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摘要:管损是集中供热企业的重要经济指标。流量波动、保温缺陷、计量偏差等工况均易导致供热管损偏大。本文对影响管损的原因进行分析，改进措施进行探讨。
关键词: 管损、供热管网、温降、质量损失
引言
在国家环保要求，能源价格及人工成本上涨、日益趋严的情况下，集中供热企业如何通过减少管损，是企业经济运行首要解决的问题。常见原因分析如下。
1管损的定义
蒸汽供热管网损失是指供热出口母管的总供热量与各用户的用热量总和的差值。通常供用热双方都采用以质量为单位的蒸汽计量装置来计量，由流量计的读数差值来体现管损。该差值与总供热量的比率为管损，通常采用百分数表示。
管损可分为两类，1、散热导致的管损。即管道输送蒸汽时管道保温的散热损失。散热造成了管壁温度降低，如果该温度低于该压力下的饱和温度，蒸汽就会在管道底部凝结成疏水，凝结水与管道内的蒸汽换热造成热损失。供热管道及疏水阀等附属设备有跑冒滴漏等缺陷会使散热损失增加。当管道内蒸汽为饱和蒸汽工况下，形成凝结水也会造成的热损失。2、计量偏差导致的管损。由于蒸汽流量计选项不当或故障，导致的计量损失或人为其他原因。蒸汽状态与计量设备设计的状态不符造成的计量偏差。这种计量偏差可以消除。
2、影响管损的常见因素
3.1供热管网管径过大
热用户提出用热需求，通常都包含未来几年的用汽增量。集中供热公司在管网设计需考虑一定的裕度，导致供热管道管径过大。容易出现实际供热流量小于设计流量的工况，蒸汽流速过低导致部分蒸汽凝结成水导致热损失。
3.2热用户的用汽波动
工业热用户如啤酒、医药、织染行业的生产工艺特性导致用汽频繁波动。如生产啤酒企业，只在糖化车间投料时大幅度用汽。非连续生产热用户、车间设备异常故障，造成用汽流量的大幅波动，开排疏水不及时，严重时造成管道内蒸汽的凝结和闪蒸，及管道的水冲击事故，而开排疏水就造成散热损失。
3.3保温设计不合理
热网管道多采用硅酸铝、岩棉、玻璃丝棉或微孔硅酸钙的“软质”保温结构。每层保温多采用用铁丝缠绕、绑扎、包裹，施工过程中容易在保温层内部形成若干的沟缝，增大保温层的导热系数；外保温材料为彩钢板或镀锌铁皮、铝皮等材料。保温材料的接缝不严、重叠或受损会导致雨水侵入而使内保温材料下垂，原初期的圆形保温形状或逐步变为椭圆形，出现上薄下厚的情况。而管壁的周边热空气密度小会向上流通，加速散热。尤其是在管道的垂直上升段，上部保温下坠明显。导致垂直段弯头处保温虚空，导致局部散热损失较大。管道的每公里温降偏大。
3.4 辅助设施的选型不当
供热管网的支架通常有固定支架和滑动支架和弹簧支架，如管托如未采用采用绝热管托，管托直接与管壁接触，滑板暴露于空气中，散热损失就比较明显。蒸汽管道疏水阀选型不当，如频繁动作也会导致较大的热量损失。
3.5 蒸汽计量表计的选型。
蒸汽流量表计通常按照管道管径选用。仪表下限都存在着测量死区，同时在蒸汽流量很小时流量表要克服干扰、变送器或传感器的零漂影响或为保证流量计系统正常运行而设置了小信号切除功能。中华人民共和国行业标准规定：配套传感器为标准节流装置的，切除点应不大于设计工况下最大流量的8%；配套传感器为其它类型的，传感器切除点应不大于设计工况下最大流量的5%。在客户蒸汽使用较小流量时无法计量，造成计量损失。流量积算仪、压力、温度传感器精确度不高，抗干扰能力差及仪表工作电源故障也导致计量偏差或无法计量。仪表安装的不规范，仪表流量系数设置偏大均造成计量损失
3.6蒸汽过热度
过热度指的是蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度的差值。蒸汽过热度过低，蒸汽在管道内流动过程中发生凝结，这种气液两相流的工况下导致蒸汽计量装置无法计量。质量测量流量计不能测量水滴，造成测量结果偏低。
3.7 蒸汽压力过高
在管网运行中，对供汽压力调整变小，对应的饱和温度降低，终端蒸汽的过热温度也下降。锅炉中过热蒸汽温度的小降使得管路余外界的温度势差变小，根据热力学第二定律及传热学相关理论表明，较小的温度势差能降低管理中水蒸汽在运输途中的沿程损失。
4、改进举措
4.1 合理设计
专业人员深入了解用热客户了解工艺及能耗，对改造类客户通过调研其内部耗能情况来折算其用汽量、新建客户应调研同类型的行业，了解准确的用汽需求。对同一区域客户统筹考虑，如客户用汽是否连续、是否频繁波动，通常对该区域用汽需求最大负荷的70-80%作为叠加实际流量来对供热管径进行测算设计。供热管线尽量缩短线路长度及热负荷集中区，尽量减少管网的直角弯头，避免阻力过大。保温选材及保温厚度测算至关重要。多层保温的每层可以采用铝箔反射层，保温顶部可以加150度至240度的一层或两层保温，减少顶部的散热。新型的纳米孔、聚氨酯等材料有散热系数小，同等情况下保温总厚度减少、价格高；成品预制管有抗外力破坏，不易受损、保温性能衰减慢、只需在现场进行接口处理，外抱箍管托支架无热桥的特性。设计时要充分考虑费用折旧与每年的热损失费用，测算允许的情况下可以采用。管道疏水阀处保温容易缺损，过多的疏水布置容易造成可能关不严及保温缺损的散热损失，尽量减少疏水阀的设置。疏水阀的质量可靠是关键。选型也要综合考虑。如普通的圆盘热动力式自动疏水器，具有结构简单，排量大的结构特点，适合频繁启动的管路。对于供热稳定的长输管线，应选用排水量小，性能可靠的双金属片式疏水阀或机械浮球疏水阀。
4.2、测量仪表选项适当
蒸汽温度和压力等参数是处于变化和波动中，蒸汽的密度是变化的，参数不补偿修正，测量的结果会与实际流量有较大偏差。蒸汽流量结算装置必须有温度、压力测量元件补偿。通常要求压力变送器精度不低于0.1%；热电阻精度B级以上，误差±0.3度。JJG 1003-2005《流量积算仪规程》规定：配套传感器为标准节流装置的，切除点应不大于设计工况下最大流量的8%；配套传感器如涡街流量计为其它类型的，传感器切除点应不大于设计工况下最大流量的5%。一次元件涡街流量计。涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量计，有小信号切除小，有利于小流量信号的计量优点。涡街流量计使用前务必在当地的能源计量研究院进行检定，依据检定的平均仪表系数作为流量系数进行测量，安装按照规范要求。流量积算仪必有最小流量、停汽判断、掉电记录、分时计费等功能。
4.3 强化运维管理
供热管网的运行巡检，通过加强巡检，及时发现泄露缺陷。运行8~10年的供热管道软质保温应进行保温性能测试，如热损过大，需及时更换失效保温材料。流量计接线等不规范、参数设置不正确、测温元件或测压元件安装不正确或测量不准确而造成补偿不正确、测量管道有泄漏点或未被发现的旁路等缺陷，及人员故意断电造成计量减少，专业人员要及时排查。多深入了解客户生产工艺，通过大数据对每个客户的用汽波动曲线进行分析，对客户的用汽总负荷曲线进行拟合，找出需削峰填谷的空间，通过合同约定，建立用汽调度机制。尽量使客户用汽平稳，及节假日的停用汽时间争取一致。安装远程流量监控系统的客户的用汽参数进行分析，使末端的客户蒸汽温度过热度在5~10度为宜。
4.4 合同约定管损分摊
签订合同前，应先对客户所需求的最大流量进行核实，对仪表设置最小流量，最小流量值可以按最大流量的10~30%进行约定。远端用户管线长热损大。小型用户，散户由于用量小，蒸汽流速慢，会造成更多的散热损失，蒸汽凝结的疏水量会更多。对于间断用热客户，由于停用期间蒸汽在管道内停滞并不断的凝结，会在管道沿线造成疏水损失。对此几种类型客户可约定提高管损；积极发展热用户，提高管网的供汽流量在设计的经济流量区间。合同约定增加短期停汽管道的保温保压损失，月度或年度保底蒸汽用量也是均可以通过合同约定也是减少管损的有效举措。
4 结论
热网的保温结构及相关设计应充分评估，长距离输送管网应侧重考虑优质保温的增加成本与减少热损的收益对比。过程中做好精细化运维管理，如对蒸汽计量装置的巡检、跑冒滴漏缺陷处理、用户优化调度均能有效降低管损。
参考文献：
(1) 《供热管道压力调整对管损计量的影响》祝成智、梁子元
(2) 《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB 50264-2013）
(3) 《基于热力管网保温结构的设计研究》 梁洁
(4) 《供热管网蒸汽输送中质量损失的原因分析及改进措施》杨力
作者单位:华润电力华南大区-广州项目