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技术文章
浅谈自力式平衡阀的应用
前言
某一间接连接集中供热系统规划供热面积为400万平方米。由于近几个供热年度系统负荷不均衡及未进行流量调查等原因，造成供热系统水平失调现象非常严重，供热能耗较高，个别换热站低温运行，致使大面积用户不热，室温合格率相对较低。分析造成此种问题的原因，根据系统的具体情况，考虑可能的解决方案，经技术经济比较，*终确定了在供热系统各间接连接换热站安装平衡阀方案。
本系统应用的ZLF型平衡阀为河北省文安暖通节能设备厂生产的产品。98年9月分别安装于供热系统换热站和新建二次网系统中。从本年度的实际运行情况看，节能效果好，达到了预期的目的，取得明显的经济效果和社会效益。
1. 水平失调的主要原因
根据对整个供热系统从热源到热用户各年度实际运行工况的测试数据和分析，得出供热系统水平失调的主要原因有：
（1）本系统为一次设计、一次施工、但供热负荷段有一步到位。98~99年度只达到规划供热面积的29%。
（2）用户室温不均匀主要由一次系统的水力工况不平衡所致。要提高室温合格率，降低能耗，必须加强一次系统平衡调节。
（3）本系统两条一次网主干线负荷严重不均衡，东线达到设计负荷的80%，而西线仅为设计负荷的20%。
（4）由于供热系统的热惰性较大，供热调节反应迟缓，调节效果反应滞后。
（5）换热站现有供热设备与实际所需供热设备容量差异较太，调整较困难。
2. 可以采取的技术措施
根据本区域集中供热系统实际情况，列出4个方案，以便进行经济技术比较：
| 方案 | 主要技术措施 | 投资比较 | 综合比较 | 存在问题 |
| 方案一 | 改一次网枝状管网为环形管网，增加DN300 直埋管网350×2米。 | 80万元 | B | 需要破道，投资大， 施工工期长。 |
| 方案二 | 各换热站增加孔板，控制流量，需要加 DN65~DN400孔板20处 | 8.5万元 | D | 负荷改变时需要更换。 |
| 方案三 | 引进美国FLOWCON系列动态流量平衡阀， DN65~DN350，共计20台。 | 65万元 | C | 供货期较长，负荷变化 时需要调整阀组个数 |
| 方案四 | 采用国产ZLF型自力式平衡阀，DN65~ DN250，计20台。 | 20.6万元 | A | 负荷变化较大时需要调 整阀门口径。 |
注：优选顺序为A、B、C、D。
根据投资和施工难度，经反复比较，*终选用ZLF型自力式平衡阀方案。虽然阀口径要根据负荷变动而改变，但是，通过对换热站的负荷性质和增长趋势分析、短期和长期相结合、同时考虑平衡阀的代换性能以及检修供货方便，此方案均为有利。
3. ZLF型自力式平衡阀的原理、特点及安装要求
3.1 工作原理
利用流动流体的压差作动力，手动设定流量，在流体参数改变时，通过阀体自动部分的自动调节。保证通过阀门流量不变。
3.2 主要特点
（1）不需外界条件，只需保证流体具方案有0.02 MPa的压差，自动保持流量不变。
（2）流量稳定性较好，精度较高，误差小。
（3）调节方便，可以通过手动设定改变设定参数。
（4）直接显示设定流量。
（5）此种阀门不能作为关断阀门使用。
3.3 施工安装注意事项
根据厂家介绍，平衡阀既可安装在水平管线上，又可安装在垂直管线上，供水温度不大于l50℃。鉴于本系统一次、二次水网的实际运行和设计标准，采用了以下三种安装位置：一次网供水线或一次网回水线、换热器支线。
安装过程中的注意事项：
（1）阀门要安装在便于查看、便于操作的位置。
（2）阀门内介质流向要与阀体箭头方向相符。
（3）安装过程中不要碰坏阀体上的导压管。
经过15天的施工，除一个换热站有特殊原因外，其它与一次网间接连接的换热系统ZLF型平衡阀均安装完毕。
4. 实际运行工况
根据管同所带的负荷，以计算管段设计流量为基准，参照设备样本，选择平衡阀口径，开启时的流量为阀门调节流量范围中间值为宜。采用平衡阀后，改变了系统的调节性能，使系统的水力工况和热力工况明显好转，一次网、二次网的平衡率为97.63% 。
5. 节能效果计算
供热系统的能耗可以用系统的综合效率来计算。对间接连接系统而言，供热系统的综合效率用以下公式表示：
η=η1•η0•η2
式中：η1：一次水系统效率；
η0：换热站热交换效率；
η2：二次水系统效率。
对于一次、二次水系统效率是指输送管网的保温效率、补水率、平衡率之积。安装平衡阀后，一次系统的平衡率提高，二次系统的室温合格率、补水率、平衡率也相应提高。根据测试数据，97~98年度、98~99年度的供热系统综合效率计算见下表。
97~98年度、98~99年度供热系统综合效率计算表
| 效率 | 单位 | 97~98年度（98.1.15） | 98~99年度（99.1.13） |
| 二次阀补水效率 | % | 95.05 | 98.3 |
| 二次阀保温效率 | % | 95 | 96 |
| 二次阀网平衡效率 | % | 93.5 | 94.78 |
| 换热站热交换效率 | % | 99.12 | 99.39 |
| 一次网补水效率 | % | 99 | 99.85 |
| 一次网保温效率 | % | 98.2 | 98.5 |
| 一次网平衡效率 | % | 95.8348 | 97.6331 |
| 综合效率 | % | 78.21 | 85.44 |
| 耗热量指标 | % | 62.33 | 52 |
由计算可知，采用自力式平衡阀控制方案，使供热系统的综合效率提高7.23%，供热单位耗热量指标下降19.87%，因此节省大量能源，产生较好的社会效益和较大经济效益，热用户普遍反映本年度的供热状况好于往年。
6. 自力式平衡阀在二次网上的应用
二次系统的水平失调在区域供热系统中是一个普遍现象，根据平衡阀的特点，对新建二次系统热用户全部安装平衡阀，以解决水平失调的问题。本年度新增供热面积7万平方米，在热用户热力人口处安装了DN25~80平衡阀。运行前期，以热用户设计流量为基前者初投资是后者的1.2倍，前者运行费用是后者的2倍。以下表l和表2分别为郑州市集中供热燃煤采暖与分户燃气采暖的投资费用和运行费用的比较（以一个面积为l00平方米的用户为例）：
表1
表2
| 项目 | 分户燃气采暖 | 集中供热 |
| 一天的费用 | 22.5元（日耗气量15立方米） 气价（1.5元/M2） | 11元（0.11元/M2） |
| 全采暖期费用（120天） | 2700元 | 1320 |
由此可见，我国居民现阶段对分户燃气采暖费用的承受能力，也是一个值得考虑的问题。
总之，采用分户燃气采暖方式一定要因地制宜，在气源充足与其它方式比较有较大优势，且建筑密度适中，安全和收费措施得力的情况下是可以作为采暖方式的一种选择，但不要不分具体情况一哄而上，造成不必要的损失。
原创作者：浙江金锋自动化仪表有限公司
