基于模拟分析法的供热管网调节研究

李 双 贵

(山西省城乡规划设计研究院，山西 太原 030001)

基于模拟分析法的供热管网调节研究

李 双 贵

(山西省城乡规划设计研究院，山西 太原 030001)

通过管网的节点方程与独立回路压力平衡方程，建立了供热管网的模型，并求解了各分支管段的流量，经过对模型的分析，确定了各用户通过理想流量时，用户调节阀所需的理想阻抗，同时对其进行了实证分析，以供参考。

调节阀，供热管网，流量，模型

1 建立模型

1)管网的节点方程。

根据质量守恒原理，在恒定流动过程中，与任一节点关联的所有分支的流量，其代数和等于零，即供热管网的节点方程为：

2)独立回路压力平衡方程。

根据管网恒定流动过程中，任意回路中沿回路方向，各个分支管段压降的代数和等于零。对于环路i，独立回路压力平衡方程为：

图1中，n=10，j=8，所以有7个独立的节点流量方程和3个独立回路方程。当对各管段阻抗赋权后，可以求解出10个管段的流量。

2 模型分析

首先通过各种可能的方法来确定各分支的阻抗值，建立方程组，即建立了管网的模型，并求解各分支管段的流量。其次，确定各用户通过理想流量时，用户调节阀所需要的理想阻抗。最后通过逐一改变方程中“调节阀”的阻抗，也就是用理想阻抗值逐个替代实际“调节阀”的阻抗值，来模拟实际管网的初调节。根据水利工况原理可知，某一个阀门的阻抗被替代，全网的流量、压力就重新分布一次。而第一次“调节阀”用理想的阻抗替代后，流过该“调节阀”的流量和设计流量不等，是一个确定的值，称为过渡流量。但是，当最后一个用户的“调节阀”用理想阻抗替代后，该用户以及其他用户的过渡流量就达到了设计流量。因此，虽然实际工程无法直接测得理想的阻抗，但是可以测得过渡流量。按照计算过程阻抗替代的顺序，记录下替代后对应调节阀的过渡流量，在现场按照替代顺序，逐个调节热用户的调节阀，使其流量达到过渡流量。当最后一个用户阀门调节完毕后，全网各用户的流量就达到了规定的工况，初调完毕。

3 实证分析

假设某供热系统如图2所示，共有4个用户，一台循环水泵，扬程DHp=62mH2O。系统编号如图，其中管段编号为1，2，3，…，13，节点编号为①，②，③，…，⑩。

设循环水泵入口点即节点编号①为参考节点，按初调节的四个步骤进行。

1)通过实测管段流量和读取各相关压力表，确定管段实际阻抗，结果见表1。

表1 实际工况

2)计算所有用户的理想阻抗。

即在设计流量下用户及其分支的阻抗。按照独立回路方程，计算结果见表2。

3)阻抗替代、运算独立回路方程组。

按用户1，2，3，4(离热源由近及远)的调节顺序，即将用户1的理想阻抗代入后得到第一组过渡流量，将用户1，2的理想阻抗代入后得到第二组过渡流量，将用户1，2，3的理想阻抗代入后得到第三组过渡流量，将用户1，2，3，4的理想阻抗代入后得到第四组过渡流量，共得到4组流量值，结果见表3。

表2 理想工况

表3 调节方案(一)

表4 调节方案(二)

4)现场调节。

按照阻抗替代的顺序，调节相应的用户调节阀。当被调用户的过渡流量达到计算值的同时，其他用户的过渡流量也就达到了计算值。如表3所示，调节用户1，当过渡流量G1=101.956 m3/h时用户1的阻抗达到理想值；再调节用户2，当过渡流量G2=107.96 m3/h时用户2的阻抗达到理想值；再调节用户3，当过渡流量G3=112.859 m3/h时用户3的阻抗达到理想值；最后调节用户4，当过渡流量G4=100 m3/h时所有用户的阻抗均达到理想值，调节完成(见表4)。

需要说明的是：在供热规模大，用户数量多的条件下，节点方程和回路方程的求解只有采用矩阵方法才是可行的。

4 结语

当用户入口安装的调节阀具备阻抗和开度一一对应的函数关系时，就可以通过计算机求解，直接得到各个用户调节阀的理想开度。不难求解，在现场调节时，只要把全部用户的调节阀调节到理想开度并锁定，就能达到理想的流量分配而与调节顺序无关。

Researchonheat-supplypipelinenetworkbasedonmodelanalysis

LIShuang-gui

(ShanxiUrbanandRuralPlanningandDesignResearchInstitute,Taiyuan030001,China)

According to the nodal equation of the pipeline network and the independent mesh pressure balance equation, the paper establishes the model for the heat-supply pipeline network, solves the flow of all kinds of branch pipe segments, identifies the ideal impedance adjusted by users when they have the ideal flow according to the analysis of the model, and has the empirical analysis, so as to provide some reference.

control valve, heat-supply pipeline network, flow, model

1009-6825(2014)14-0142-02

2014-02-24

李双贵(1960- )，男，高级工程师

TU833

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