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運行調節城市供熱管網電動調節閥

        城市供熱管網系統是由多個串并聯管段組成的管路系統,是城市集中供熱系統的重要組成部分。由于采暖用戶的自主調節,連接系統一、二級管網的換熱站應隨著用戶末端進行調節。為滿足各熱用戶個性化供暖需求,實現系統的節能降耗,分戶計量控制供暖系統形式正在逐步推廣。首先是在二級管網側通過循環水泵的變頻,來保證二級管網某處的供、回水壓差不變,目的是穩定因末端用戶用熱的改變而對管網水力工況的影響,然后,改變一級管網側的供熱參數來確保二級管網側的供水溫度、及供回水溫差的穩定。在這一過程中,一級管網側實際上是按照二級管網側所需的供熱量在進行被動調節。然而,管網系統中各管路水力工況相互影響,系統中任何一個調節裝置的工作參數發生改變,必然會引起各熱用戶(換熱站)之間流量的重新分配。當各換熱站一級管網側均因二級管網側負荷的改變而各自進行被動調節時,由于各換熱站管路間水力工況相互影響,就必然會導致系統水力、熱力失調,影響供熱效果。因此,為了提高供熱管網整體的運行調節與控制水平,減小水力、熱力失調,保證供熱穩定性,必須將換熱站一級管網各自的被動調節進行統一管理和控制。

    一種在配合一、二級管網間動態調節的同時,采用電動調節閥集中控制的方法,即在供熱管網水力特性理論的基礎上,利用MATLAB軟件智能平臺,對供熱管網的運行調節與控制進行模擬計算,輸出信號,利用一級管網側電動調節閥對管網各個換熱站進行集中控制與調節。這種方法不僅從管網系統整體平衡角度出發調節各換熱站的流量以實現各熱用戶(換熱站二次網側)的用熱需求,而且整體調節一步到位,迅速準確,大大提高了供熱管網系統整體運行效果。

    二、供熱管網水力特性基本公式

    1.節點流量平衡方程

    根據質量守恒原理,在管網恒定流動過程中,與任一節點關聯的所有分支的流量,其代數和等于該點的節點流量,其計算式為:

        (1)

    式中bij為流動方向的符號函數;

    bij=1表示i節點為j分支的端點且qj流出該節點;

    bij=-1表示i節點為j分支的端點且qj流向該節點;

    bij=0表示i節點不是j分支的端點;

    Qj為j分支的流量;

    qi為i節點的節點流量,qi的符號按照流入節點為正好,流出節點為負號。

    2.回路壓力平衡方程

    根據能量守恒原理,在管網恒定流動過程中,任意回路中沿回路方向,各個分支管段壓降的代數和為零。對于回路i,其計算式為:

       (2)

    式中cij為分支流動方向的符號函數;

    cij=1表示j分支包括在i回路中并與回路同向;

    cij=-1表示j分支包括在i回路中并與回路反向;

    cij=0表示j分支不包括在i回路中;

    ΔPj為j分支的阻力損失,若阻力損失使壓力沿分支方向降低則為正,反之為負;

    Hj為在j分支輸入的全壓動力,一般取所在分支方向為動力作用方向,恒為正;

    PGi為重力作用形成的i環路的流動阻力,環路I中重力作用形成的動力,與環路同向為正,逆向為負。

    三、泵的性能特性曲線擬合與自動控制

    水泵是管網最常見的全壓動力源,用計算機模擬計算熱水網絡時,水泵性能特性曲線需用代數方程進行描述。水泵的揚程與流量的關系由下列多項式表示:

        (3)

    式中C1,C2,C3,Cn為泵的揚程——流量性能曲線數學表達式系數;

    上式n的取值將影響上述方程描述水泵的精度,在一般情況下,取n=3就可以達到較高的精度。為得到上述方程,需在水泵性能特性曲線上取三點進行擬合。

    當管網的流量Q因負荷變化而需作相應調節時,由傳感器將信號傳遞給變頻泵,通過改變泵的頻率來實現泵轉速的相應改變,從而達到調節與控制目的

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