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运行调节城市供热管网电动调节阀

        城市供热管网系统是由多个串并联管段组成的管路系统,是城市集中供热系统的重要组成部分。由于采暖用户的自主调节,连接系统一、二级管网的换热站应随着用户末端进行调节。为满足各热用户个性化供暖需求,实现系统的节能降耗,分户计量控制供暖系统形式正在逐步推广。首先是在二级管网侧通过循环水泵的变频,来保证二级管网某处的供、回水压差不变,目的是稳定因末端用户用热的改变而对管网水力工况的影响,然后,改变一级管网侧的供热参数来确保二级管网侧的供水温度、及供回水温差的稳定。在这一过程中,一级管网侧实际上是按照二级管网侧所需的供热量在进行被动调节。然而,管网系统中各管路水力工况相互影响,系统中任何一个调节装置的工作参数发生改变,必然会引起各热用户(换热站)之间流量的重新分配。当各换热站一级管网侧均因二级管网侧负荷的改变而各自进行被动调节时,由于各换热站管路间水力工况相互影响,就必然会导致系统水力、热力失调,影响供热效果。因此,为了提高供热管网整体的运行调节与控制水平,减小水力、热力失调,保证供热稳定性,必须将换热站一级管网各自的被动调节进行统一管理和控制。

    一种在配合一、二级管网间动态调节的同时,采用电动调节阀集中控制的方法,即在供热管网水力特性理论的基础上,利用MATLAB软件智能平台,对供热管网的运行调节与控制进行模拟计算,输出信号,利用一级管网侧电动调节阀对管网各个换热站进行集中控制与调节。这种方法不仅从管网系统整体平衡角度出发调节各换热站的流量以实现各热用户(换热站二次网侧)的用热需求,而且整体调节一步到位,迅速准确,大大提高了供热管网系统整体运行效果。

    二、供热管网水力特性基本公式

    1.节点流量平衡方程

    根据质量守恒原理,在管网恒定流动过程中,与任一节点关联的所有分支的流量,其代数和等于该点的节点流量,其计算式为:

        (1)

    式中bij为流动方向的符号函数;

    bij=1表示i节点为j分支的端点且qj流出该节点;

    bij=-1表示i节点为j分支的端点且qj流向该节点;

    bij=0表示i节点不是j分支的端点;

    Qj为j分支的流量;

    qi为i节点的节点流量,qi的符号按照流入节点为正好,流出节点为负号。

    2.回路压力平衡方程

    根据能量守恒原理,在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为零。对于回路i,其计算式为:

       (2)

    式中cij为分支流动方向的符号函数;

    cij=1表示j分支包括在i回路中并与回路同向;

    cij=-1表示j分支包括在i回路中并与回路反向;

    cij=0表示j分支不包括在i回路中;

    ΔPj为j分支的阻力损失,若阻力损失使压力沿分支方向降低则为正,反之为负;

    Hj为在j分支输入的全压动力,一般取所在分支方向为动力作用方向,恒为正;

    PGi为重力作用形成的i环路的流动阻力,环路I中重力作用形成的动力,与环路同向为正,逆向为负。

    三、泵的性能特性曲线拟合与自动控制

    水泵是管网最常见的全压动力源,用计算机模拟计算热水网络时,水泵性能特性曲线需用代数方程进行描述。水泵的扬程与流量的关系由下列多项式表示:

        (3)

    式中C1,C2,C3Cn为泵的扬程——流量性能曲线数学表达式系数;

    上式n的取值将影响上述方程描述水泵的精度,在一般情况下,取n=3就可以达到较高的精度。为得到上述方程,需在水泵性能特性曲线上取三点进行拟合。

    当管网的流量Q因负荷变化而需作相应调节时,由传感器将信号传递给变频泵,通过改变泵的频率来实现泵转速的相应改变,从而达到调节与控制目的

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