0 引言

     目前，在供熱系統中普遍存在著水力失調問題，即系統在實際運行時，流經各熱用戶的水量與設計水量不符，結果出現了遠近端水量分配失調即熱力失調。其主要原因是因為設計者在進行水力工況計算時在各分支流量為設計值的假想情況下進行的。由于管材及熱媒zui高流速的限制，設計上實現水力平衡幾乎是不可能的。這樣勢必造成近端阻力系數不能達到設計理想狀態，形成近端流量過大，遠端流量不足的熱力失調現象。隨著集中供暖和區域鍋爐房供暖的規模逐年擴大，各用熱單位的供暖面積由幾萬平方米發展到十幾萬、幾十萬甚至百萬平方米以上。供暖半徑也由幾百米延長到幾千米、萬米以上。由于供暖規模的迅速擴大，系統中的水力失調越來越明顯。以某研究所為例，目前全所采暖建筑面積近十萬平方米，為了緩解熱力失調問題，使住戶達到較滿意的效果，在無法增加熱源的情況下，采取“大流量、小溫差”的辦法，增大熱網管徑，增大循環泵流量，在系統末端加裝增壓泵。但近端住戶熱，遠端住戶室溫不達標的問題依然存在，也就是說水力失調的問題仍然沒有從根本上解決。實踐證明，要*解決熱網中的水力失調問題，必須在熱網系統中安裝動態的水力平衡單元，以實現供熱系統的動態調節。

     1供暖系統中水力失調的解決途徑

     zui早的流量調節是依靠普通閥門，后來使用節流孔板，近幾年相繼推出手動調節閥、平衡閥及模擬阻力等調節流量的硬件和軟件。

      1.1 模擬分析初調節法

     使用SLGKMN分析軟件，對熱網水力工況進行模擬計算，采用調節閥和超聲波流量計，通過現場測試實際工況，借助于計算機軟件計算，zui后作現場調節測試。

      1.2 平衡閥法

     平衡閥是一種具有良好調節流量功能的閥門，在熱網系統調節中借助于智能儀表，配合使用平衡閥構成定流量的調節裝置。

      1.3 調節閥法

     由于調節閥具有線性特性，當閥門開度從小逐漸變大時，流量增加的百分比基本相同，具有較好的調節流量性能，再配以便攜式超聲波流量計，在熱網系統不太大的情況下，可以粗略地完成水力工況的初調節^[1] 。

     以上三種調節法只有在熱網系統壓差穩定的前提下才能進行流量平衡調節，如遇壓差波動大或負荷增減較大時，全系統又需要重新進行流量平衡調節。因為這三種流量調節法，使用的硬件和軟件只能起到一個可調孔板的作用，沒有自動消除系統剩余壓頭的功能，未能做到流量在壓差變動時能自動控制流量使其達到恒定的目的。

      1.4 自力式流量調節閥法

     自力式流量調節閥是一種利用管道系統自身具有的壓差，作用在自動調節的閥瓣上，不需要外加動力，即可以自動消除系統剩余壓頭，確保流量恒定的功能。它的調試只需根據設計流量值，使用工具旋轉流量設定調節閥，調至流量刻度線與設計流量值相同即可，一經設定后，不受管道系統壓差變化或負荷增減的影響，可以始終保持熱網流量的恒定，調試極為方便。自力式流量調節閥在大型管網上應用可以使流量分配工作變得簡單便捷。

     為此，作者重點闡述自力式流量調節閥的工作原理、安裝使用及水力工況分析等。

      2 自力式流量調節閥的工作原理

     在當前主要依靠質調節的供熱方式情況下，供熱流量的分配是保證用戶均衡用熱和系統水力穩定的關鍵。運用孔板節流原理，仍是實現流量定量分配的基本理論。

     工作原理：自力式流量調節閥是一種動態平衡閥，它的作用是在閥的進出口壓差變化的情況下，使通過閥的流量保持恒定。這里以ZL47F型自力式流量控制閥（見圖1）為例，介紹自力式流量調節閥的工作原理和性能特點。

      自力式流量調節閥是1個雙閥結構，即1個自動平衡閥組和1個手動調節閥組。圖中P₁為進口壓力，P₂為通過自動平衡閥組節流后的壓力，P₃為出口壓力。對于手動調節閥組來說，流量G=K_v×（P₂-P₃），K_v為手動調節閥閥口的流量系數，當手動調節閥的開度固定之后，K_v為常數，那么只要P₂-P₃不變，則流量G不變。而P₂-P₃的恒定是由自動平衡閥組控制的。當進口壓差P₁-P₃增大，則通過感壓膜和彈簧的作用，使自動平衡閥組關小，從而維持P₂-P₃恒定，反之亦然。

     從自力式流量調節閥的工作原理可以看出，除了有手動調節流量功能外，更重要的是有自動消除系統剩余壓頭的功能，從而可在一個復雜的水力系統網路中，實現按環路、按熱用戶或散熱設備的熱媒流量一次設定調好后保持恒定不變，即使在系統壓差或熱用戶發生頻繁變化時，也能保持調好的流量恒定，從根本上解決了管道系統中的水力失調問題。

      3 水力工況分析

     為了在系統各熱用戶間正確分配熱量，解決各熱用戶間冷熱不均的問題，必要的條件是流量必須按規定的數值進行分配。流量分配的過程是利用自力式流量調節閥使各熱網分支達到合理的流量。近端資用壓頭大于熱用戶需用壓頭必然導致流量過大。必須用閥門消耗富裕壓頭（富裕壓頭=資用壓頭-需用壓頭）。圖2示意熱用戶閥門及各壓力點，如果熱用戶供水管安裝自力式流量調節閥，則回水壓力P₃近似等于P₄，供水壓力P₂壓力線（如圖3所示）近乎平行P₄。如果熱用戶回水管安裝自力式流量調節閥，則供水壓力P₂近似等于P₁，回水壓力P₃壓力線近乎平行P₁。

     熱用戶內實際供水壓力為P₂，回水壓力為P₃。如果壓力過低會導致管道倒空，壓力過高導致耐壓等級較低的元件（如散熱器）的壓力破壞。因此，對地形高差大的管網應按上述因素考慮自力式流量調節閥的安裝位置，即在地形低洼處樓群。自力式流量調節閥宜安裝于供水，以保證熱用戶內壓力不升高；在地形較高位置宜安裝于回水，以保證熱用戶管道不倒空。

      4 自力式流量調節閥的應用

     適用于需要進行流量控制的水系統中，尤其適合于供熱、空調等非腐蝕性液體介質的流量控制。安裝在水系統中，經運行前的一次調節，即可使系統流量自動恒定在要求的設定值。自動消除水系統中因各種因素引起的水力失調現象，保持用戶所需流量，克服“冷熱不均”提高供熱、空調的室溫，提高系統能效，實現節能。自力式流量調節閥是供熱、空調系統實現“計量收費”的理想配套產品，可廣泛應用于集中供熱系統、小區鍋爐房采暖系統、建筑內采暖系統、空調系統等。

     5自力式流量調節閥實現節能降耗的途徑

     實現供暖運行中的量化管理，就是把熱能、電能等能耗加以量化，把系統中的總流量和熱用戶的循環流量置于嚴格、的控制之下，將熱量隨流量按需分配到熱用戶，從而降低能耗。

      5.1 節電

     循環水泵是供暖系統中的重要設備之一，同時又是耗電的“大戶”。因此，改造水泵或充分利用原有循環水泵，只要在*工作點運行，即可節電25%~30%^[3]。由于系統的水力失調，系統的實際流量將大于計算流量，循環泵的工作點常處在不經濟的工作條件下運行。又由于流量與水泵軸功率成三次方的關系，所以大流量的運行方式意味著電能消耗增大。采用自力式流量調節閥以后，由于系統的水力失調基本解決，泵的運行在效率zui高、軸功率消耗量小的*狀態，從而實現節電的目的。

      5.2節煤

     目前的供熱系統中，為了提高末端用戶的室溫，通常采用增大循環流量的方法，在流量調節受限制的條件下，則采用提高系統供水溫度和熱源供熱量的方法。這種運行方式是靠增加電耗、煤耗來消除熱力工況的失調，掩蓋水力失調的存在。采用自力式流量調節閥后，則基本上解決了水力失調問題，各熱用戶的流量均能按設計流量分配，經驗證明，由此可節煤10%~15%^[3]。

      5.3 增加供熱面積

     目前鍋爐供熱能力低是普遍現象，平均每蒸噸熱量實際供采暖面積一般僅為5000~6000m²，達到7000~8000m²已算較好水平。主要原因是系統水力失調，熱量未能合理使用，浪費現象比較嚴重。安裝流量調節閥后，系統平衡穩定，熱量得到“熱盡其用”，平均每蒸噸熱量實際供采暖面積可達到10000m²，平均增加供熱面積約25%~30%，節能*。

     近年來，中國建筑能耗呈逐年上升趨勢，用于供暖空調的能耗已占建筑總能耗的55%以上^[4]。在供暖空調系統中采用自力式流量調節閥是解決水力失調的一種有效手段，同時具有可觀的節能效果和節約價值。