水力调节

水力调节（精选五篇）

水力调节 篇1

关键词：水力调节,水力平衡,节能,供热效果

在供热、热水采暖系统中, 热媒由闭式管路系统输送到各用户。对于一个设计正确、并能按设计要求运行的管网系统来说, 各用户应该均能获得设计水量, 及能满足其热负荷的需要。但由于大部分输配环路及热源机组环路存在水利失调、水泵选型偏大以及各用户室温不一致等原因, 导致了能耗高、供热品质差。

所谓水力平衡系统是指系统实际运行时所有用户都能获得设计水流量, 而水力平衡则意味着水力失调。水力失调有两方面的含义, 其一是指系统中当一些用户的水流量改变时, 会使其他用户的流量随之改变。其二是指系统虽然经过水力平衡计算, 并达到规定的要求, 但在施工安装, 并经初调试后, 各用户的实际流量仍旧与设计要求不符。

1 水力调节

1.1 在进行供热、供水系统水力管网系统设计时,

虽然设计者仔细的设计计算及平衡计算, 但在实际运行时, 各环路末端装置中的水流量并不按设计而是远大于设计水量。分析原因主要有两个:a.缺乏消除环路剩余压头的定量调节装置。因为有利环路的剩余压头较难以管经变化档次来消除, 目前的截止阀和闸阀既无调节功能、也无定量显示, 而节流孔板往往难以计算得比较精确。b.水泵实际运行点偏离设计运行点。设计时水泵型号按两个参数选择, 流量为系统总流量, 扬程则为最不利环路阻力损失加上一定的安全系数, 由于实际阻力往往低于设计阻力, 水泵工作点处于水泵特性曲线的右下侧, 使实际水量偏大。此外对于旧系统改造、逐年并网, 或者要考虑供热面积逐年扩大的管网系统, 想以一次性的平衡计算或安装节流孔板是行不通的, 设计时留有较大的富裕量是可以理解的, 那么, 大流量以及水力失调则是不可避免了。

1.2 在能源价格便宜、供热作为社会福利,

较少考虑成本、系统规模不大、对供热品质要求不很高时, 选用大容量设备来弥补潜在的不平衡问题是可以奏效的。但是, 散热器热量并不是与通过散热器的热量成正比的。根据散热器散热量与水量的关系可以得知, 当流量从设计流量的100%增加到300%设计值时, 散热量只从100%增加到110%, 这样最不利环路室温可以改善, 但有利环路室温却偏高。事实上总水量增大, 会使锅炉出水温度升不上去, 即使不利环路保持了设计水量, 也会由于水温低而使室温达不到设计值。

1.3 如果水系统得到平衡, 并且锅炉运行在其额水流量情况下,

上述一系列不合理现象均能得到改善。而这些平衡则由初调节及供热调节来完成。初调节指在系统初期利用预先安装好的流量调节装置, 对系统进行一次调节。而为满足供暖通风热负荷随室外气象条件变化, 热水供应和生产工艺用热随使用条件等因素变化所进行的调节则称为供热调节。我们通过质调节、量调节、分阶段改变流量的质调节以及间歇调节等集中调节的供热调节方式来实现水力平衡, 从而达到节能及提供热品质。

2 水力平衡与节能

2.1 水力失调的分析

供暖系统的初调节目的是为了解决各热用户流量分配不均的问题, 如不进行系统的初调节则各用户很难得到所需流量, 在实际运行中, 有利环路阻力小、得到的流量多、温度高, 不利环路阻力大、得到的流量少、温度低并且有可能达不到国家供热标准。通常供暖单位采取提高锅炉出力或提高水泵扬程使不利环路得到足够的热量 (水量) , 但这不是解决问题的好办法, 只能使流量偏高的有利环路得到更多的 (热量) 水量, (热量) 水量分配不均的问题依然存在。上述现象称之为水力失调, 必须加以解决。

水力失调分为静态失调和动态失调两种情况。静态失调 (又称为稳态失调) 是指系统中各用户在设计状态下, 实际流量与设计流量不符, 这种失调是稳态的、根本性的, 如不加以解决, 这类问题始终存在。特别是在现有的定流量系统中, 大部分系统末端设备无法自行调节, 静态失调问题比较突出。动态失调是指系统中一些用户的水流量改变时, 引起系统的阻力分布变化, 导致其他用户流量随之改变产生失调, 这种失调是变化的、动态的。新建的分户供暖系统因安装散热器温控阀, 系统变流量运行, 产生的失调现象属于此种失调。

供暖实际运行中, 初、末寒的供回水温差小, 由重力引起的垂直失调小;中寒期供回水温差大, 由重力引起的垂直失调作用加大。特别对于下供回系统, 要求系统供回水温差应小于10℃, 才能保证因重力引起的垂直失调不致太大。供暖系统的最初设计一般供回水温差为25℃, 这样实际运行时为了避免垂直失调则系统流量必须加倍, 正如前面所示将造成巨大的能源浪费。

某些项目由于供热负荷增加、管线延长, 必然出现远近温度不均的问题, 而现存的解决办法只有更换超过锅炉额定流量的循环泵从而增加水的流量, 由此导致出现以下问题:a.增加电量消耗, 加大供热成本;b.由于水泵流量增加, 使得锅炉供回水温差变小, 严重减少了冷热水在锅炉内部自然循环动力, 循环水在炉管内流速减慢, 使锅炉阻力增大, 从而导致高温区管路内产生冷沸腾, 使管道容易结垢、过热、变形甚至爆管, 由此出现炉膛温度过高, 而水温上升较慢, 使锅炉无法达到额定出力要求;同时, 由于锅炉内阻的增大必然减小外管网的压力, 使外网运行工况进一步恶化。

2.2 水力平衡的实质

按照国家规范的热工要求, 应通过合理划分和均匀布置环路, 并进行水力平衡计算, 减少各并联环路之间压力损失的相对差额。当相对差额大于15%时, 应在计算的基础上, 根据水力平衡要求配置必要的水力平衡装置。

水力管网全面平衡技术是所有节能措施中最重要的一项, 它是一切工作的基础。抛开水力平衡来谈节能则不能保证用户供暖效果, 不能实现最大程度的节能。通常水力管网平衡调节靠平衡阀来实现, 而现在供暖领域对平衡阀的认识、使用、评价有很多误区, 阻碍了人们对平衡阀的正确使用, 特别是一些新产品的出现, 使人们忽略了平衡阀的价值。

平衡阀是解决管网设计、施工过程中产生的最基本失调情况的一种阀门, 因此调节功能是其首要的功能。阀门的理想流量特性主要有直线流量特性、等百分比流量特性、快开流量特性三种。对于平衡阀只有采用线性流量特性和等百分比流量特性才具有良好的调节性能, 其中以等百分比流量特性最好。普通阀门多采用快开流量特性, 当相对开度比较小时, 就有较大的流量, 随着开度增大, 流量很快达到最大值, 这种阀门调节性差, 一般只能起到关断作用。除调节功能之外, 平衡阀附加了可测量的测量接口, 配合智能仪表可以精确的测量压差、流量甚至介质温度;平衡阀具有可视的数字刻度, 一看就可以知道阀门的开度。

平衡阀必须经过科学调试才能达到正确发挥它的作用, 如果没有调试, 平衡阀与普通阀门无异。与平衡阀一起被发明的还有平衡阀专用智能仪表, 它与平衡阀来配合使用。智能仪表如同人的大脑一样, 指挥协调其它器官正常工作, 来维持身体的健康。平衡阀与智能仪表一起使用来检测系统运行中的实际数据, 如流量、压差、温度等, 帮助工作人员进行判断并且做出正确的调整。

对于设计人员, 应认识到系统的水力平衡是确保分户计量供热实施的重要环节, 而且静态平衡是动态平衡的基础。静态平衡是指设计计算条件下各环路流量的理想分配, 所以在设计中, 应对室外区域管网进行合理的统筹设计, 对室内外系统要进行严格的水力平衡计算。动态平衡则是当热用户进行调节时, 系统能够对各环路流量进行相应合理分配。设置必要的调控设备, 是为满足计量供热的需要, 而不能认为设置调控设备就可取代水力平衡计算。

水力调节 篇2

摘要：随着社会的发展，暖通空调越来越多的应在了各个领域，与此同时，暖通空调各个方面的性能也越来越受到重视，其中水系统的水力平衡问题越加引起人们的关注。本文简单的介绍了水系统水力平衡的原理以及特性等，并结合实例阐述水力平衡阀对水力平衡调节过程以及结论等。

关键词：水力失调；平衡阀；系统平衡调试

一、前言

在建筑暖通空调水系统中，水力失调是最为常见的问题。水力失调引起系统水流量分配不合理，某些空调区域的空调水流量过剩，某些空调区域的空调水流量不足，从而造成了某些室内空调房间出现过冷或过热的现象，没有达到相应的室内设计温度。不合理的系统输送冷、热，造成能源的浪费；或者为了解决这个问题，一味的提高水泵的压头，依然产生冷、热量的不平衡和造成更大的能源浪费。因此，必须选用相应的调节阀门和采取正确的调节措施，以平衡水系统的流量分配。

二、水力平衡调节概况

尽管一些常见的阀门，如截止阀、球阀等也有一定的调节能力，但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量，所以只是定性调节，具有不准确性，给工程结束后的调试工作带来不便。所以近年来，越来越多的暖通空调工程水系统的关键部件（如集水器），特别是在一些外国设计公司设计项目中，有很多选择水力平衡阀对系统的流量分配进行调节（包括系统安装后的调整和经营管理调整，本文主要阐述了前者，也可以做后者的参考）。

水利平衡阀有两个特点：（1）具有良好的调节功能。优质水利平衡阀的具有直线流量特性，即在两端压差不变情况下，其流量与开度成线性关系；（2）流量实时可测性。通过专用的流量测量仪可以在现场测量通过水力平衡阀的流量。

三、系统水力平衡调节

水系统水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至设计流量。

1、单个水力平衡阀调节

单个水力平衡阀的调节较为简单，只需连接专用的流量测量仪表，将阀门口径及设计流量输入仪表，根据仪表显示的开度值，旋转水力平衡阀手轮，直至测量流量等于设计流量即可。

2、已有精确计算的水力平衡阀的调节

对于某些水系统，在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算，系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是已知的。这时水力平衡阀的调节步骤如下：（1）在设计资料中查出水力平衡阀的设计压降；（2）根据设计图纸，查出（或计算出）水力平衡阀的设计流量；（3）根据设计压降和设计流量以及阀口径，查水力平衡阀压损曲线图，找出这时水力平衡阀所对应的设计开度；（4）旋转水力平衡阀手轮，将其开度旋至设计开度即可。

3、一般系统水力平衡阀的联调

对于目前绝大部分的暖通空调水系统，其设计只有水力平衡阀的设计流量，而不知道平衡阀前后的压差，而且系统中包含多个水力平衡阀，在调节时这些阀的流量变化会互相干扰。这时要对系统进行调节，使所有的水力平衡阀同时都达到设计流量。

（1）系统水力平衡调节的分析：

①并联水系统流量分配的特点：并联系统各个水力平衡阀的流量与其流量系数KV值成正比（由于管道中水流速度较低，假定各并联支路上平衡阀两端的压差相等），如图1所示，调节阀V1、V2、V3组成的并聯系统，则QV1：QV2：QV3=KV1：KV2：KV3（Q为流量，KV为流量系数）。当调节阀V1、V2、V3调定后，KV1、KV2、KV3保持不变，则调节阀V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不变。如果将调节阀V1、V2、V3流量的比值调至与设计流量的比值一致，则当其中任何一个平衡阀的流量达到设计流量时，其余平衡阀的流量也同时达到设计流量。

②串联水系统流量分配的特点：串联系统中各个平衡阀的流量是相同的，如图1所示，调节阀G1和调节阀V1、V2、V3组成一串联系统，则QG1=QV1+QV2+QV3；

③串并联组合系统流量分配的特点：如图1所示，实际上是一个串并联组合系统。其中平衡阀V1、V2、V3组成一并联系统，平衡阀V1、V2、V3又与平衡阀G1组成一串联系统。根据串并联系统流量分配的特点，实现水力平衡的方式如下：

首先将平衡阀组V1、V2、V3的流量比值调至与设计流量比值一致；再将调节阀G1的流量调至设计流量。这时，平衡阀V1、V2、V3、G1的流量同时达到设计流量，系统实现水力平衡。实际上，所有暖通空调水系统均可分解为多级串并联组合系统。

（2）水力平衡联调的步骤：

如图2所示，该系统为一个二级并联和二级串联的组合系统，（V1～V3、V4～V6、….V16～V18）为一级并联系统，又分别与阀组I（G1、G2…G6）组成一级串联系统；阀组I为二级并联系统，又与系统主阀G组成为二级串联系统。该系统水力平衡联调的具体步骤如下：

①将系统中的断流阀（图中未表示）和水力平衡阀全部调至全开位置，对于其它的动态阀门也将其调至最大位置，例如，对于散热器温控阀必须将温控头卸下或将其设定为最大开度位置；

②对水力平衡阀进行分组及编号：按一级并联阀组1～6、二级并联阀组I、系统主阀G顺序进行，见图2；

③测量水力平衡阀V1～V18的实际流量Q实，并计算出流量比q=Q实/Q设计；

④对每一个并联阀组内的水力平衡阀的流量比进行分析，例如，对一级并联阀组1的水力平衡阀V1～V3的流量比进行分析，假设q1

⑤按步骤④对一级并联阀组2～6分别进行调节，从而使各一级并联阀组内的水力平衡阀的流量比均相等；

⑥测量二级并联阀组I内水力平衡阀G1～G6的实际流量，并计算出流量比Q1～Q6；

⑦对二级并联阀组的流量比进行分析，假设Q1

⑧调节系统主阀G，使G的实际流量等于设计流量。

水力调节 篇3

在建筑物暖通空调水系统中, 水力失调是最常见的问题。由于水力失调导致系统流量分配不合理, 某些区域流量过剩, 某些区域流量不足, 造成某些区域冬天不热、夏天不冷的情况, 系统输送冷、热量不合理, 从而引起能量的浪费, 或者为解决这个问题, 提高水泵扬程, 但仍会产生热 (冷) 不均及更大的电能浪费。因此, 必须采用相应的调节阀门对系统流量分配进行调节。

虽然某些通用阀门如截止阀、球阀等也具有一定的调节能力, 但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量, 因此这种调节只能说是定性的和不准确的, 常常给工程安装完毕后的调试工作和运行管理带来极大的不便。因此近些年来, 在越来越多的暖通空调工程水系统的关键部位 (如集水器) 、特别是在一些国外设计公司设计的工程项目中, 均大量地选用水力平衡阀来对系统的流量分配进行调节 (包括系统安装完后的初调节和运行管理调节, 本文主要阐述的是前者, 也可作后者的参考) 。

水力平衡阀有两个特性:

a.具有良好的调节特性。一般质量较好的水力平衡阀都具有直线流量特性, 即在阀二端压差不变时, 其流量与开度成线性关系;b.流量实时可测性。通过专用的流量测量仪表可以在现场对流过水力平衡阀的流量进行实测。

2 系统水力平衡调节

水系统水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至设计流量。

2.1 单个水力平衡阀调节:

单个水力平衡阀的调节是简单的, 只需连接专用的流量测量仪表, 将阀门口径及设计流量输入仪表, 根据仪表显示的开度值, 旋转水力平衡阀手轮, 直至测量流量等于设计流量即可。

2.2 已有精确计算的水力平衡阀的调节:

对于某些水系统, 在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算, 系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是已知的。这时水力平衡阀的调节步骤如下:a.在设计资料中查出水力平衡阀的设计压降;b.根据设计图纸, 查出 (或计算出) 水力平衡阀的设计流量;c.根据设计压降和设计流量以及阀口径, 查水力平衡阀压损列线图, 找出这时水力平衡阀所对应的设计开度;d.旋转水力平衡阀手轮, 将其开度旋至设计开度即可。

2.3 一般系统水力平衡阀的联调:

对于目前绝大部分的暖通空调水系统, 其设计只有水力平衡阀的设计流量, 而不知道压差, 而且系统中包含多个水力平衡阀, 在调节时这些阀的流量变化会互相干扰。这时如何对系统进行调节, 使所有的水力平衡阀同时达到设计流量呢?

2.3.1 系统水力平衡调节的分析:

(1) 并联水系统流量分配的特点:并联系统各个水力平衡阀的流量与其流量系数KV值成正比 (由于管道中水流速度较低, 假定各并联支路上平衡阀两端的压差相等) , 如图1所示, 调节阀V1、V2、V3组成的并联系统, 则QV1:QV2:QV3=KV1:KV2:KV3 (Q为流量, KV为流量系数) 。当调节阀V1、V2、V3调定后, KV1、KV2、KV3保持不变, 则调节阀V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不变。如果将调节阀V1、V2、V3流量的比值调至与设计流量的比值一致, 则当其中任何一个平衡阀的流量达到设计流量时, 其余平衡阀的流量也同时达到设计流量。 (2) 串联水系统流量分配的特点:串联系统中各个平衡阀的流量是相同的, 如图1所示, 调节阀G1和调节阀V1、V2、V3组成一串联系统, 则QG1=QV1+QV2+QV3; (3) 串并联组合系统流量分配的特点:如图1所示, 实际上是一个串并联组合系统。其中平衡阀V1、V2、V3组成一并联系统, 平衡阀V1、V2、V3又与平衡阀G1组成一串联系统。根据串并联系统流量分配的特点, 实现水力平衡的方式如下:首先将平衡阀组V1、V2、V3的流量比值调至与设计流量比值一致;再将调节阀G1的流量调至设计流量。这时, 平衡阀V1、V2、V3、G1的流量同时达到设计流量, 系统实现水力平衡。实际上, 所有暖通空调水系统均可分解为多级串并联组合系统。

2.3.2 水力平衡联调的步骤:

如图2所示, 该系统为一个二级并联和二级串联的组合系统, (V1~V3、V4~V6、….V16~V18) 为一级并联系统, 又分别与阀组I (G1、G2…G6) 组成一级串联系统;阀组I为二级并联系统, 又与系统主阀G组成为二级串联系统。该系统水力平衡联调的具体步骤如下: (1) 将系统中的断流阀 (图中未表示) 和水力平衡阀全部调至全开位置, 对于其它的动态阀门也将其调至最大位置, 例如, 对于散热器温控阀必须将温控头卸下或将其设定为最大开度位置; (2) 对水力平衡阀进行分组及编号:按一级并联阀组1~6、二级并联阀组I、系统主阀G顺序进行, 见图2; (3) 测量水力平衡阀V1~V18的实际流量Q实, 并计算出流量比q=Q实/Q设计; (4) 对每一个并联阀组内的水力平衡阀的流量比进行分析, 例如, 对一级并联阀组1的水力平衡阀V1~V3的流量比进行分析, 假设q1

3 水力平衡调试实例

以下是哈市爱建住宅小区某住宅楼供暖系统水力平衡调试实例。 (见图3) 该住宅楼共30层, 其中1至17层为低区供暖, 18至30层为高区供暖, 以高区供暖为例。高区共有8根立管, 分别为I、II、III、IV——VIII, 立管I从18层到30层的水力平衡阀分别为V18、V19、V20…….V30。具体调试步骤如下: (1) 对立管I并联阀组V1~V3进行水力平衡调节; (2) 按步骤 (1) 对高区其余立管II、III、IV……VI-II阀组分别进行调节, 从而使每一立管并联阀组内的水力平衡阀的流量比均相等;对立管阀组G1-G8进行水力平衡调节; (3) 调节系统主阀G, 使它的实际流量等于设计流量。这时, 高区系统水力平衡初调完毕。 (4) 对高区的调试结果进行校验:a.对立管I并联阀组进行水力平衡调节的校验。b.对立管阀组进行水力平衡调节的校验。

结束语

通过以上论述及工程调试实例, 我们可以得出结论, 在暖通空调水系统中, 合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调, 可以极大地改善系统的水力特性, 使系统接近或达到水力平衡, 从而既为系统的正常运行提供了保证, 同时又节省了能源, 使系统经济高效地运行。

参考文献

[1]陆耀庆等.供暖通风设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

水力调节 篇4

关键词：集中供热,水利平衡,循环水,调节方法

近几年, 东北县级城镇基本实现了集中供热, 其集中供热的形式一般是建立一个大型的集中供热锅炉房为一级热源, 送出高温热水到各个二级换热站, 换热站的个数一般10几个。由于县级单位缺少资金, 所以, 有很多热力公司没有在各个换热站配备必要的电动调节阀、压差控制阀、自立式流量控制阀等有效的水利平衡设备, 普遍存在用一次网的大流量缓解一次网水力失调的现象, 致使一次循环泵电耗过高。同时由于一次网的运行温度较低, 造成锅炉的燃烧效率低, 隐形的浪费大量的燃料。笔者根据热水供热系统出调节的相关原理结合从事水利平衡多年的经验, 针对这种缺少自动调节设备的小规模的一次网, 摸索出了一种简易的一次网调节方法, 介绍如下:

一、热水供热系统调节原理

在室外热水网路中, 水的流动状态大多处于阻力平方区, 水在这种流动状态下, 其压降和流量的关系服从二次幂规律, 其关系式为:

△Pi=Ri (Li+Lid) =Si*V2pa公式一

式中:

△Pi:网路中计算管段的压降, 单位pa;

Ri:网路中计算管段的比摩阻, 单位pa/m;

Li+Lid:网路中计算管段的长度及局部阻力的当量长度, 单位m;

Si:网路中计算管段的阻抗, 单位pa/ (m3/h) 2;V:网路中计算管段的水流量, 单位m3/h;其中比摩阻的公式为:

R=6.88*10-3K0.25 (G2/pd5.28) pa/m公式二

式中:

G:水流量, 单位t/h;p:水密度, 单位kg/m3;d:管道管径;单位mm;对于并联管段组成的网路, 各管段之间存在如下的关系:

式中:GZ:网路中总流量, 单位t/h;

G1、G2、G3:分别为管段1、2、3的流量, 单位t/h;

根据公式一和公式二可知, 在一定的水温条件下, 各管段的阻抗S值只与该管段的管径、长度、管道内壁的绝对粗糙度K值以及局部阻力当量长度有关, 它不随流量的大小变化而变化。就是说, 一定的管道, 它的阻抗S值是定值。根据公式三和公式四, 并联管路的总流量等于各个并联管段流量之和, 当总流量发生变化时, 各个管段的流量呈等比例变化。

结合上图, 可以得出一下推论:

1、阀门A处, 是用户1---6的总供水, 1---6之间的用户都是并联关系, 当改变阀门A的阻力时, 总流量GZ会改变, 用户1---6的流量会按照原来的比例G1:G2:G3…等比例的改变成为G1’:G2’:G3’…。

2、循环泵的供水是用户1---6的总供水, 1---6之间的用户都是并联关系, 当通过变频改变循环泵的流量时, 总流量GZ会改变, 用户1---6的流量会按照原来的比例G1:G2:G3…等比例的改变成为G1’:G2’:G3’…。

3、阀门B处, 是用户3---6的总供水, 相对于阀门B, 3---6之间的用户都是并联关系, 当改变阀门B的阻力时, 总流量GZb会改变, 用户3---6的流量会按照原来的比例G3:G4:G5…等比例的改变成为G3’:G4’:G5’…。而用户1与用户2的流量也会发生变化, 是不规则的变化。

二、小规模一次网简易调节方法

运用上述原理, 结合一个实例对小型的热力管网的调节进行说明:

某县热力公司, 热源为集中供热锅炉房, 目前供热面积60万平米, 29MWg锅炉3台, 运行2台, 热媒参数115°/70°, 下设6个换热站名 (规划10个, 目前投入运行6个) , 各换热站情况见下表:

从测得的流量数据看, 这个系统存在明显的水力失调。6号站存在流量不足的问题, 少于设计流量27t/h, 水力失调度为73%, 直接影响到该站供热的质量。1号站、2号站、3号站、4号站实际流量不同程度超过了设计流量, 4个站实际流量合计超过设计流量95t/h, 直接影响6号站的流量。在系统存在水力失调的同时, 还存在实际总流量大于设计总流量15%的问题, 由于流量和电量之间呈三次方的关系, 总流量大了15%, 会增加电耗39%。

调解工作的准备:调节工作需要三个调节人员 (下面称A、B、C调节员) , 两台超声波流量仪。调节目标:各个站一次侧实际流量与设计流量的误差小于正负5%。

调节的步骤:

1、计算最不利站6号站的流量比:

73/100=0.73

2、根据6号站流量比, 计算各个站的调节流量

3、调节员C留在锅炉房, 控制循环泵变频;6号站不用调节, 留调节员A使用超声波流量仪观测6号站的流量变化情况。调节员B直接调节5号站, 参照超声波流量仪流量显示, 通过手动阀门调节到40t/h, 此时, 6号站的流量有增大的趋势, 通过A调节员了解6号站流量变化情况, 如6号站流量增加超过5%, 则通知调节员C减小水泵频率, 按照6号站增加的流量比例, 等比例减小循环泵总的循环流量, 再将5号站流量调节到40t/h。如果6号站流量增加幅度小于5%, 则直接去调节4号站流量。

4、调节员B调节4号站, 参照超声波流量仪流量显示, 通过手动阀门调节到60t/h, 此时, 6号站的流量有增大的趋势, 通过A调节员了解6号站流量变化情况 (此时5号站的流量会与6号站流量等比例变化) , 如6号站流量增加超过5%, 则通知调节员C减小水泵频率, 按照6号站增加的流量比例, 等比例减小循环泵总循环流量, 再将5号站流量调节到60t/h。如果6号站流量增加幅度小于5%, 则直接去调节3号站流量。

5、重复上面的调节步骤, 在调节前面各站流量时, 始终以6号站流量稳定在73吨误差不超过正负5%, 直到调节完所有的换热站。

6、所有的热力站调节完成后, 总流量448t/h, 此时通知调节员C, 将水泵总流量调节到设计流量603t/h, 1-6号站的流量都基本达到了设计流量。见下表:

注:由于计量原因, 热源总流量和各站测得的流量之和有一定误差。

这种流量调节方法特别适用于没有安装自动调节设备的小型一次网系统, 不但可以消除水力失调, 还可以通过减少循环水量节省一笔可观的电费, 经过笔者多次使用, 取得了比较满意的效果, 衷心的希望这种方法可以给更多的热力公司带来帮助

参考文献

[1]贺平, 陈刚等编著.《供热工程》.

水力调节 篇5

长距离输水过程中, 由于各种原因, 输水流量变化是不可避免的。因此, 在系统中设置调节水库, 用以调解输水流量及水量平衡, 应对运行事故以及沉降含沙水流中的泥沙等[1,2]。调节水库内水流特性与上述各项功能是密切相关的[3,4,5,6], 本文结合工程实际, 对调节水库的进、出水口区域的消能防冲, 流速分布, 水流运动特性进行试验研究;同时对库区整体水流特性也进行了试验研究, 包括各种工况下垂向和平面流速分布, 水流运动特性, 蓄水过程中部分水体滞留时间的分析估算等。试验研究结果可供类似工程设计、运行管理、事故处理时参考借鉴。

1 工程实况与模型试验简介

1.1 工程概况简介

本试验研究的调节水库由碾压均质环形土坝围成, 设有进水口和出水口, 进水口区域由陡坡段, 消能段和护坦段组成。库底分为3个区, 高程分别为1 123.40, 1 121.40, 1 118.00m。设计库容为118万m3, 最高蓄水位为1 125.90 m, 死水位为1 119.50m, 见图1, 图2和图3。

工程设计在正常水位1 119.50~1 125.90m运行时, 进、出库水流量组合有5种, 见表1。对应的工作水位分别为1 120.60, 1 121.96, 1 123.96和1 125.26m。

m3/s

1.2 试验研究概况简介

试验研究采用变态模型进行试验, 横向几何比尺为λ1=120, 垂直比尺为λh=40, 由水流重力相似条件求得流速比尺为λv=6.325, 流量比尺为λq=30 357.87, 时间比尺λt=18.97。根据原型水库建筑材料和模型糙率比尺, 水库大坝用水泥砂浆抹面, 而库底用水泥砂浆面再拉毛, 用来模拟混凝土板和库底覆土, 进出水口则用有机玻璃板和有机玻璃管制作。模型布置见图4。

试验测点布置分3部分, 进水口区域流速测点布置见图5。出水口区域流速测点布置见图6。库区流速测点布置图见图7。

试验中流量用电磁流量计测量, 流速用多功能流速仪测量。全部试验测试都在4个不同水位条件下, 按表1的5种流量组合进行。

2 调节水库进水口区域水力特性

2.1 进水口区域内水流雍高及消能防冲

进水口区域范围见图5。进水口区域水流消能, 主要是解决水库初期蓄水过程和空库再启动过程水流过急可能造成库底冲刷问题, 因为这2个过程进水口区域水浅而湍急。而当正常运行水深增加后, 这种情况会自行消失。

1-清水池;2-供水管;3-供水管道泵;4-电磁流量计;5-进水口;6-调节水库;7-出水口;8-出水管道泵;9-电磁流量计;10-出水管;11-控制阀

试验测试表明, 在各种流量工况下, 进库水流在消力池内形成水跃, 并在消力池后形成壅水而使流速降低, 再经护坦保护, 有效防止了初期蓄水和空库再启动可能造成的库底冲刷, 表明该进水口消能设施是合理有效的。

各流量工况下进水口附近雍高水位及范围见表2。

2.2 进水口区域水流的垂向流速分布

测点布置见图5。为减少篇幅, 只给出2种流量组合的流速分布。见图8。

2.3 进水口区域水流运动分析

水流从来水管经陡槽进入消力池, 雍高后向四周流动, 除有向出水口的主流之外, 还有侧向流动, 当水深超过雍高水位之后, 水流还将向下游流向更低的库区, 由于进水流量大于出水流量, 水深不断增加, 雍高水柱逐渐被淹没, 直至接近最高蓄水位时, 完全被淹没而与库区水面相平。进、出水量的不平衡而形成的迴流, 会垂直流入进水口区域, 所以该区域水流为有环流的三维运动。

3 出水口区域的水力特性

3.1 出水口区域水流的垂向流速分布

流速测点见图6, 2种流量组合的流速分布见图9。

3.2 出水口区域水流运动分析

流向出水口的水流, 除从进水口方向流来的主流之外, 由于环流的存在, 还从出水口两侧和上方流入出水口。另外, 各运行方案的进水流量皆大于出水流量, 因此也同进水口区域类似, 水深不断增加, 使出水口区域的水流运动亦成为有环流的三维运动。

4 库区整体水流特性

4.1 库区整体沿垂向流速分布

库区流速测点布置见图7。沿垂向流速分布见图10。图10中只给出了2种流量组合时有代表性的流速分布, 以减少篇幅。

4.2 库区各工况条件下的平面流速分布

2种流量组合和2种水位下的平面流速分布见图11、图12。

4.3 库区内水流运动分析

从进水口流入库区的水流, 除流向出水口的主流以外, 水流还要向库区的各不同部位运动, 同时在不同高程的台地间还有垂向流动。此外, 由于地球自转引起的哥氏力的影响[7], 库区水流还整体做逆时针方向的环流运动, 并且在库区中间部位形成局部的小区域环流。由此可知, 库区水流是三维流动与环流运动叠加的复合流动。

4.4 蓄水过程中库内部分水流滞留最长时间估算

水库蓄水过程中, 采用多进少出的方式, 这就使得进入水库的水流不可能全部流出水库, 必然有部分水流以库内环流的形式滞留在水库内, 直至水库内水位达到蓄水高程位置。此后或采取平衡进出水方式, 或采用泄水方式将滞留水体排除库外, 这属于蓄水过程与正常运行过程的衔接问题。本文只对蓄水过程中, 由于多进少出而滞留于水库内水流的最长滞留时间进行分析估算。根据蓄水过程中5种进、出水流量组合, 蓄水至不同水位高程时, 算得库内水流最长滞留时间见表3, 其中时间比尺λt=18.97。

d

从表3中数据可以看出, 最长滞留时间可能会超过2个月, 这对保证库内有良好水质是不利的, 因为虽然滞留水流不是死水, 但流动还是相当缓慢, 如果再加上其他环境因素或来水水质的影响, 不能完全排除有富氧化的可能。因此在实际蓄水操作时, 对进出库水流量及蓄水位高程的组合还应该在实践中进行优化, 或对滞留时间课题再深入研究, 以达到既能理想蓄水又能保证库内良好的水质要求。

5 结语

(1) 调节水库在蓄水过程中, 进水口区域采取消能措施, 可以有效防止库底冲刷, 也有利于稳定库区水流。

(2) 不平衡进出水流量的组合方式, 会影响水库各部位的流速分布和水流运动, 并对库内部分水体最长滞留时间有较大影响, 为避免库内水质恶化, 实践中进一步优化组合是必要的。

(3) 调节水库内的水流运动为有环流的三维流动, 在与系统上、下游水流连接时, 这一因素应予考虑。

参考文献

[1]胡志东, 吴泽宁, 于洪涛, 等.跨流域调水工程支线调蓄水库对沿线受水区水资源配置的影响分析[J].中国农村水利水电, 2010, (2) :17-20, 24.

[2]郭伟.浅析长距离引水工程中调节水库的作用[J].电力学报, 2008, (4) :350-352.

[3]王俊娜, 董哲仁, 廖文根, 等.基于水文-生态响应关系的环境水流评估方法——以三峡水库及其坝下河段为例[J].中国科学:技术科学, 2013, (6) :715-726.

[4]齐璞, 姬美秀, 孙赞盈.利用水库泄空冲刷形成高含沙水流的机理[J].水利学报, 2006, (8) :906-912.

[5]СИ叶戈尔辛, 容致旋.用选择取水调节水库及水电站下游的生态系统[J].人民长江, 1990, (4) :52-59.

[6]甘丰余, 张婧, 刘兴年, 等.不同来流条件下都江堰河段水流特性分析[J].水利水电技术, 2013, (7) :39-43.