长输热网隔压热力站断电停泵水击影响分析

1 概述

水泵停电时，泵前，因出现水击压力以及水击波的传播，管内压力升高，有发生超压的危险。泵后，因压力降低易导致水的汽化，影响供热安全

。

本文以设置双隔压热力站(原始方案)、单隔压热力站(对比方案)的长输热网为研究对象，选取中继泵站供水管出口易超压点、回水管易汽化点作为研究重点，分析隔压热力站停泵水击对长输热网的影响。

人的体温约37℃，发出波长10uM左右的红外线，红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到由热释电元件构成的红外感应源上，感应源释放电荷输出电压信号。热释电效应是因热变化而产生的电极化现象，有些晶体受热时，在晶体两端产生数量相等符号相反的电荷。菲涅耳透镜根据菲涅耳原理制成，将热释的红外信号折射/反射聚焦到PIR上，检测区内分为若干明暗区，进入检测区的移动物体以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号，电信号发生变化，灵敏度提高。

2 研究对象

2.1 原始方案

某长输热网以热电厂作为热源，设计供、回水温度为130、30 ℃，设计质量流量为14 348 t/h。长输热网采用DN 1 400 mm供热管道(1供1回)，设计压力2.5 MPa，干管比摩阻为47 Pa/m，地面最大标高差为150 m。长输管道设置1座中继泵站，站内设置供回水加压泵。长输热网在进入市区后分为2条支管进入隔压热力站，每条支管管径DN 1 200 mm。支管1、2分别进入隔压热力站1、2，2条支管的质量流量均为7 174 t/h，比摩阻均为27 Pa/m。当地大气压力为94.74 kPa。

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① 在停泵后，与对比方案相比，原始方案易超压点压力水平更低，说明隔压热力站前分支使易超压点的超压风险有所下降。

本文对隔压热力站1发生双路电源同时断电的事故工况进行研究。当隔压热力站1双路电源同时断电发生停泵水击时，在水击波作用下，中继泵站供水管出口(见图2中点1)易出现超压，将点1称为易超压点。由于隔压热力站1停泵后泵后压力瞬间下降，在回水管某点(见图2中点2)因压力降低易导致水的汽化，将点2称为易汽化点。

热电厂、中继泵站、隔压热力站地面标高、与热电厂距离、水泵额定参数见表1。热电厂至隔压热力站1的水压图见图2。图中点1为隔压热力站1发生停泵水击时供水管的薄弱位置，点2为隔压热力站1发生停泵水击时回水管的薄弱位置。

2.2 对比方案

停泵水击采用流体动态分析软件AFT Impulse进行模拟，该软件可对不可压缩流体(热网循环水)进行瞬态分析，模拟泵、阀等突然动作时系统压力瞬态分布。利用软件提供的泵、阀、管子模型构建长输热网，将稳态运行状态调整至图2水压图状态，模拟隔压热力站1回水加压泵停泵后，易超压点、易汽化点压力波动。

3 模拟方法

水击波的传递具有往复性，当停泵发生时，水击波的传播方向与供水管中恒定流的方向相反，水击波为升压逆行波。当升压逆行波到达中继泵站进口后，在中继泵站进口形成一个以降压为特征的水击波沿供水管中恒定流向传播，称为降压顺行波(即升压逆行波的反射波)。如此，水击波在供水管中往复传播。由图1可知，原始方案供水管存在分支，与没有分支时相比，相同时间易超压点的水击压力不同。因此，笔者提出没有分支的对比方案(工艺流程见图3)，保持对比方案的热电厂至隔压热力站1的水压图与原始方案一致。对比方案取消了隔压热力站2，对管径进行了调整，比摩阻不变。隔压热力站1的回水加压泵质量流量加倍。

4 模拟结果与分析

停泵后原始方案、对比方案易超压点压力随时间的变化见图4。由图4可知，在停泵后，与对比方案相比，原始方案易超压点压力水平更低，说明隔压热力站前分支使易超压点的超压风险有所下降。

由以上分析可知，设置2座隔压热力站的长输热网可有效应对隔压热力站回水加压泵停泵水击的不利影响。

停泵后原始方案、对比方案易汽化点压力随时间的变化见图5。由图5可知，在停泵后，原始方案、对比方案的易汽化点均未发生汽化，原始方案的易汽化点压力水平高于对比方案。

5 结论

原始方案长输热网工艺流程见图1。由于热损失，热电厂130 ℃出水在经中继泵站进入隔压热力站1、2前温度降至128 ℃。在隔压热力站将市区热网循环水由25 ℃加热至123 ℃后，温度由128 ℃降至30 ℃。最后通过隔压热力站回水加压泵、中继泵站回水加压泵回到热电厂。

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② 在停泵后，原始方案、对比方案的易汽化点均未发生汽化，原始方案的易汽化点压力水平高于对比方案。

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③ 设置2座隔压热力站的长输热网可有效应对隔压热力站回水加压泵停泵水击的不利影响。

[1] 华靖，付林，江亿. 太古长途输热管线汽化风险的分析和防范措施[J]. 区域供热，2018(1)：1-5.