比例增減，同（tóng）步傳至每一個末端裝置，可有效避免流量失衡、各個（gè）環路（lù）相互幹擾造成的熱量浪費。
3.2 渦街氣體流量計調試方案
目前國內平衡調節的主要（yào）方（fāng）法有溫差法、比例法和CCR法。結合公司（sī）選擇使用KPF渦（wō）街氣體流量計的現狀，現采用KPF 綜合
調節（jiē）法。該方（fāng）法是計算出每棟單體建築的理論循環流量，通過安裝KPF渦街氣體流量計，利用其專用智能儀表（biǎo）標定通過閥門的實際流量，調節閥門開度，使實際流量趨近於理論流量，實（shí）現水（shuǐ）力工況平衡（héng）。
3.2.1 計（jì）算理論流量
考慮到該小區建造年代（dài）較早，建（jiàn）造圍護保溫性較差，查閱《城市（shì）熱網設計規範》後選用40W/m²的采暖熱指標進行計算。
根據公式（1）和公式（2）計算出（chū）每個單元（yuán）理（lǐ）論設計流量（liàng）。使用渦街氣體流量計專用智能儀表，通過調整渦街氣體流量計開度，使實際流量趨近於理論流（liú）量。
3.2.2 渦街氣體流量計調試
在庭院管網渦街氣體流量計調試中，采（cǎi）取“先近後遠”的原則。*先利用專用智能儀（yí）表對管網近端渦街氣體流量計進行流量調試，使其實際流量趨近於理論流量，這樣可以有效增大管網末（mò）端用戶的使用流量，防止末端流量不足的情況出現；其次再（zài）依次進行管網（wǎng）中端和（hé）末端渦街（jiē）氣體流量計調節，使整個環路水力工況達到平衡。在渦街氣體（tǐ）流量計調（diào）試過程中，需（xū）將每台閥門的開度設定值、實際流量值等數據進行記錄和整（zhěng）理，並撰寫渦街氣體流量計調（diào）試報告，以便為以後調試提供依據。部分（fèn）渦街（jiē）氣體（tǐ）流（liú）量計調試結果（guǒ）見表2所示。
4 管網平衡改造效（xiào）果
4.1 管網不平衡率分析
將所有渦街氣體流量計調試後不平衡率做成（chéng）圖片，如圖（tú）2所示。
圖2中橫坐標代（dài）表渦街氣體流量計安裝單元數，縱坐標表示每（měi）個渦街氣體流量計不平衡率，當（dāng）未（wèi）使用（yòng）靜態水力（lì）渦街氣體流量計（jì）進行調節前，水力不平衡（héng）率數據不集中，比較分散，*大能達到98%，從圖中還可以（yǐ）看出，調節（jiē）前管網（wǎng）近端渦街氣體流（liú）量計不平衡率較大，而管網末端不平（píng）衡率均為負值，流量嚴重不足。說明調節前管網存在嚴重水力失調現象，近端流量大，遠端流量（liàng）不足。管網平衡改造（zào）後，水力不平衡率全部集中在8%以內，也就是說，整個管（guǎn）網基本處於水（shuǐ）力平衡狀（zhuàng）態，即實際流量與（yǔ）理論流量相當接近。另外從圖中可以看出，一些渦街氣體（tǐ）流量計（jì）不平衡率（lǜ）存在負（fù）值，說明該渦街氣體流量計的循環流量不足（zú），原因可能為此閥盜用壓差不足，靜態渦街氣體流量計（jì）的（de）加裝，無疑使（shǐ）得管路阻力增大了（le），因此必須考慮加大閥門開度。如果仍（réng）不能滿足循環流量，應考慮該處靜態渦街氣體流量計安裝的必要性。
4.2 用戶室溫分析
我公司在該小區管網改造前，在不同單元不（bú）同樓層分別安裝100台室溫采集器。渦街氣（qì）體流（liú）量計調前數據（jù）采（cǎi）集於2017~2018年供熱期，調後數據采集於2018~2019年供熱期。經過兩個采暖期，共有96台室溫采（cǎi）集器可以正（zhèng）常提供數據（jù）。數據分析結果見圖3所示。
圖3中的曲線 A和B供熱管網渦街（jiē）氣體流量計調節前後的熱用戶室溫變化情況，橫坐標表示室溫分布，縱坐標表示熱用戶數量。從圖中可以看出（chū），渦街氣體流量計調節前熱用戶室溫比（bǐ）較分散，既有室溫小於18℃的熱用戶，也（yě）有室溫大（dà）於24℃的熱用戶。熱用戶室（shì）溫“近熱（rè）遠冷”，供熱管網（wǎng）存在水（shuǐ）力不平衡現象。渦街（jiē）氣體流（liú）量計調節後，有49戶用戶室（shì）溫在20℃~21℃之間，從圖中可以看出室溫分布範圍縮小，平均室溫降低，從而，不僅減少了供熱量，也大大提高了供熱（rè）品質。一般來講，對采暖係統，每增加 1℃平均室溫，能耗增多 5%~10%。采暖係（xì）統實現平衡後，常（cháng）常（cháng）可以降低平均室溫1℃~3℃。
4.3 換熱站內數據（jù）分（fèn）析
管（guǎn）網平衡改造後，2018~2019年*寒期換熱（rè）站內供水溫度為55.4℃，回水溫度（dù）為 44.8℃，供回水溫差較上（shàng）一采暖期增大2.3℃。換熱（rè）站總供水壓力（lì）0.37MPa,回水（shuǐ）壓力為 0.25MPa，供回水壓差較上（shàng）一采暖期增大0.02MPa。通過多次調試渦街氣體流量計，已（yǐ）將循環泵頻率降至39HZ，采暖期電指標為0.877kW·h/m²。可見管網平衡改造後，節能效果明顯。
5 結論（lùn）
通過對上述案例（lì）的分析，熟悉了靜態水力渦街氣體流量（liàng）計的調試方法，通過對（duì）比平衡調試前後的不（bú）平衡率、室溫等數據，得出管網平衡（héng）改造對改善管網水力失調的效（xiào）果明顯，不僅節約能源，而且提高了（le）管網（wǎng）末端熱（rè）用戶室溫，緩解了熱力公司與熱用戶之間的矛盾（dùn）。