锁定调节阀在某小区热水管网中的应用

  通过第三章锁定调节阀的特性实验，排除了循环水泵的频率与定压点的压力值对锁定调节阀性能的影响，通过第四章直管段长度对锁定调节阀的特性实验，得出了直管段长度对锁定调节阀性能的影响。基于上述两章在实验室对锁定调节阀所做的特性实验，现将锁定调节阀安装在某小区热水管网实中进行供热系统的管网调节，对比分析安装锁定调节阀前后供热系统的能耗。

  工程概况 

  本工程为沈阳某小区住宅建筑。该小区有 7 个单元，每单元有 8 层楼，每层楼有三个住户。该小区的集中供热系统是由区域换热站向 7 个热力入口输送热水再由 7 个热力入口分别向 24 住户进行供热。现将锁定调节阀安装在热力入口处的供水管上，通过测试二次供热管网的运行数据以及用户的室内温度等参数来进行分析。

  本工程的供热系统的供热管网简图如下图 4-1 所示。

图 4-1供热管网简图

由供热系统管网简图 4-1 所示，该小区的供热系统是通过区域换热站将热源输送过来的热水进行换热后，通过二次热水管网输送到热力入口处，热水经过热力入口内的锁定调节 阀等设备调节后，将热水输送给各住户。

现将锁定调节阀安装在热力入口的供水管路上，锁定调节阀在热力入口内的安装位置如下图 4-2 所示。

该热力入口内，压力表安于供水管上，用于测量管道压力；供回水管总阀起到了系统突发状况时的关闭作用；除污器用来除去从换热站送来的热水中的杂质；手动调节阀用来调节送入住户的水流量；旁通管阀门起到了旁通系统水流量的作用。

1—压力表   2—供回水管总阀  3—除污器  4—锁定调节阀  5—手动调节阀    
6—旁通管阀门 热力入口处锁定调节阀的安装示意图

供热系统测试方案

  (1）由于在测试阶段换热站内循环水泵的流量保持不变，故可根据未安装锁定调节阀前的各热力入口的实际流量与设计流量的比值确定各热力入口的水力失调度，并对其进行分析评价。

  （2）安装锁定调节阀后，进行供热系统管网的水力平衡调节，当供热系统各热力入口处的流量达到平衡时，对比分析各住户室内温度在安装锁定调节阀前后的变化。

  （3）对于室内温度的测试采用如下方法：现选取该小区供热系统末端的 3号热力入口的住户室内温度最为本次测试方案的住户室内温度。由于 3 号热力入口承担的单元楼有 8 层，每层 3 户，故同时对 8 层、5 层和首层共 9 个住户的早中晚的室内温度进行测试，取 9 个住户平均室内温度作为住户的室内温度，对比分析安装锁定调节阀前后室内温度的变化情况。

  （4）根据该小区供热系统末端的 3 号热力入口在安装锁定调节阀前后的实际流量、供热面积等数据进行水力计算，得出安装锁定调节阀前后的供热系统的耗电量并对其进行分析评价。

供热系统测试数据的处理与分析

未安阀门前热力入口数据的测试与分析

  未安装锁定调节阀前，通过超声波流量计对 7 个热力入口的实际流量进行了测试，同时调查获取了热力入口的设计流量，由各热力入口的实际流量与设计流量数值对各热力入口的水力失调度进行计算并将计算结果记录到下表 4-1 中。

由表 4-1各热力入口的水力失调度计算表，以管段长度为横坐标、水力失调度为纵坐标绘制
各热力入口水力失调度数值分布图如4-3 所示：

热力入口与换热站的管段长度图 4-3  
 未安阀门前各热力入口水力失调度数值分布图

由各热力入口水力失调度计算表 4-1 和各热力入口水力失调度数值分布图4-3 可知：该区域各热力入口水力失调度随着热力入口与换热站距离的增加而减小。由《节能检测标准》5.2.6 条可知，管网系统水力平衡度合格区间为 0.8-1.2，该热力入口水力失调度均不在此区间，故该热水管网的水力失调严重，需要安装锁定调节阀进行水力平衡的调节，来达到供热系统管网的平衡。

阀门调节后热力入口数据的测试与分析

通过前面的计算可知，该小区供热系统水力失调严重，故在七个热力入口内均安装锁定调节阀来进行供热管网水力失调的调节并进行现场测试。

  具体调试方法如下：对于最不利环路，由于 3 号热力入口的水力失调度最小且处于最不利环路的末端，故先从 3 号热力入口进行调节。调节 3 号热力入口内的锁定调节阀，加大锁定调节阀圈数，将其水力失调度调节至 0.8，此时测得 3号热力入口内的实际流量为 6.31m3/h；而后再调节 2 号热力入口的锁定调节阀，加大调节阀的调节圈数，使 2 号热力入口的流量增大，此时测得 3 号热力入口的实际流量为 5.85m3/h、2 号热力入口的实际流量为 7.97m3/h。最后再对 1 号热力入口的锁定调节阀进行调节。并按照此调节方式对另一支线的四个热力入口进行调节，并将调节后的实际流量与计算得到的水力失调度记录到下表 4-2 中。

由表4-2各热力入口的水力失调度计算表绘制
各热力入口水力失调度数值分布图如 4-4 所示：

由表4-2 阀门调节后各热力入口水力失调度的计算结果和图

4-4水力失调度数值分布图可知，经过锁定调节阀调节后，该小区的供热系统热水管网达到了水力平衡。

安装锁定调节阀前后供热系统能耗分析

（1）在安装锁定调节阀前，由前面所述测试室内温度的方案进行室内温度的检测，同时进行各热力站实际流量的测试，现将测得的数据记录到下表 4-3 中。

根据供热系统水力计算简图4-5和表 4-3
进行未安装锁定调节阀前的水力计算，水力计算如下表 4-4 所示。

由最不利环路水力计算表4-4，绘制如图 4-6的水压图。

由未安装锁定调节阀的最不利环路水压图 4-6 得出循环水泵的扬程为15.84mH2O，由各热力入口水力失调度计算表 4-1  得出循环水泵的流量为47.06m3/h，由循环水泵的扬程与流量，取循环水泵效率为 0.65，则未安装锁定调节阀前循环水泵的功率为 3.19kW。

（2）在热力入口安装锁定调节阀进行上述热水管网调节方案后，按照上述住户室内温度测试方法室内温度进行检测，并取其平均值作为住户室内温度，同时对调节后的各个热力入口的实际流量进行测量，测试结果如下表 4-5 所示。

安装锁定调节阀并进行供热系统热水管网的调节，使得供热管网达到水力平衡后，由表 4-5 可知，各热力站的流量均有所增大，且住户的平均温度也由原来的 19.7℃提高到 21.5℃，增大了 9.14%，住户的室内温度明显提高，很好的满足了住户的用热需求。现对安装锁定调节阀后的供热系统最不利环路管网进行水力计算，水力计算简图如上图 4-4 所示。

根据供热系统水力计算简图 4-4 和表 4-5 进行安装锁定调节阀后的水力计算，具体数据见表 4-6。

由安装锁定调节阀后的最不利环路水力计算表4-6，绘制如图 4-6的水压图。

由安装锁定调节阀后的最不利环路水压图 4-6 得出循环水泵的扬程为17.58mH2O，由锁定调节阀安装后各热力站水力失调度计算表 4-2 得出循环水泵的流量为 43.99m3/h，由循环水泵的扬程与流量，取循环水泵效率为 0.65，则安装锁定调节阀后循环水泵的功率为 3.31kW。

对比安装锁定调节阀并进行供热系统管网调节前后供热系统循环水泵的工况：未安装锁定调节阀前，供热系统管网水力失调严重，虽然住户室内温度达到规范要求，但未达到人体的舒适性。对各热力入口安装了锁定调节阀进行了水力调节后供热管网达到了水力平衡，住户的室内温度也达到了舒适性要求。但为了使得供热系统达到水力平衡，循环水泵的流量由原来的 47.06m3/h 减少到43.99m3/h，循环水泵的流量减少了 6.5%；但循环水泵的扬程却由 15.84mH2O 增加到 17.58mH2O，循环水泵的扬程增加了 10.9%。而通过计算，进行管网水力调节前后，系统的耗电量仅增加了 0.12kW，因此增加锁定调节阀后并未消耗过多的电量来进行管网的水力平衡。

结论

沈阳某小区热水管网水力失调现象严重，将锁定调节阀应用于该小区供热系统中，通过锁定调节阀调节热水管网，在满足住户热需求的前提下供热系统各支路达到了水力平衡，通过计算未安阀门前供热系统的耗电量与锁定调节阀调节后系统的耗电量，两者进行对比可知：在安装锁定调节阀后，虽然供热系统的耗电量略有增加，但达到了热水管网水力平衡的目的，满足了住户的用热需求，充分实现了供热的目的。因此应在具有水力失调的热水集中供热系统中安装锁定调节阀来进行热水管网的水力平衡调节。

随着社会经济的飞速发展，人们的生活质量也在不断提高，由此产生的舒适性要求也在不断增长。但是目前我国的集中供热系统管网，由于技术和装备水平较低，加之管理体制的不规范，尤以供热系统水力失调现象最为严重。由于供热系统的水力失调而导致供热系统不稳定、热用户侧的冷热不均和能耗损失大等问题亟待解决。

为解决供热系统水力失调现象，本文研究一种新型锁定调节阀平衡供热系统水力失调的性能，并通过具体实验得出锁定调节阀的工作特性、最小进口直管段长度等结论。

（1）文中给出了锁定调节阀的定义，即锁定调节阀具有自力式流量调节的功能，用于供热系统热水管网初调节，在一定的压差范围内，流量保持恒定。在供热系统热水管网初调节后，可锁定阀门，此时供热系统管网的流量与压力成正相关，进行供热系统管网初调节时，可进行流量的监测从而可以得出管网的实际流量。

（2）文中通过水力工况调节实验得出了循环水泵的频率和定压点的压力值对锁定调节阀的性能没有影响，锁定调节阀的性能只与供热系统管网的流量与压差有关。同时通过改变锁定调节阀的螺纹角度验证锁定调节阀恒流特性的实验，得出了应将锁定调节阀的螺纹角度调至 135°。在后面的进口直管段对锁定调节阀性能的研究实验中，阀门的螺纹角度应保持不变，才能使得锁定调节阀具有恒流特性。

（3）文中通过改变进口直管段长度对锁定调节阀性能的影响实验，得出了不同进口直管段长度下锁定调节阀的特性。通过对比分析实验数据，得出在现场实际安装中，为保证锁定调节阀的调节特性，最小进口直管段长度应为 6 倍锁定调节阀口径，同时进行锁定调节阀调节时，应尽可能的在较大圈数下进行调节。

（4）文中通过将锁定调节阀安装在沈阳某小区热力入口内的工程实例，进行了供热系统管网水力失调的调节，在供热系统管网达到水力平衡的条件下，监测了各热力入口的实际流量，并通过水力计算得出了在系统耗电量略有增加的前提下，供热系统可以很好的达到水力平衡，故为了达到供热系统管网的水力平衡和满足热用户的需求，应在水力失调的热水供热管网中安装锁定调节阀来进行调节阀。