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1、大型热水采暖系统管道压力控制措施刘圣财 1 柯文飞 2 叶进强 3 丘飞剑 4 王文进 50 引言热水采暖系统是一个具有许多并联环路的管网系统 ,在环状管网系统中，流 量是由几条管路输送到同一个节点，由每条管路达到该节点的流量完全可以任意 分配。目前，热水采暖系统经常采用以下三种管网形式：水平单管式系统，垂直 单管式系统，分户水平式系统。各种管网虽然形式不同，但所有管网系统都具有 相同的水力特点，往往在系统运行过程中压力过大、不稳定造成整个系统的水力 失调及能量的浪费。本文结合无限极营口生产基地的实际情况，进行优化改进。 提出了几种解决办法。1、工程概况无限极营口生产基地位于辽宁省营口经济技术
2、开发区滨海工业园，主要施工 区域包括固体车间、检测中心、口服液车间、办公楼、参观大楼、提取车间、动 力站、仓库、锅炉房、污水站、危险品仓库，占地面积约为 35万平方米。本项目位于东北沿海地区，年平均气温95 c，夏天平均气温25 r，冬天极 端最低温度可达-28c，最大冻土深度可达111cm，按照以往经验，一般每年11 月中开始供暖，到明年3月底停止供暖，冬季寒冷期达5个月时间。厂区平面布置图2、存在问题 在采暖系统运行的过程中，采暖系统压力过大，不稳定，致使各单体的采暖 系统出现水力失调，采暖系统处于大流量，小温差状况，室内温度不均衡情况。对此我们通过对固体车间去办公楼的采暖供水压力进行测量
3、，得到以下数据：时间实测压力（Mpa）时间实测压力（Mpa）时间实测压力（Mpa）8:000.7311:300.8615:000.868:300.8512:000.8615:300.739:000.7412:300.8316:000.859:300.8213:000.8316:300.8810:000.8113:300.8317:000.8110:300.8714:000.8017:300.7511:000.7914:300.7818:000.72固体车间去办公楼米暖供水压力统计表由以上数据我们可以得到，固体车间去办公楼的采暖供水压力在0.72MPa0.88MPa之间，大大超出我们实际工作压力
4、0.40MPa，不符合要求。3、解决方案针对采暖系统压力过大及不稳定的问题，我们经过讨论研究出以下解决方 案。3.1调节各用户入口处平衡阀，使各户流量分配均匀，压力稳定。在系统设计时，各环路阻力实现平衡（相等）实际上是做不到的。循环水泵 扬程是按照最不利（阻力最大的）环路所消耗的阻力来确定，其它环路都存在着 或多或少的剩余压头。这些剩余压头如果不能消除，就会造成系统水压过大。通过调节入户平衡阀来增加阻力，消除用户剩余压头的办法，是解决这个问 题的一种有效方法。通过调节平衡阀来消除剩余压头，使得各个环路实现阻力平 衡的措施，即为“附加阻力平衡法”。它的特点是循环水泵具有足够的流量和扬 程，可以减
5、少过热部分用户的热量浪费，获得节能效果。采暖入户阀门安装示意图3.2 更改动力站换热机组的补水方式，由原来的补水泵补水变成自来水直接 补水，降低附加压头。在原来的设计中，动力站热交换机组欲采用安装补水泵来补足资用压头的欠 缺，使各个环路实现阻力平衡的措施。但是在实际的运行过程当中，我们发现增 加的小水泵的扬程偏大，增大了额外的压头，致使采暖系统的压力过大。在此通过取消原设计的小水泵补水方式，采用直接用自来水进行补水，降低 整个系统的压头，达到控制采暖系统压力的目的。3.3在采暖系统回水端增加密闭式膨胀水箱，稳定采暖系统压力。膨胀水箱被广泛应用于中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备中， 其
6、缓冲系统压力波动，消除水锤起到稳压卸荷的作用，在系统内水压轻微变化时， 膨胀水箱会对水压的变化有一定缓冲作用，能保证系统的水压稳定。膨胀水箱通 常分为两种：开放式膨胀水箱、密闭式膨胀水箱。两种膨胀水箱具体优缺点如下 表：开放式膨胀水箱密闭式膨胀水箱优占八、1. 水箱大小计算容易2. 水位控制简单优占八、1. 密闭膨胀水箱不需要安裝在建築物 的最高处，可以节省人工及材料2. 沒有与大气相接触，所以水不会有 蒸发的损失；并且膨胀水箱的安裝位置 更有弹性。3. 在对系统进行灌水时，利用排气设备 将所有的空气从系统中排除，那么內部 的腐蚀问题、水泵的损害问题將都可以 避免。1.空气可以轻易的经由开放式
7、水箱进 入系统中1.1水中的气泡会造成管路及水泵的噪1密闭式膨胀水箱的内膜是通过热轧的 方式固定在闭式膨胀水箱的两个半壳的 碳钢中间，这种工艺过程如果处理的不缺占八、音产生1.2內部的腐蚀（空气溶于水中会成酸 性）1.3水泵的效率降低2. 水一直持续的与大气接触会有水的 蒸发损失，需要持续性补水3. 开放式水箱必須放置在系统的最高 处，无法改变沒有弹性缺占八、好，就会留下微小的气孔在内膜和碳钢 之间，这些微小的气孔就会将预充的气 体泄露出去。2.罐的接口与壳体之间是焊接而成。这 样在焊接的过程中，高温就会将防锈涂 层氧化。Fl&wccnlih rrr：5i口r nju ri:nnnlJni=L
8、rnJjrWjtJ通过对开放式以及密闭式膨胀水箱的特占及优缺占进行对比分析，我们决定 采用密闭式膨胀水箱作为稳压设备。3.3.1密闭式膨胀水箱工作原理 密闭式膨胀水箱用于系统中时，由于系统压力比预充气体的压力，所以会有 一部分工作介质进入气囊内（对隔膜式来讲是进入罐体内），直到达到新的平衡， 当系统压力再度升高，系统压力再次大于预充气体的压力，又会有一部分介质进 入囊内，压缩囊和罐体间的气体，气体被压缩压力升高，当升高到跟系统压力一 致时，介质停止进入，反之，当系统压力下降，系统内介质压力低于囊和罐体间 的气体压力，气囊内的水会被气体挤出补充到系统内，使系统压力升高，直到系 统工作介质压力跟囊
9、和罐体间的气体压力相等，囊内的水不再外系统补给，维持 动态的平衡。密闭式膨胀水箱的特占：膜片式为非伸缩性的，但它沿著边缘鼓起使得它更耐久。特殊的固定环构造，可以防止內部压缩空气的泄露。密闭式膨胀水箱动作图3.3.2密闭式膨胀水箱容积计算 密闭式膨胀水箱总容积的计算公式如下P1V = P2(V-Vp-)(2)式中丁一密闭式膨胀水箱总容积(L)热水系统的膨胀水量(L),按式(2)计算；已一闭式膨胀水箱所处位置的管内压力(mH20,绝对压力)；已=进水管压力+10(mH2O)；已一闭式膨胀水箱所处位置的管内最大允许压力(mH2 0,绝对压力)；只：一热水系统容许增加的压力(mH20)；只：=安全阀设
10、定压力一(0.1 x安全阀 设定压力+进水管压力);T:系统内热水总容量(L)；:：加热前水的密度(kg/L)；1加热后水的密度(kg/L)；下面以固体车间为例做具体分析，采暖室外设计温度为-14.lt，采暖热负荷 为457KW,采暖系统阻力45KPa,采暖热媒为8060t,供水温度80t，回水温 度601,采暖系统工作压力为0.40MPa,系统顶点压力0.2MPa，系统内热水总 容量为 8800L。r2 rl0.9719 - 0.9833/-巧叫= 20 + 10 = 30= 60-(0.1%60 + 20)= 34= 30-F 26 = 66叮=:二 沢二.：.1 一 二=0.0354二可
11、计算得到固体车间密闭式膨胀水箱的容积为 708L。3.3.3 密闭式膨胀水箱的安装在计算得到密闭式膨胀水箱的容积之后，我们将膨胀水箱按照以下几点来进 行安装：1、将密闭式膨胀水箱安装在系统水温相对最低点地方，即安装在系统的回 水端，为避免密闭式膨胀水箱在工作时进水和自重对系统管道产生较大的载荷， 并用金属软管把密闭式膨胀水箱连接到系统，埋地螺钉固定密闭式膨胀水箱支 脚，保证使用过程中的平稳。2、密闭式膨胀水箱附近要安装安全阀，避免在系统压力异常的时候损坏气 压罐和系统其他部件。轉座閥密閉式匾脹水箱證備配酋圖遞巫或自動確水給班禹_1di手動補欢閥連接至系統排水管膨脹水箱排朮管密闭式膨胀水箱安装位
12、置经过上述一系列措施改进后，我们依旧对固体车间至办公楼的采暖系统的供水压力进行测量，如下时间实测压力（Mpa）时间实测压力（Mpa）时间实测压力（Mpa）8:000.4011:300.3815:000.418:300.4012:000.4215:300.399:000.3912:300.3816:000.429:300.4013:000.4216:300.4010:000.4013:300.3917:000.4210:300.4214:000.4217:300.4111:000.4014:300.4018:000.38改进后固体车间至办公楼的米暖供水压力统计表固体车间至办公楼的采暖供水压力对比图由图我们可以得到，改进后固体车间至办公楼的采暖供水压力得到了有效地 控制，在0.38MPa0.42MPa之间，符合要求。4总结采暖系统的压力过大、不稳定是采暖系统中普遍存在的问题，而造成这些问 题的原因是多样的，本文提出的相应的解决办法对消除剩余压头，稳定采暖系统 的压力都有明显的效果；同时也降低了相应设备的能耗，减少过热部分用户的热 量浪费，具有较好的经济及社会效益。
