探讨有关自力式流量调节阀的节能降耗论证

    王串场集中供热锅炉房始建于1994年，于1994年和1996年分别安装了两台14MW的热水锅炉，建有四个换热站。采用二次网间接供热的方式。2001年分局又投资增建了一台14MW的锅炉。至此，王串场集中供热锅炉房的供热能力已增加到42MW，供热面积近50万平方米。
    随着供暖规模的日益扩大，供暖半径的增加，系统中水力失调的问题日趋明显。具体表现为热源近端的用户，部分居民室内温度过高，多为20℃以上；远端热用户室内温度过低，反复到供热站请修。解决系统中水力失调的紧迫性越来越强烈。
    所谓“水力失调”即系统在实际运行时流经各热力站、热用户的水量与设计水量不符，结果出现了远近端水量分配失调即热力失调。
    目前我们系统中存在的工作压力不能满足正常工作需要。前端用户压差高。流量超过设计值，而末端压差不足，流量低于设计值，因而造成近端用户过热远端用户不热的原因，就是因为系统存在水力工况不平衡的问题。其原因也是多方面的，主要有：
    A）受供热站设备的限制，供给的压力不足或者因为系统的循环水量超过原设计值，使循环水泵的供给压力下降。
    B）热网失水严重，超过了补水装置的补水能力系统因为不能及时补水而不能维持需要的压力。
    C）系统（管网和供热站）缺少合理分配水量的手段，为解决末端用户不热的问题而加大循环水量因而增加了管网的压力损失造成系统压力不足。
一、解决系统水力失调的途径
    1.凭经验利用调节性能较差的闸阀或截止阀进行经验调节。此方法费力不小，但收效甚微。
    2.平衡阀法：平衡阀是一种具有良好调节流量功能的调节阀，它借助于专用智能仪表，使平衡阀成为定量调节装置。但此方法没有自动消除系统剩余压头的功能。
    3.自力式流量控制阀，自力式流量控制阀是一种利用管遣系统自身具有的能量（压差），而机械作用在自动调节的阀瓣上，不需要外加动力，即可以自动消除系统剩余压头确保调节流量恒定的功能。它的调试只需根据设计流量值，使用专用工具旋转流量设定调节阀，调至流量刻度线与设计流量值相同即可。流量一经设定不受管道系统压差变化或负荷增减的影响可以始终保持恒定。调试极为方便，失调度在0.5~1.1范围内。
    为此，经过多方考察论证和设计计算，决定在王串场集中供热的部分小区试用自力式流量控制阀。
二、自力式流量控制阀檬理及使用情况
   1、原理
   自力式流量控制器是一个多孔板组合的联动置，它由一个流量设定调节阀即手动的可调孔板（相当于一个静态平衡元件）和由两个阀瓣及弹簧、膜片组成的动态调节装置即自动的可调孔板（相当于一个动态平衡元件）组成。
    手动可调孔板是用户根据设计负荷的循环流量值，使用专用工具旋转流量设定调节阀，调至所需流量值对准流量刻度线指标值即可。流量一经设定其值是永恒的，不受供热系统的压差、负荷等变化的影响。自力式流量控制器中的自动孔板将借助系统中的压差为动力，自动调整阻力直至完全消除该系统中的剩余压力为止。从而确保流量设定调节阀己调整的流量值不变、永久保持恒定。供热管网系统便可在动态调节功能的作用下自动实现平衡。
    2、使用情况
    从近年来大中城市供暖工作看来：采用自力式流量控制器的供热、空调系统能安全、可靠的保证用户达到室内要求，室温达标率高，用户投诉率大幅度减少，衬会效益非常好，深得各企事业单位用户的欢迎。
    2002年分局投资兴建了秀菌明居住宅小区，供热面积为5万平方米，由七段换热站供热。按照图纸计算整个小区指标：
    热负荷总计，Q=3911.4KW
    循环水量；W=3911.4×860+103×10=336.4T/H
    从节约能源，确保供热质量的角度考虑较为理想的循环水量：
    供回水温差：△t=15~20℃，
    即供水温度：t=70℃~65℃，
    理想循环水量：W=3911.4×860÷103×20=170T/H
   七段换热站实际水泵配置为
    流量        W=72OT/H，
    扬程        H=28m，
    电机功率  P=75KW
    从上述核算的数据看，七段配置的循环泵还有多余容量。经过考查，选定了某平衡阀厂型号为ZL47F，规格为DN50的口径的自力式流量控制阀。安装后，只需根据设计计算负荷所对应的热水循环量，预置自力式流量控制阀的手动调节阀手柄，使指针指向该流量刻度线处即可。只要有足够的工作压力，就能自动地保持这个流量值（偏差±5%之内），无论系统任何变化（扩大或缩小）或某部分进行调节，都不影响通过该阀的流量（预设的流量）。因此系统的水力工况非常稳定，当室外气候变化时，锅炉提高供水温度就可以了。我们在测算了整体（小区）流量后，对流量控制阀的1：3径选择也进行了计算：
   最大热负荷：   Q=102KW
    最大循环水量：W=102×860÷1O=8772kg/h
    按照供回水温差为10℃，选用DN50V=1.16m/s（管段直径通常按经济流速或单位比摩阻选择）的技术参数的平衡阀。  
   最小热负荷：   Q=64.6W
    最小循环水量：W=64.6×860÷10=5555.6kg/h
    选用DN50口径阀，V=0.73m/s，这些参数都在经济流速范围附近。因此我们选用DN50，W=2~10m^3/h的技术参数的平衡阀。运行一个采暖期以来，效果良好，请修率在王串场集中供热的12个小区中占最低。2003年6月在正义道小区安装18台同型号规格的自力式流量控制器。（具体使用情况见下表）  

小区名称	供热面积/m2	型号	规格	个数	安装时间	明显效果
正义道	15076	ZL47F-16（10）	Dn50	18	2003年6月	无请修
秀茵明居	41228	ZL47F-16（10）	Dn50	48	2002年9月	基本无请修

三、取得的经济效益及社会效益
   1、节电
   采用自力式流量控制器后，水力失调基本解决，使水泵的运行在效率最高，轴功率消耗量最小的最佳状态。根据实际测试，使用该控制阀后节省电能25~30%。计1.1.0~1.3KWh/m².年，价值0.60~0.7元/m².年。据此：
    秀茵明居供热面积41228m²，计算节电：
    0.7元/m².年÷365天×125天×41228m²=9883.4元。
    正义道小区供热面积15076m²，计算节电：
    0.7元/m².年÷365天×125天×15076m²=3614元。
    2、节水
    原来由于用户室温达不到要求而私自放水取热，仅补给水的费用即高达1.0~1.5元/m².年。安装自力式流量控制器后，补给水率大大下降。平均节水100~50L/m².年。给水的费用降至0.4~0.6元/m年。
    秀茵明居计算节水：
    0.5元/m².年÷365天×125天×4128m²=7059.6元。
    正义道小区计算节水：
    0.5元/m²年÷365天×125天×15076m²=2581.5元。
    3、降低居民请修率，提高工人工作效率
    由于自力式流量控制器的调试极为方便，减轻了检修人员的工作量，减少了住户的不良反应，同时也提高了收费率。
    4、节煤
    在流量受限制的情况下，为解决水力失调，通常采用提高系统供水温度和热源供热量的方法。这样不仅增加电耗，还增加了热耗。采用自力式流量控制器后，从根本上解决了水力失调的问题。各热用户流量均能按设计流量分配，近端和远端热用户室温达标。经验证明，由此可节煤15~20%，计5~6k/m².年，价值1.3~1.67元/m².年（煤价以260元算）。
    秀茵明居计算节煤：
    1.5元/m².年÷365×125×41228m²=21178.8元。
    正义道小区计算节煤：
    1.5元/m².年÷365×125×150m²=7744.5元。
    综上所述，自力式流量调节阀的节能和经济价值十分可观，而且成本低廉仅一个采暖期节电、节煤、节水的价值即可收回全部成本。使供热系统成为一个节能系统的同时，也为所有用户创造了舒适的室内热环境。因此我们将在今后继续推广这项措施以达到增产节能的目的。

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