供热管网是由众多串、并联管路以及各热用户组成的一个复杂的相互连通的管道系统，在运行过程中，由于各种原因的影响，往往使得网路的流量分配与各用户的设计要求不相符合，近端用户流量大，室温过高，远端用户流量小，室温低，热水供热系统中，各热用户的实际流量与要求流量之间的不一致性称为热用户的水力失调。
一、供热管网水利失调原因
1. 设计人员设计不合理
供热外网部分环路分支太多，最不利环路管线过长，沿程阻力过大，而且热网设计一般只注意到最不利点必需的资用压头，而其他点的资用压头总是大于需要值，越近端的位置资用压头的余量就越大。还有工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据，而实际管材的数值与标准是有差别的。
2. 实际施工与设计存在偏差
施工人员在实际施工时并没有严格按照设计图纸要求及施工规范进行施工，造成实际与理论设计存在较大偏差，使得供热管网在实际运行中不能达到平衡。
3. 管网改造及管网建成后增加新用户
在供热改造时，施工人员往往忽视原有的设计工况，随意改变管道敷设位置、加大管道管径，从而破坏了原有的水力平衡；管网建成后新用户的增加，导致热网流量重新分配，使水力平衡遭到破坏。
4. 管网维护不当
管网维护不当，年久失修，管道腐蚀会严重增加管道的粗糙度，压力将会增加40%-70%，造成水力失调。
5. 个别用户偷水、放水
个别热用户偷用供热管道用水，使得管道实际流量与理论设计流量产生偏差，影响水利工况。
二、水力平衡的控制
1. 做好供热管网设计
在供热管网设计过程中，需计算好水力平衡，优化管径及水泵的选择，避免水力失调现象的产生。
2. 加大施工监督管理力度
加大施工监督管理力度，实行工程质量终身责任制，加强对施工过程的监督管理，严格按设计图纸施工，由于施工条件限制无法按图施工的，需经设计人员确认做设计变更后，按照设计变更施工。
3. 管网维护更新要及时
及时对供热管网破损、腐烂的管道及管道中失灵、坏掉的阀门附件进行维护更新，确保水力平衡和供热经济安全运行。
4. 加大供热系统的运行管理及供热执法检查力度
供热管网应有专人负责、定期检查，发现“跑冒地漏”应立即检修，同时及时排气排污，避免管道“气堵”、污物堵塞等原因造成的水力失调。同时加大供热执法监察力度，对偷热偷水的热用户进行严厉处罚，杜绝人为造成的管网失调。
三、水力平衡的调节方法
水力平衡调节的方法有：模拟阻力法（CCR法）、阻力系数法、温度调节法、比例法、补偿法、计算法、模拟分析法、自力式调节法等。本文主要探讨如下几种国内常采用的调节方法：
1. 模拟分析法
模拟分析法是应用流体网络理论，在计算机上实现对供热的模拟，对供热管网各段参数的相互影响与制约进行快速而准确的预测，制定合理的初调节方案，然后在现场实时调节。
该方法操作简单，计算速度快，水利计算精度高，极大节约了计算时间，可以实现初调节和实时调节，制定合理的调节方案，为供热管网系统水力平衡调节提供科学依据。
2. 温度调节法
通过调节各用户流量，使各热用户的供、回水平均温度达到一致，从而实现各热用户室内温度彼此相同的目的。理论上，建筑物室内温度与供回水平均温度之间存在简单的对应关系，在系统达到平衡状态下，当供回水平均温度相同时，室内温度必然相同。实际上，温度会因为管路的长短和保温的好坏而不同。
运行整个需要调节的系统，保持流量及供水温度不变，等到回水温度不再变化时，就可以认为整个系统已达到热力稳定状态。记录下需要调节系统主管道的供回水温差，然后按照由主管路到分支管路的次序，依次与主管道的供回水温差相比较。按照规模大小和温差的偏离程度大小，确定初调节次序。先对规模较大且供回水温差偏离也较大的热用户进行调节。对于供回水温差小于主管道供回水温差的，关小所在位置的调节阀，并记录阀门开度。对于供回水温差大于主管道供回水温差的，适当开大或全开所在位置的调节阀。待第一轮次系统调节完毕，稳定运行几小时后，重新记录总供回水温差及各用户入口处供回水温度进行下一轮的调节。
该调节方法调节周期时间长，需要反复进行，它适用于保温较好的网络。如果网路保温较差，网路供水的沿途温降较大，则对于供水温度较低的热用户或室内供暖系统水力不平衡的用户将较差，可能出现新的水力失调。由于供热系统的热惯性，温度变化明显滞后，系统温度变化缓慢，所以调节过程需要花费很长时间。
3. 比例法
热力系统中的总流量在一定范围波动时，系统中并联管路的水流量比保持不变。一般来说，当总流量在+30%范围内变化时，并联管路之间的流量比仍然保持不变。
将系统中的所有阀门（截止阀、调节阀）调至全开位置，温控阀也要开至最大。按照平衡阀的编号测量各个平衡阀处的实际流量，计算出各个并联平衡阀组内平衡阀之间的实际流量的比值。对并联阀组内的平衡阀通过流量进行分析，以流量最少的平衡阀为基准阀，保持基准阀不变，依次调整其它的平衡阀至理论流量的比例。重复调整两到三次。从最末一级并联阀组开始调整，逐渐到第一级为止。将第一级平衡阀处的流量调至需要的理论流量。
图1
由于并联系统的每个分支的管道流程和阀门弯头等配件有差异，造成各并联平衡阀两端压差不相等，因此，当进行后一个平衡阀的调整时，会影响到前一个已经调整过的平衡阀，产生误差。因此，需要反复调整几次，控制误差在5％以内。
4. 自力式调节法
供热管网中常用的动态平衡阀分为自力式流量控制阀和自力式压差控制阀。
自力式流量控制阀作用对象是流量，可以手动设定通过它的流量。当管网压力变化致使通过阀门的流量变大时，阀门自动关小，通过阀门的流量减小，反之，阀门自动开大，能够保持流量恒定，所以使用自力式流量控制阀的关键是设定流量的确定，设定流量可根据供热系统总循环量和各建筑的热负荷分别计算出各建筑的相应流量，这种方法简便易行，适用于定流量系统。
图2
自力式压差控制阀作用对象是压差，阀上带有测压导管，可测出控制点之间的压差，当压差变化时阀门自动动作，使控制点之间的压差保持在设定值附近，设定压差可取设计流量下该分支处的供回水压差，主要适应变流量系统，调试简单，但必须准确计算系统压降。
图3
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图4
自力式调节法虽然增加了初期投入，但比较容易操作，简单易行，对目前解决供热管网水力平衡调节问题，具有很大的应用价值，较适合中国国情。
供热管网水力平衡调节是一项细致而复杂的工作，合理的设计、严格的施工、严谨的运行管理是确保水力平衡的前提条件，根据系统的自身特点，采用合理的调节方法，是能够实现管网水力平衡的。
作者：孙慧思，承德市双滦区兴业热力有限公司
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