浅谈集中供热管网热力工况

崔凡

（西安市热力总公司，陕西 西安 710016）

摘要：通过对当前集中供热管网的简化性模拟，对整个系统进行划分，分解成为管道、换热站以及管网节点三个重要组成部分，通过模型平台的简化模拟构建，确保供热管网的热力工况测试更具便捷性，进而更好地对供热管网的实际运作进行掌控。

关键词：集中供热管网；工况研究；模型构建

引言：随着科学技术的发展，人们对于环境保护的意识不断增强，由于集中供热管网系统所具备的节能、保护环境的能力，在国内北方地区得到了很好的发展。但因为当前国内对于控制算法及调节方式的研究仍存在一定程度的缺陷，因此导致当前集中供热系统无法将自身优势完全发挥出来。为此集中供热系统的调节与自身热力工况具备极大的研究意义。为此本次研究选择了管网仿真试验台，有针对性地将其划分成管道、水利工况计算以及换热器三个内容，进而以上面三个内容构建数学模型，依照模型的连接构建仿真实验台，并基于这一试验台实现对集中供热系统的动态特性研究，最终实现对该系统热力工况的分析。

1.集中供热管网系统的现状研究

在当前对集中供热管网系统所有研究行为中，对于系统热力工况的研究是实现系统控制的一个重要手段，但随着系统构成部分具备多样化及复杂性，导致在实际研究过程中存在较大的难度。以宏观视角来观察所有研究方式，如对系统管网的测试研究，结合数据辨识等多样化发展，以数学建模为基础实现对系统的仿真研究。著名德国学者Glueck·Bemd针对集中供热管网中水蓄热方式得到对应的供热系统建模，基于此模型可以获取下述设想，基于特定的条件之下，了解仿真模型中换热站的热负荷，假设管道热损失不存在，同时将整个设备中的供水笼统的涵盖系统所有管道中的水，而该部分水所提供的热容则定义为回水管网总热容。结合简化基础下的理论模型，获取最大使用情况下的蓄热容量，进而得到热源减少的最佳设计方式就是结合热网蓄热行为实现的。

2.有关集中供热系统的数学模型建立

集中供热系统作为当前极为重要的一种流体性供热网络，其与电网络存在一定程度的相似性，两者均是以基尔霍夫定律为基础原则，结合流体网络支流等相关的支路电流，共同构成有针对性三个热用户供热系统模型。文章以当前市面是极为普通的供热管网为研究者，基于三个热用户管网实现热力工况分析，整个研究过程借我符合逻辑思维及思路退证方式，进而得到与之对应的运作公式。

在对供热系统热力工况进行分析的过程中，针对系统中存在的管网供水管段的节点，其自身流入温度是与流出节点流体温度相同的，此外针对回水管段上存在的节点而言，其与流水管道上的温度存在一定的差距，因此在实际运作过程中可能存在接触换热的问题。因此在该种节点摄像情况下，有针对性地分析当前供热管道所具备的特征，得出基于流量不确定情况下的传输水温测量方式，这一方式又称分段积分法，从中可以获取不同小段管之间管道水量自身的温度情况，进而实现流速的实时分析，最终通过有关数据获取整个管道节段的温度数据，实现供回水温度的传送行为。此外文章基于集中供热管网的仿真模型实现了管道流体基础下的正弦、斜坡仿真性分析，获取大量的分段数据，在这一基础下，曲线吻合程度及延迟时间均与实际相符，不过因为基于系统仿真情况下，其计算时间存在显著性的降低，因此需要根据仿真需求明确一个仿真合理数字化。

3.集中供热管道仿真模型下的热力工况分析

在进行本次研究过程中，存在一个重要的限制因素就在于无法避免自然等多样化因素对于试验结果的影响，最终得到的研究成果并非真正意义上的理想结果，因此由于无法完全避免客观因素作用下产生的结果误差，需要合理应用数值解法尽可能让试验结果与实际接近。数值计算方法是当前一种极为严谨的数学逻辑算法，结合数值有效地替代客观现象以获取真实、准确的结果，实现仿真模型研究。

在实际实验过程中，首先进行以下假设，当管网启动之后自身热远处所提供的热量存在缺陷，此时启动过程中不同节点的流量进行针对性的控制，而此时其所体现的温度分为为40、45、55摄氏度。随后进行第一次网流量扰动，结合三个换热站的侧面水温变化，因为总站与各个换热站在距离上存在的差异，导致其在温度传输过程中存在不同程度的延迟。基于换热站二次出口温度变化情况，当管网流量发生改变后，其中的一个换热站会随之产生温度变化；此外总站随着总流量降低导致换热站的改变引起温度的提升。结合上述内容，可以显著的看出，其中有两个换热站自身流量的改变极为不明显，一直保持在一个非常稳定的时间段之中，在此过程中，需要其温度一直保持提升的状态，进而通过时间延迟得出温度在开始时出现一个温度下降的趋势。

在出现以此网流量扰动之后，会出现一个二次网回水温度的扰动，这与上一个扰动极为相符，在影响热侧出水温度的同时，在回水管道的作用下将其传输到总站，并通过总站将这一影响转换成温度变化体现在热力站上，进而得到不同管网节点的温度变化，并传送到每个用户家中，将其转换成为各个房间的室温。在整个过程中，相较于一次网流量扰动而言，其所产生的最大影响差距就在于换热器及扰动因素两个方面存在的差异性，直接导致惯性及延迟环节出现差别，因此就管网而言，该两个环节所产生的影响可以完全忽略。对于整个供热系统而言，随着管道输送过程中自身具备的延迟性质而言，导致供热系统时滞极为研究，使室温随着换热器发生改变。

结束语：本文的首要任务就是对集中供热管网热力工况实施研究，因此在研究过程中，通过构建供热系统仿真模型实现有关研究，在这种仿真模型之下，可以结合多样化的控制手法实现有关数据或结果的验证，从而确保系统能够得到合理的优化与控制。通过本次研究能够从一定程度上了解并掌握当前供热管网系统的热力工况。

参考文献

[1]于洋. 集中供热系统热力站及供热管网节电技术探讨[J]. 区域供热，2014，03：16-23.

[2]劉欢，王飞. 集中供热的发展趋势——谈多热源联网供热技术[J]. 山西能源与节能，2014，04：27-29.

[3]王海，王海鹰，周海珠. 多热源环状管网的面向对象水力计算方法[J]. 浙江大学学报（工学版），2015，10：1900-1909.