多熱源環形管網水壓圖的繪製

摘要：結合實際工程，介紹了利用 計算 機對集中供熱三熱源環形管網的複雜環路進行水力計算，迅速準確地調整節點流量分配，使系統達到最佳水力工況和熱力工況並自動生成各環路水壓圖的 方法 。

關鍵詞：多熱源 環形管網 平衡點
Hydraulic diagram drawing for the ring-shaped network
of multi-heat sources
　　Abstract　Based on built projects, introduces methods for hydraulic calculation whereby to adjust joint flow distribution for optimum regime and automatically generate hydraulic drawings for complicated ring-shaped network of multi-heat sources by the computer.

　　Keywords　multi-heat sources, ring-shaped network, balance point, hydraulic calculation, hydraulic diagram
1　引言
　　隨著 科學 技術的進步和城市供熱的迅速 發展 ，熱網的規模不斷擴大，自動化水平不斷提高，多熱源聯網將會成為城市供熱的一個發展趨勢。多熱源聯網有利於提高供熱的 經濟 性和安全可靠性，有利於熱網調度的靈活性，同時有利於供熱系統近、遠期發展的結合，能更好地適應城市建設的發展需求。但在多熱源聯網的情況下，供熱系統的水力工況、熱力工況及調節工況變得很複雜，如何快速、準確地繪製水壓圖，是優化聯網運行方案的一項重要工作。下面結合包頭市的集中供熱熱網，談談多熱源聯網水壓圖的繪製方法。
2　包頭市集中供熱概況
　　包頭市自1990年以來集中供熱，供熱規模不斷擴大，到1998～1999年供暖期供熱面積達到470萬 m²，熱力站共63座，大部分為直接連接方式。供熱熱源有3個，熱源A由3台100 MW汽輪發電機抽汽供熱，熱源B，C分別裝設4台29 MW熱水鍋爐。三熱源供熱管網已聯網，並形成了環形管網。其熱源位置、管網布局及負荷分布情況如圖1所示。

圖1　管網平面布置圖 　　節點處數值為供熱面積分配值，D/L-管徑(mm)/長度(m)，S點為定壓點，S17，W13為平衡點匯交點，平衡點—熱力站及支線 3　水力計算前的準備工作 3.1　原始參數 　　①熱源的供熱能力、供熱方式、介質參數、循環水泵性能參數等。 　　②熱用戶的熱負荷分布及其性質。 　　③地形圖。包括熱用戶、水泵站及熱源點的地坪標高，高層建築的位置及標高等。 3.2　繪製管網平面圖 　　管網平面圖應包括熱源參數、介質參數、定壓點位置，各管段 自然 長度、管道內徑、管道附件，熱負荷分布等。並初步進行供熱系統的熱量平衡，劃出各熱源的供熱範圍，擬定水力平衡點，示出各管段水流方向、匯合點的流量分配情況。 4　水力計算 4.1　數學模型 　　①管道直管段摩擦阻力損失： 　　　　　　　　　Δpf=Rl 其中　 　　②管道局部部阻力損失(當量長度法) 　　　　　　　　　Δp1=Rlel 　　③管道總阻力損失： Δp=Δpf+Δp1=R(l+lel)=Rle 　　④基爾霍夫定律 　　a. 流入和流出任一節點的流量，其代數和為零。即ΣQi=0 　　b. 對於任何一個閉式環路，其壓降的代數和為零。即ΣΔpi=ΣSiQi2=0 　　上述公式中R為直管段平均比摩阻，Pa/m；l為直管段長度，m；lel為局部阻力當量長度，m；le為折算長度，m；λ為管道摩擦阻力係數；G為熱介質質量流量，t/h；di為管道內徑，mm；ρ為熱介質密度，kg/m3；Si為第i管段的阻力數，Pa.h2/m3。 4.2　計算機技術的 應用 　　我們選擇了WINDOWS作業系統支持軟體，應用EXCEL數據表格進行計算。它的特點是數據處理功能強，操作直觀、簡單。水壓圖計算程序結構流程圖如圖2所示。

圖2　水力計算程序結構流程圖 4.3　水力計算步驟 4.3.1　劃定計算環路 　　對於圖1所示的熱網，可以劃分3個環路進行計算。計算的順序原則上是先簡單後複雜，即先計算未包括平衡點的環路1和環路3，最後計算含有平衡點的環路2。 4.3.2　匯合點水量調整計算 　　對於環路1和3，調整SB2節點和B2節點的分配水量，使其環路的阻力代數和ΣΔpi接近於零。然後再進行環路2的計算，調整G8節點的流量分配，使得該環路的ΣΔpi接近於零。但應注意，在調整G8節點流量的同時，將會改變環路1和3的計算結果，需要重新對環路1和3再進行運算，直至3個環路的阻力代數和ΣΔpi均接近於零為止。上述反覆試算是應用EXCEL的邏輯函數進行疊代運算，其運算速度相當快，運算100次也僅僅需要十幾秒鐘，但應根據ΣΔpi的大小選擇合適的疊代次數和疊代步長。