關鍵詞：質(zhì)調節、分(fēn)階段改變流量的質(zhì)調節、質(zhì)量并調、平衡閥、自力式流量控制閥、自力式差壓控制閥、自力式阻力平衡閥、初調節、運行調節。 

    衆所周知，由于供熱系統自身的特點，在保證供熱質(zhì)量**（室内溫度不過高也不過低）的前提下，對于一個既定的供熱系統，在不同的室外溫度下情況下，都有一個與其對應的**的循環流量和**溫度（溫差）。所以，**的運行調節方式是“質(zhì)”和“量”的綜合調節，就是在供熱運行調節的過程中，根據室外溫度的變化，既改變循環流量又改變供水溫度。這種質(zhì)量的并調，一方面達到了**的供熱效果，另一方面達到了**限度的降低供熱的熱耗和電(diàn)耗。但是，由于 “質(zhì)量并調”的運行方式存在熱網平衡上的困難，所以雖然近幾年國(guó)内不少供熱企業在一、二級熱網實施循環泵變頻調速變流量運行，進行“質(zhì)”和“量”并調的工程實踐項目也較多(duō)，但實際運行效果不理(lǐ)想。具體(tǐ)表現是：流量的變化幅度不大，降不下來，運行中的流量多(duō)數都是高于設計狀态下的計算流量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達到**調節工況的參數狀态，循環泵變頻調速僅成為(wèi)解決設備大馬拉小(xiǎo)車(chē)的手段，供熱系統節能(néng)潛力沒有真正挖掘出來。**根本的原因是因為(wèi)缺乏簡便、有效的調節熱網平衡的手段，阻礙了“質(zhì)量并調”運行方法的推廣應用(yòng)。本文(wén)将對“質(zhì)量并調”運行方式的節能(néng)效果進行理(lǐ)論上的闡述，并對實現“質(zhì)量并調”運行方式的管網調節利器―――自力式阻力平衡閥的原理(lǐ)和應用(yòng)進行簡單的介紹。 

 1、“質(zhì)量并調”運行方式的節能(néng)效果： 

    以吉林省長(cháng)春市為(wèi)例，長(cháng)春市供熱期是165天，總計3960小(xiǎo)時，根據多(duō)家熱力公司的數據顯示，長(cháng)春市在設計室外溫度下的實際耗熱量指标大約是52大卡。參見表一。 

    1.1、整個供熱期采用(yòng)不改變流量的質(zhì)調節方式運行，循環水泵所消耗的流量是100％，循環水泵所消耗的電(diàn)量是100％。 

    1.2、如果采用(yòng)分(fēn)階段改變流量的質(zhì)調節運行方式，可(kě)以将供熱期分(fēn)成三個階段：初寒期50天，循環流量按80％運行；末寒期50天，循環流量按80％運行；嚴寒期65天，循環流量按100％運行。 

    分(fēn)階段改變流量的質(zhì)調節運行方式實際所耗用(yòng)的流量與單純的質(zhì)調節運行方式所耗用(yòng)的流量比是： 

    （80％*50＋100％*65＋80％*50）／165＝87.9％ 

    由于循環泵的耗電(diàn)量與循環泵的流量之間呈三次訪的關系，根據公式： 

    采用(yòng)分(fēn)階段改變流量的質(zhì)調節運行方式與單純質(zhì)調節運行方式循環泵耗電(diàn)量的比例分(fēn)别為(wèi)： 

    初寒期：N1＝51.2％ 

    嚴寒期：N1＝100％ 

    末寒期：N1＝51.2％ 

    1.3、采用(yòng)“質(zhì)量并調”的運行方式時，

    根據室外溫度的不同采用(yòng)不同的循環流量，實際所耗用(yòng)的流量與單純的質(zhì)調節運行方式時耗用(yòng)的流量比是： 

    2606／（3960＊100％）＝65.81％ 

 根據公式： 

 采用(yòng)“質(zhì)量并調”的運行方式與單純質(zhì)調節運行方式循環泵耗電(diàn)量的比例為(wèi)：N1＝（65.81％）3＝28.5％ 

    從以上的分(fēn)析可(kě)以看出：當采用(yòng)單純的質(zhì)調節運行時，循環泵的耗電(diàn)量是100％；當采用(yòng)分(fēn)階段改變流量的質(zhì)調節運行時，循環泵的耗電(diàn)量是 70.4％，節電(diàn)量是29.6％；當采用(yòng)“質(zhì)量并調”的運行方式時，循環水泵的耗電(diàn)量是28.5％，節電(diàn)量是71.5％。參見表二。 

 

雖然，理(lǐ)論計算上和實際工程中會有一些差異，但也足以說明節能(néng)效果是很(hěn)可(kě)觀的。它的意義不僅在于為(wèi)熱力公司節省了成本，增加了利潤，還為(wèi)國(guó)家的節能(néng)減排，為(wèi)地球環境的改善做出了應有的貢獻，為(wèi)造福子孫後代做出了貢獻。 

    項目質(zhì)調節分(fēn)階段改變流量質(zhì)調節質(zhì)量并調 

    耗電(diàn)量100％70．4％28.5％ 

    節電(diàn)量100％29.6％71.5％ 

 2、自力式阻力平衡閥 

    目前，用(yòng)于熱網調節的具有可(kě)調性的水力元件主要有平衡閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥。其中，自力式流量控制閥具有恒流量的特性，調節的目标是流量，**适合于質(zhì)調節的運行方式，缺點是不能(néng)應用(yòng)于“質(zhì)量并調”的運行方式；自力式差壓控制閥是和溫控閥配套使用(yòng)的，适用(yòng)于熱計量系統，熱計量系統的特點是用(yòng)戶主動變流量而熱力公司被動的變流量系統，目前由于種種原因不能(néng)廣泛的推廣；平衡閥調節的目标是阻力平衡，表現形式是流量平衡，因此，理(lǐ)論上使用(yòng)平衡閥進行平衡調節的熱網系統可(kě)以适用(yòng)于“質(zhì)量并調”運行方式。但是，由于平衡閥對于大型的管網系統調節能(néng)力比較差，平衡效果欠佳，調解過程過于複雜，用(yòng)戶很(hěn)少使用(yòng)。 

    為(wèi)了能(néng)使“質(zhì)量并調”這種顯著節能(néng)的供熱運行方式得到廣泛的推廣，非常需要一種投資不高、節能(néng)效果高、平衡效果好的水力調節産品。劉兆軍先生從事水力平衡工作(zuò)多(duō)年，經過反複研究，終于發明了一種自力式阻力平衡閥，自力式阻力平衡閥吸取了自力式流量控制閥和平衡閥各自的優點，彌補了各自的缺點，完全适合于“質(zhì)量并調”的運行方式，适用(yòng)于各種規模的一次網和二次網。 

    要了解自力式阻力平衡閥，先要明确熱網的水力特性。 

 2.１、熱網水力特性公式： 

    供熱系統中熱網上各用(yòng)戶之間總體(tǐ)上來講都是并聯的。由并聯網路的特性公式： 

    △P=S?V2 

    △P=S1?V12=S2?V22=S3?V32=… 

    得并聯網路V1：V2：V3…=1／：１／：1／… 

    式中V1、V2、V3分(fēn)别表示并聯段管1、2、3的流量，m3/h； 

    式中S1、S2、S3分(fēn)别表示并聯段管1、2、3阻力系數，Pa/（m3/h）。

    根據上面的基本公式得出以下結論： 

    1、對于一個水力元件、管段來講，隻要它的具體(tǐ)結構不發生變化，其所通過的流量的平方和兩端的壓差呈正比關系。 

    2、并聯管段中各分(fēn)支管的阻力狀況（即阻力系數S值）不變時，即供熱系統中各熱用(yòng)戶的阻力系數不變時，網路總流量增加多(duō)少倍或減少多(duō)少倍，并聯管段中各分(fēn)支管段即供熱系統中各熱用(yòng)戶的流量也相應增加多(duō)少倍或減少多(duō)少倍。 

    3、當并聯管段中任一分(fēn)支管段的阻力狀況（即阻力系數S值）發生變化時，網路總阻力系數必然随着變化，而且網路總流量在各分(fēn)支管段中的分(fēn)配比例也相應地發生變化。 

 根據上面的公式和結論，可(kě)以推導出以下結論： 

    當熱網中某一點的阻力系數發生變化之後，這一點前面的管段（即熱用(yòng)戶），流量将呈不等比例的變化；這一點後面的管段（即熱用(yòng)戶），流量将呈等比例的變化。 

    根據供熱管網的這些水力特性，當一個供熱系統采用(yòng)質(zhì)量并調的運行調節方式時，循環水泵的變速運行相當于熱網總出口的阻力狀況（即阻力系數S值）發生了變化，循環泵出口後面的熱用(yòng)戶即全部的熱用(yòng)戶，其循環流量将等比例的變化。 

    熱網經初調節達到阻力平衡之後，管網上各支線(xiàn)、各用(yòng)戶閥門不再操作(zuò)，其開度固定不變（各個熱用(yòng)戶環路阻力系數不變），熱網總流量再增減變化多(duō)少，網上各用(yòng)戶流量也按相同的比例增減變化多(duō)少，而不會改變原來的平衡狀态。 

 2.２、自力式阻力平衡閥的工作(zuò)原理(lǐ)： 

    該産在保留了自力式流量控制閥的自動調節孔闆、壓差自動平衡機構、手動調節孔闆、壓力控制反饋管路、設定流量的刻度标尺等結構基礎上，增加了鎖定裝(zhuāng)置和壓力檢測孔。不使用(yòng)鎖定裝(zhuāng)置時本閥與自力式流量控制閥功能(néng)完全相同——具有恒定流量的功能(néng)。在熱網初調節階段，鎖定裝(zhuāng)置完全打開，該閥按自力式流量控制閥的調節方法進行調節，熱用(yòng)戶的流量很(hěn)快達到平衡狀态，發揮了自力式流量控制閥在熱網平衡控制上的優勢。然後啓動鎖定裝(zhuāng)置，該閥變成了一個具有變流量性能(néng)的平衡閥。由于各個熱用(yòng)戶平衡了，循環泵再進行變速時，各用(yòng)戶流量将成等比例的變化，依然保持平衡狀态。自力式流量控制閥的定流量和平衡法的變流量，兩種功能(néng)可(kě)以根據具體(tǐ)需要進行轉換。測壓檢測孔用(yòng)來測量閥的進出口壓力，并根據定流量狀态下的實際流量，計算出相應狀态下的阻力和阻力系數，這個性能(néng)對于設計人員進行水力平衡工程設計和運行人員分(fēn)析運行中的壓力、流量、阻力情況提供了簡便準确的工具。 

    2.3、自力式阻力平衡閥的一般應用(yòng)：如圖一，在進行阻力平衡的初調節過程中，先關閉鎖定機構，使用(yòng)自力式阻力平衡閥中恒流量功能(néng)，将５個熱用(yòng)戶的流量按設計流量調節好，此時，５個熱用(yòng)戶的流量是平衡的，在此流量狀态下的５個熱用(yòng)戶環路的阻力（阻力系數）也是平衡的。此時，使用(yòng)自力式阻力平衡閥的鎖定裝(zhuāng)置，也就是鎖定了的５個熱用(yòng)戶在此流量平衡狀态下的阻力平衡狀态（即５個熱用(yòng)戶環路的阻力和阻力系數），由于各個熱用(yòng)戶的阻力系數處于一個比較精(jīng)确的平衡狀态，那末，當我們改變熱網循環泵流量的時候，５個熱用(yòng)戶的流量将呈等比例的變化，依然保持平衡狀态。

    2.4、自力式阻力平衡閥在熱計量系統中的應用(yòng)：在熱計量系統中，人們往往在單體(tǐ)建築的入口安(ān)裝(zhuāng)自力式差壓控制閥，其目的是：**，保證溫控閥的正常工作(zuò)壓差不大于0.1Mpa。第二，穩定各單體(tǐ)建築的壓差不被其他(tā)建築的流量變化所影響。 

    而在實際工程中，熱力站的進出口壓差很(hěn)少達到0.2Mpa，除去沿程阻力的消耗，再除去支線(xiàn)、熱量表、過濾器等等的阻力消耗，真正作(zuò)用(yòng)在溫控閥上的壓差都小(xiǎo)于0.1Mpa。同時，由于溫控閥的功能(néng)就是自動根據室内溫度的變化改變流量，因此，即使單體(tǐ)建築的流量受其他(tā)建築影響發生改變，而影響了室内溫度變化，溫控閥也會自動調節，所以，安(ān)裝(zhuāng)自力式差壓控制閥的意義已經不大。 

    很(hěn)多(duō)熱計量工程的實例表明，在熱計量系統中，管網的初調節和非熱計量系統一樣，如果調節不好會造成嚴重的水力失調。為(wèi)此，在熱計量系統中，往往采用(yòng)以超生必流量計測定每個管路的流量的同時用(yòng)自力式差壓控制閥進行流量的調節，與非熱計量系統中采用(yòng)自力式流量控制閥（現在應該升級換代為(wèi)自力式阻力平衡閥）進行流量調節相比，費時費力。因此，如前面所講，熱計量系統是一個用(yòng)戶主動變流量熱源被動變流量系統，安(ān)裝(zhuāng)自力式差壓控制閥的意義已經不大，建議是否可(kě)以用(yòng)自力式阻力平衡閥取代自力式差壓控制閥，這樣一來，不管是溫控閥對流量的自動調節還是熱源對流量的自動調節，都可(kě)以輕松的實現并維持熱網的平衡，更能(néng)方便供熱的運行和調節。當然，目前這隻是一種推測，還需要實際工程的檢驗。 

 3、結論： 

    綜上所述，自力式阻力平衡閥既克服了平衡閥在初調節中大型熱網難于平衡這一劣勢，又克服了自力式流量控制閥調節的熱網隻能(néng)按定流量的質(zhì)調節方式運行，熱網循環泵不能(néng)充分(fēn)節能(néng)的缺點，因此我們認為(wèi)，這種以自力式阻力平衡閥為(wèi)調節工具，以熱網的阻力平衡為(wèi)目标，以節能(néng)效果顯著的“質(zhì)量并調”為(wèi)運行方式的供熱系統，無論在非熱計量供熱系統還是在熱計量供熱系統必将得到廣泛的應用(yòng)。