分水器设计说明书.docx
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分水器设计说明书
金地华公馆换热站设备分水器设计
学生:
许浩江汉大学化学与环境工程学院过控102班
指导老师:
艾琼武汉市谷杨热能工程有限公司
摘要
换热站是供暖系统中重要供暖设备。
随着城市经济建设的发展和人们生活水平的提高，地热供热被越来越多地采用。
本文介绍了该小区换热站的设计，遵循节省投资、节约能源和满足供热效果的原则,本小组四名成员分各自任务来完成要求，本人设计的是换热站分水器部分。
按照设计要求，首先通过估算算确定筒体公称直径与筒体厚度，从而确定封头的结构与厚度。
然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，之后对有些部件进行了强度校核并对结构进行了优化。
关键词
分水器;地暖供热;换热站系统
Abstract
Heatingsystemheattransferstationisaveryimportantheatingequipment.Withthedevelopmentofurbanconstruction,therapideconomicandtheimprovementofpeople’slife.Thisarticledescribesthedesignofthisdistrictheatingstation.Accordingtotheprincipleofsavinginvestment,energysavingandsatisfyingtheheatingeffect,fourmembersmakeupourgroup,eachofustaskstocompletetherequest,Imanifoldheattransferispartofthedesign.
Inaccordancewiththedesignrequirements,theselectionofthestructure,.First,theoperatordeterminedbyestimatingthenominaldiameterofthecylinderandthecylinderthickness,soastodeterminethestructureandthicknessofthehead.Thenaccordingtothedesignrequirementsandaseriesofinternationalstandardsforstructuraldesign,thenforsomepartsofthestrengthcheckandoptimizedstructure.
Keywords
Manifold；floorheating；systemofheattransferstation
目录4
1.绪论4
1.1换热站的背景4
1.2课题的来源4
1.3设计目的4
1.4设计本课题的意义5
1.5国内外发展现状和趋势5
2.换热站设备总体设计7
2.1换热站的有关概述7
2.2换热站的组成设备及其用途7
7
7
8
8
8
2.3换热站的的分类8
2.4换热站的工作原理8
2.5换热站的设计和布置原则9
9
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2.6本换热站设计的工程概况10
3.地热供暖系统11
3.1热水供应、补水定压系统11
11
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3.2小区集中热水采暖的特点11
3.3采暖系统方案的选择12
12
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3.5换热站与锅炉房的区别及优势13
4.1分水器概念14
4.8分水器安装要求及使用说明18
5.1分水器实物图20
5.2地暖安装现场流程展示图21
5.3分水器型式22
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6.小区换热站布置34
6.1换热站设备的布置34
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6.2换热站换热系统总体布置34
6.3小区换热站的特点以及进一步改进措施35
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7.分水器附表信息36
8.结束语39
9.致谢40
参考文献：
41
1.绪论
1.1换热站的背景
换热站是在十九世纪末期随着经济发展和科技进步，在集中供暖技术的基础上发展起来的，它利用热水或蒸汽作热媒，由集中的热源向一个城市或较大区域供应热能。
集中供暖不仅为城市提供稳定、可靠的热源，改善人民生活，而且与传统的分散供热相比，能节约能源和减少污染，具有明显的经济效益和社会效益。
虽然我国这些年来集中供暖事业取得了迅速发展，但和国外相比较,建筑的保暖隔热和气密性能差；采暖系统还较落后，具体体现在供暖质量差，即室温冷热不均，系统普遍在低负荷、低效率下运行，不仅多耗成倍能量，而且用户不能自行调节室温。
在功能上，发达国家通常室内温度保持22摄氏度，我国仅为16摄氏度，多数地区采暖系统不设热表，没有采取按户计量收费，用户不能自行设定和调节室温，没有计量也造成了管理运行人员没有具体数量上的依据来运行管理；管网输送效率低，管道泄漏和漏水现象严重；缺乏有效控制手段；换热站的发展改变了之前供热系统的众多缺陷。
1.2课题的来源
近年来小区建筑的地热供暖设备迅速发展起来。
换热站按供热形式分直供站和间供站，前者是电厂直接供用户，控制难、温度高、浪费热能。
最初也是电厂余热福利供热的产物。
随着商品经济发展，热商品化，热力公司开始提高供热质量，才有直供站，这就属于集中供热。
还有锅炉供热，省掉电厂环节，但污染大，效率低。
集中供热是发展方向，间供站为主，其原理电厂为一次线，小区为二次线，热源（电厂）热网（一二次线管网）热用户（居民楼和单位）连接处为换热站.换热的地方把由热电厂产生的高温、蒸汽传输到各个居民小区里，将蒸汽的热量传送到小区管网中。
本课题来自华科大附近的金地华公馆小区，其单元住宅的地热供暖，7万吨换热站分水器部分的设计。
1.3设计目的
随着城市建设和经济的飞速发展,环境保护和节约能源成为越来越重要的问题,集中供热也成为城市供热的趋势,尤其是在北方城市。
如何使整个集中供热系统处在一个良好、高效的运行状态,安全性、可靠性和经济性的要求成为供热控制系统所必须解决的问题。
换热站设计要达到三个基本要求:
必须保产按质（压力、温度、净度）、按量（供热量）供出高温热水,满足工业生产和民建采暖需要;延长各个设备的使用寿命;节能、高效、降低劳动强度。
换热站设计是《流体输配管网》、《暖通空调》、《燃料与燃烧设备》课程的重要组成部分。
通过本设计来掌握采暖热源的换热站设计程序、方法、步骤有关的基本知识，训练绘图技能。
做到能够分析和解决集中供热中的一些工程技术问题。
地热供暖系统是最舒适的采暖方式，室内地表的温度均匀分布，室温由下而上随着高度的增加温度逐渐下降，这种温度曲线正好符合人体生理需求，给人以肢暖头凉的舒适之感。
分水器在地暖系统中起到控制各阀门水量的作用，从而调节各区域温度。
另外，这个产品还有排气、自动恒温的功能。
分水器作为地暖系统中必不可少的东西。
没有它可以说地暖系统尽乎残废。
1.4设计本课题的意义
毕业设计是本科教学计划中一个重要实践环节，通过对高层建筑采暖的设计，巩固四年来所学的基础理论和专业知识并运用于设计当中，系统地掌握小区建筑采暖工程设计、换热站设计的基本方法和步骤。
其中包括系统设计的方案选择、技术经济分析、施工图设计等内容。
通过本次设计可以站我们更好地掌握工程设计方法，分析问题、解决工程技术问题的初步能力，提高计算、绘图和查阅文献资料（包括规范、手册、标准图等）的能力，并将自己的设计意图用文字和图纸准确的表达出来，为毕业后参加工作奠定基础。
本设计是在满足设计要求的前提下，为建筑提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的供热系统，使建筑与人的要求达到完美的统一。
在内容上注重理论基础的应用，并注重与实践相结合，参考了大量的国内外较新的技术资料，力求内容实用准确，力图使该换热站规划与设计的方案适应现阶段采暖工程的建设。
通过对小区集中采暖的分析和换热站系统中分水器结构部分的阐述，进而对小区换热站主体结构的强度、阻力的校核，拟定一种经济、安全、节能的小区换热站的总体规划设计方案，该方案对部分城市小区的换热站建设具有一定的现实指导意义。
1.5国内外发展现状和趋势
随着人民生活水平的不断提高，我国在能源政策上提出了节约与开发并重的方针，在城市环境保护和节约能源上采取了一系列措施，各地城市供热产业得到了迅猛发展。
我国由于有多种能源可供选用，产生了多样供热方式，以满足不同类型建筑和地区的需要，为人们选择最优化、最适宜的供热方式提供了可能。
据不完全统计，我国供热产业热源总热量中，热电联产占62.9%，集中锅炉占35.75%，其它占1.35%。
其中，城市民用建筑集中供热面积增长较快，并向过渡区发展。
在全国集中供热面积中公共建筑占33.12%，民用建筑占59.76%，其它占7.11%。
目前，我国的供热方式多种多样，主要包括热电联产、区域锅炉、分散锅炉、地暖技术、热泵技术等，已经逐步形成了以热电联产为主、集中锅炉房为辅、其他新型供热方式为补充的供热局面。
像新型供热方式地暖技术很快被人们接受而得到了迅速地推广，由于它具有经济、节能、舒适等一系列优越性，低温热水地板辐射采暖现在成为人们追求的最佳采暖方式，也是目前房地产开发商对自己所开发的房屋最大卖点。
供热方式的选择和发展随着一个国家所处的地理位置、能源资源、经济环境、能源技术水平等情况的差异而有所不同。
在国外，除集中供热外，国外还有与其优势能源相对应的供热方式。
日本、冰岛、法国、美国、新西兰等都大量利用地热采暖技术，地热采暖是发达国家最大的地热直接利用项目，占地热资源总利用量的33%。
我国城市集中供暖目前存在的能源浪费主要来源：
建筑的保暖隔热和气密性能较差，采暖系统较为落后。
长期低负荷、低效率的运行，实际供暖面积平均只有设备能力的40%，管见输送效率低，管道泄漏和漏水现象严重，缺乏相应的控制手段。
我国供暖系统只有简单的调节手段，水力水平失调、垂直失调严重，没有恒温装置，供热不足和过度时，没有有效的调节手段，缺乏计量措施。
本小区供热外网管道采用枝状网系统，简单低价，运行管理较方便，它的管径随热源距离的增加而减小。
缺点是若没有供热的后备性能，即一旦网络发生事故，在损坏地点以后的所有用户均将中断供热。
力争做到本设计的合理，安装质量符合标准和操作维护良好的条件下热网能够无故障运行，特别对只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期内可维护并排除各种隐患以满足在采暖期内正常运行的要求，综合考虑设计中的热力网形式采用枝状网。
2.换热站设备总体设计
2.1换热站的有关概述
换热站的作用根据热网工况和用户条件的不同，采用不同的连接方式，将热网输送的供热介质加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用户需求，并根据需要进行集中计量、检测供热介质的参数和数量。
换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节，在整个供暖系统中具有举足轻重的作用。
换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备，仪表和控制设备的机房。
它用于调整和保持热媒参数（压力，温度和流量），是供热用热达到安全经济运行，是热量交换，热量分配一集系统监控调节的枢纽。
换热站一般由汽水换热器组成的换热系统，循环水泵组成的循环系统，补水泵组成的补水系统来构成。
在控制过程中，需要采集大量的物理量，如压力，温度，流量等模拟量参数。
需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。
换热站的自动控制，即实现整个进气和供水过程的全自动控制。
2.2换热站的组成设备及其用途
换热站由换热器、循环泵、补水泵、变频器、流量计、水泵、进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀、温度表、压力表等组成。
换热器是换热站结构中最为重要的部分，它是连接一次管网和二次管网的中间环节，它的主要功能是将一次管网的蒸汽和循环水混合，加热循环水送至用户。
换热站种类很多，换热器按照传递原理可以分为一下几种形式：
1）直接接触式换热器。
2）蓄热式换热器：
。
3）间壁式换热器.4）中间载热体式换热器。
换热站的水利循环以及补水定压都需要水泵，水泵的种类很多，按工作原理分为：
1）叶片式水泵：
它对流体的压送是靠装有叶片的叶轮的高速旋转完成的。
包括离心泵、轴流泵、混流泵的等。
2）容积式水泵：
它对液体的压送是靠泵体工作室的容积的改变完成的。
如活塞式往复泵、转子泵等。
其他类型：
螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵等。
他们都是利用高速液流的动能来输送液体的。
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
换热站中用到进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀等。
自动排气阀是用来排出管道中蒸汽冷凝水，进气阀用来调节蒸汽量，减压阀是用来调节减少蒸汽的压力，止回阀是为了防止系统中的水倒流。
换热站中采用温度计、压力计来测量进气、出气、供水、出水温度和压力，给其运行调节提供依据。
2.3换热站的的分类
1、因热网输送的热媒不同可分热水供热热力站和蒸汽供热热力站.
2、根据服务对象不同，可分为工业热力站和民用热力站.
3、根据二级热网对供热介质参数要求的不同可分为换热型热力站和分配型热力站。
4、根据热力站的位置和功能的不同，可分为用户热力站、小区热力站、区域性热力站和供热首站。
5、根据制备热媒的用途，可分为采暖换热站（热站），空调换热站（冷站）和生活热水换热站或他们之间的相互与共同组合。
2.4换热站的工作原理
1、换热站内的供水为箭头背向加压泵，回水箭头为面向加压泵。
2、温度就是代表的管道内水的温度。
3、二次供水属换热后的供水，温度代表现在小区内暖气供水出口温度。
4、用户的暖气一次水是供水二次水是回水，供水通过暖气片回回小区暖气主系统。
5、回水最能说明住户家的暖气温度。
6、换热站设备的不同，小区需求压力的不同，压力要求也不同这个要看设计图纸没有定数，通常1KG=0.1MPA=10米扬程，暖气管道压力较大属于高压循环系统。
7、应该从以下几个方面着手检查
（1）排放气体因为暖气如果有气就会造成循环不畅。
（2）清洗过滤网通常每个小区（单元、楼、住户）的进户管都有过滤网需要采暖期到来之前清洗。
（3）检查阀门是否开到最大（串联暖气）若是并联系统需要把特别烫手的那组暖气阀门关闭一些把不热的暖气阀门开放一些。
2.5换热站的设计和布置原则
根据《暖通空调设计手册》，换热站在进行设计时，应遵循以下几个原则：
（1）换热站设计必须与室外的供热管网及室内的用热系统设计统一考虑。
热力管网和换热站系统和设备相应匹配，供水温度和压力应满足要求。
（2）换热站台数及单台换热器的热容量的确定要便于热负荷的调节。
一般汽水换热器不少于两台，其中人一台停止工作时其他运行设备应能满足总热负荷的70％。
（3）循环水泵按用户的总负荷及管网水压图，同时考虑换热站内热损失及压力降来确定循环水泵应装设两台以上，其中一台停止运行时，其余水泵能供应全部循环水量的110%。
（4）换热站前的热网回水干管或循环水泵前设除污器，当依次加热介质采用城市热网热水时，应在入口调压计量装置前设置除污器。
（5）当热力站内设有季节性换热系统（供暖、空调）及常年性换热系统（生产、生活）时，其进入站内的一次加热蒸汽或一次加热热水入口应设分汽缸或热水分水器，便于管理及计量核算。
（6）换热器一、二次热介质进出管均应设关断阀门，汽水换热器的凝水管应设疏水器。
（1）水泵安布置时，水泵的基础面距墙面不小于0.7m，当地方紧张时，两台泵可共用一个基础，水泵和电机突出部分净距不小于0.5m，两台泵以上则不能共用基础。
（2）站内阀门应保证便于操作和装缷，各设备之间的检修通道不小于0.8m。
（3）对高度超过3m需操作的设备，宜设置操作平台、扶手和防护栏杆。
（4）売管式换热器的前端应留有满足检修时抽管所需的空地，只能高一个固定支座，并布置在抽管端部。
（5）板式换热器应考虑热力补偿，并设支吊架。
（6）换热站内的设备布置应严格按着热力系统的工艺流程，确定设备的位置，事先应考虑管道连接和管道附件操作、检修的方便和合理。
（7）换热站内的设备和管道布置应注意美观、整齐，在维护和检修方便条件下尽量紧凑，以节约占地面积。
（8）设备间距应便于运行巡回检查和事故处理、检修等并留有必要的人行通道。
（9）需要检修的设备，应留有足够的空间和检修场地，必要时可设单轨电动葫芦。
（10）工艺专业在进行设备和管道布置时，各专业应同一规划和布局，注意与电气、控制和土建等专业配合、协调。
2.6本换热站设计的工程概况
本设计建筑地点位于武汉市武昌区华科附近的金地•华公馆小区，位于喻家湖路与光谷大道交汇处，临近华科正对虹景花园，地段优越，属新建的综合性住宅小区，24小时全方位监控，确保业主财产安全，路网发达、交通便利。
包括1～11#共11栋楼，总建筑面积为13万余
，最高楼层18层，地下1层，主要功能为停车库，2～9#为住宅楼，11#为幼儿园，总建筑面积为71182
，需设计集中采暖，住宅楼设计分户计量集中采暖。
根据甲方2011年1月17日来函，原设计高温散热器采暖改为低温热水地板辐射采暖，采暖热煤采用55/45℃热水，小区临近武汉高新热电厂，一次热源为武汉热电厂0.6～0.9MPa蒸汽；6#楼下地下室设有汽—水换热站，经逐项计算，采暖总热负荷3800KW，采暖水系统为分枝状变水量系统，循环水泵为恒压变频水泵，系统采用变频水泵补水及定压。
水系统设计工作压力0.93MPa。
采暖干管网绝大部分于公共地下室连接至各单元立管，至幼儿园支管于地下室外地坪下直埋保温管连接。
本说明涉及范围仅包括汽—水换热站设计及地下室内采暖干管网的设计。
根据热电厂提供的资料，热电厂分汽缸出口蒸汽压力0.8～1.0MPa，温度240～320℃，到达小区入口的蒸汽压力约不低于0.6MPa，温度不低于164.9℃。
热电厂高压蒸汽接至换热站后，接安全阀、经减压阀减压至0.4MPa后进入汽水换热器，由汽水换热器提供供回水温度55/45℃采暖循环热水。
高压蒸汽产生的凝结水经水—水换热器再次降温至50℃以下，部分作为采暖补水，其余降温后排放（小区距热电厂较远，热电厂不要求回收凝结水）。
热电厂至换热站的蒸汽管由热电厂设计安装。
采暖供水温度由供水管上的温度传感器及蒸汽管上的自力式温度控制阀控制蒸汽流量保持稳定。
3.地热供暖系统
3.1热水供应、补水定压系统
为了定期排除除污器中来自室外热网的杂质和检修除污器，在它的旁边还需加设旁通管，这样便宜可在保证系统正常运行的情况下完成除污器的维护和检修工作，从而实现了换热站的连续供热。
采暖回水进入到换热器，在换热器的管程内回水被売程里的高温高压蒸汽加热至95C左右，在通常的运行状态下，系统都不是满负荷运行，而调节换热站供暖能力的首选措施便是调节流量以便降低采暖供水温度。
而被加热后的热水便可接入供热管网送到热用户家。
在换热器循环水入口及采暖供水出口都应设置温度计。
从软化水箱出来的软化水，进入补水泵不仅要保证一定的系统补水量，还要保证循环水泵入口的恒定压力，需要加设压力探头。
当该处压力高于设定压力时控制柜就会根据从压力探头传来的压力信号，对补水泵发出指令，从而减小补水泵的扬程，使定压点的压力维持不变。
3.2小区集中热水采暖的特点
（1）安全性
不管做什么，安全是必须要注意的，住宅区更不例外，因为保证小区内人们生命的安全是重中之重，特别是对那些住宅建筑面积密度非常大，人口密度也很大的住宅区。
因此，采暖热源和供热系统要具有安全性。
（2）灵活性
住宅区是不同年龄、不同职业和不同生活条件的人生活和休息的地方。
不同住户的生活方式、作息时间的不同，对房间的舒适度和采暖的时间要求不同。
即使同一住户，卧室、餐厅、客厅等房间的功能不同，对采暖的时间和温度的要求也不同，住宅区的这种特点要求采暖系统需具有灵活的有效的调节系统。
（3）经济环保性
要因地制宜，根据当地的经济状况来选择一种采暖方式，考虑住户的支付能力，选择初投入少、运行费低的系统。
在经济的条件下，小区环境也不容忽视，住宅小区必须保持环境清洁卫生，另外，现在噪声污染也是城市环境污染的一种，在选择采暖方式时，还要注意减少或取缔噪声设备，以利于人们生活休息，这就要求采暖方式的噪声必须低于国家的有关规定。
因此，要求采暖热源要具有经济环保性。
（4）采暖设备的耐久和难以改变性
住宅建筑的使用寿命较长，因此要求采暖设备具有较好的耐久性，同时还要便于维修，当一用户的采暖设备发生事故时，要尽量避免对相邻用户的影响。
因为当采暖方式一旦选择确定后，住户根据自己的经济情况，要求改变热源和系统方式是十分困难的。
所以在未确定采暖方式前，要对很多因素考虑完善，以免建设一个累赘的供热系统。
由以上可看出住宅对采暖方式的选择原则为：
安全性、舒适性、经济环保性、灵活性，并要符合国家的节能政策和环境保护政策。
3.3采暖系统方案的选择
随着城市建设和经济的飞速发展,环境保护和节约能源成为越来越重要的问题,集中供热也成为城市供热的大势所趋,尤其是北方城市。
如何使整个集中供热系统处于一个良好、高效的运行状态,经济性、安全性和可靠性的要成为供热控制系统所必须解决的问题。
换热站所要达到的三个基本要求是:
必须保产按质（压力、温度、净度）、按量（供热量）供出高温热水,满足工业生产和民建采暖需要;延长各个设备的使用寿命;节能、高效、降低劳动强度。
采暖系统设计包括热负荷计算、水力计算、相关设备选型以及系统的运行与调节等。
通过系统结构的合理设计、平衡阀的正确选择和整个系统智能控制三方面的考虑实现了供暖形式的多样化，下面提出2种设计方案：
由于方案设计对象是高层建筑，为了保证采暖系统的质量与安全，并节省管材，本方案对采暖系统做了水平分区，同时为了减少水力失调，并保证运行工况良好，考虑低区管道和设备的承压，又将系统做垂直分区。
通过合理地分区，从系统结构上保证了整个系统运行的稳定性，为变温度调节奠定了基础。
本设计方案充分利用该楼的附加热源95～70℃热水，在低区采用散热器采暖系统。
对于主要功能房间均采用低温热水地板辐射采暖,热源来自地热热源井。
低温热水地板辐射采暖供水温度≤6O℃，在传送过程中热量损失少，仅此项就可节省30％的能源，同时具有温度分布均匀、卫生条件好、舒适性高、室内空气对流小、避免了灰尘的飞扬、室内环境清洁、热损失少、节能效果显著等优点。
这样可以对能源充分利用，达到能源的充分、合理分配应用。
3.5换热站与锅炉房的区别及优势
锅炉房是用燃料把水（或其他介质）加热到具有一定参数的地方；而换热站是为了把锅炉房生产的高温热水（高于100C）转换成能够直接给用户供热的热水（低于100C）。
锅炉房是生产地，其主要设备有：
锅炉、鼓风机、引风机、循环泵、和各种辅助设备（上煤机，除渣机）等，其中锅炉是主体。
而换热站是个中转站，现在换热站的主要换热方式有：
换热板、混水等。
说白了换热站就像一个大的过水热，唯一不同的是它很大.它们都属于供热系统的一部分，又各自具有不同的功能。
其工艺流程是：
锅炉房——（高温热水）——换热站——（低温热水）——用户——（低温热水）——换热站——（低温热水）——锅炉房。
3.6设计的技术路
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