集中供熱空調體系水力工況的動態(tài)模擬和控制

集中供熱空調系統(tǒng)水力工況的動態(tài)模擬和控制摘要：介紹了利用集中供熱空調系統(tǒng)水力工況計算機模擬分析軟件確定系統(tǒng)水力工況調節(jié)控制值的新方法，并對實際投入運行供熱系統(tǒng)，在不同氣候條件，不同用戶特點條件下的運行控制策略進行了模擬分析，提出了系統(tǒng)的控制方案。設想利用現(xiàn)代控制理論和計算機模擬分析相集合，使用系統(tǒng)實際運行工況動態(tài)檢測數(shù)據對系統(tǒng)的水力工況進行模擬分析，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程自動控制。關鍵字：集中供熱管網水力工況動態(tài)模擬目前，我國很多城市的集中供熱和空調系統(tǒng)的規(guī)模正不斷地擴大。如熱、電、冷產，區(qū)域集中供熱、供冷系統(tǒng)等。但隨著供熱、供冷規(guī)模的擴大，管網的水力工況將變得十分復雜，其水力失調問題將變得十分突出。從而使其供熱、供冷質量下降，出現(xiàn)不能滿足用戶要求的情況。對于一個設計合理的系統(tǒng)，一般可以通過初調節(jié)，使各用戶的流量達到設計值。但對于一個規(guī)模大管網復雜的系統(tǒng)，使用目前常用的方法（如阻力系數(shù)法、正常流量法、回水溫度法和經驗試湊法），由于受到各種條件的制約，存在準確度不高，需反復調試，工作量過大等問題。其效果不是很理想。因此有必要尋找一種準確有效的調節(jié)控制方法。實際運行的供熱空調系統(tǒng)是一個十分復雜的網絡，系統(tǒng)中任何一個調節(jié)裝置的工作參數(shù)發(fā)生變化，必然引起管網之間流量的重新分配。而且在系統(tǒng)運行過程中，隨著氣候變化和用戶使用情況的變化，其用戶所需的熱（冷）量是動態(tài)變化的，因此系統(tǒng)調節(jié)控制應適應這種變化。筆者設想利用現(xiàn)代控制理論和計算機模擬分析相集合，利用水力管網系統(tǒng)實際運行工況動態(tài)檢測數(shù)據對系統(tǒng)的水力工況進行模擬分析，進而使用分析的數(shù)據對系統(tǒng)運行工況進行遠程自動控制，這不僅可以提高調節(jié)的精度，避免人工調節(jié)的工作量，而且可以實現(xiàn)系統(tǒng)水力工況的動態(tài)控制。十分有利于系統(tǒng)的節(jié)能。要實現(xiàn)自動控制，首先必須計算出控制值的大小即調節(jié)閥的開度。本文重點介紹利用集中供熱空調系統(tǒng)水力工況計算機模擬分析軟件確定系統(tǒng)調節(jié)控制值的新方法，并通過對實際投入運行供熱系統(tǒng)，在不同氣候條件，不同用戶特點條件下的運行控制策略進行模擬分析，提出系統(tǒng)的控制方案。1水力工況的模擬方法《復雜供熱空調系統(tǒng)水力工況計算機模擬分析軟件》運用節(jié)點質量流量平衡方程，回路壓力平衡方程、圖論理論與斯考德-恒斯雷試算迭代法建立數(shù)學模型而開發(fā)，計算機模擬時對獨立回路的選擇，水泵性能特性曲線，熱壓值的計算、固定質量流量所在分支的處理按【文獻3】提供的方法進行處理。2流量調節(jié)控制方法對于一個新投入運行的供熱空調系統(tǒng)，在各管網分支阻力已知的前提下，各用戶入口實際的流量分配一定。因設計中受管徑的限制和其它因素（如自然熱壓）的影響而存在不同程度的不平衡率，即用戶的實際需流量和自然分配的流量不相同。這就必須采取流量調節(jié)的方法，使整個管網的回路壓力平衡方程得到滿足。本文采用的流量調節(jié)控制方法為固定流量法，即在進行網絡解算時，將已知流量的用戶分支作為固定流量分支，在網絡解算過程中，固定流量分支不參與網絡解算的迭代過程，使其流量保持不變。待網絡解算結束，其他分支流量都計算出來后，再計算各固定流量分支的調節(jié)參數(shù)。固定流量法一般與斯考德-恒斯雷配合使用。在網絡解算的同時求出調節(jié)參數(shù)。3系統(tǒng)分析模型假設其每個用戶的供暖熱負荷一致，均為Q＝3488W，總熱負荷41856W；室內設計溫度tn＝18℃，設計供水溫度為95℃，回水溫度為70℃，散熱器選用鑄鐵散熱器。立管總流量Gz＝1440kg/h，每戶入口的調節(jié)閥選用Danfoss公司的RTD一N型預調閥。為便于電算分析，將所有管段以及的管段的始末節(jié)點進行了編號，計算各管段的阻力數(shù)，按要求建立原始數(shù)據的數(shù)據文件。進行系統(tǒng)模擬時，將每個用戶按固定流量分支參與系統(tǒng)計算，其模擬結果反算出每個用戶入口進入設計流量調節(jié)閥的預設壓降。進而可以計算出每個調節(jié)閥的開度。4系統(tǒng)運行控制策略在整個供暖期內，因室外氣候條件的變化，如氣候變暖時，用戶所需的供熱量減少，則用戶入口的供水流量也相應減少。其控制方案可采用調節(jié)建筑物熱力入口總壓力和調整調節(jié)閥的開度以增大其壓降值方法來實現(xiàn)。4.1調整用戶入口調節(jié)閥的壓降設定值本文模擬了熱力入口總壓力45Kpa，用戶入口流量分別為80、90、100、110、120kg/h時，系統(tǒng)用戶入口調節(jié)閥的預設壓降值。結果如表2所示。表2不同用戶流量時調節(jié)閥的預設壓降值（熱力入口總壓力45Kpa）御立管編煌號積分支號尊用戶編爬號苗不同用運戶流暗量渴(誦kg/圣h先)今時調節(jié)妙閥的預概設壓降渴值咽(者Kpa芽)旨80驗kg煤/h炭90謎kg距/h搞100族kg掃/h筋110呢kg補/h握120更kg賄/h輩立榜管衣Ⅰ節(jié)12機用藥戶脾106賽453此76.叮4勸447械30.俊5響440屢08.蔥6阻432饒10.只7鴿423熄36.孤9加13啦用新戶攤105州445耍64.鉤4戚438氏27.眨1勢430彼03.程1鋪420涂92.腦4堤410跪94.肺9柴14崗用塔戶比104蝴441幻32.暫2狀434等04.凡5智425改91.改1賠416正92.憤1糾407爭07.抵5摩15誰用糧戶案103鋸436黑64.腿2址429藥36.捷5芝421庫23.童1或412漲24.姐1唉402壟39.萍5頭16南用剃戶旁102婆431導45.例0憲424士03.底7若415就75.兵1璃406含59.胸3幟396雪56.它3歇17舍用嫌戶挪101戴429喇97.俊0暖423負40.魔7侄416順07.網1可407悠96.相3進399幫08.啞3閥立眨管早Ⅱ淚29陽用劃戶錫206燒322順23.腫8費280跡84.墓3是234其57.疼7住183陣44.偉1服127悄43.不6陣30緞用閥戶捐205和314稠11.介8暑271壘80.秤9慶224慈52.顯2片172獵25.腥8妨115旱01.支6瀉31武用軟戶骨204鵲309蚊79.昆6絕267藏58.反2泡220技40.盟2飲168而25.屋5互111稠14.起2用32簽用衛(wèi)戶驢203反305末11.們6掛262咸90.海2創(chuàng)215孕72.剪2吵163停57.井5何106絮46.滾2會33寒用污戶郵202掀300勿07.念8轟257末76.檔9伐210透48.僅2團158警21.傳8晃100飾97.翻6體34撤用紛戶吩201縣298賊83.劑8字257匙44.挖3村211局17.掘7符160紙04.姐1眨104縫03.棉6逢立游管河Ⅲ罵46襯用妨戶辨306囑289框24.臘5脫239歇08.冰5配183局02.搬5靈121搞06.億3楊532殖0.1至47飽用辯戶哨305稍281從12.依5垮230絮05.江2姿172否97.遠0肆109斑88.績0茂407提8.1站48宵用植戶凝304青276迷80.鉤3饅225墊82.靠5蓄168忌85.愉0否105刑87.賤7李369牲0.7降49作用喚戶失303康272準12.錢3準221糊14.庭5洲164甩17.麥0叛101步19.商7毯322漲2.7繭50榮用召戶螞302曉267定08.舊5襖216轉01.置2式158盤93.蓮0鄰958冶4.0孤267潔4.1描51使用命戶臉301慰265算84.曲5寄215繼68.綁5市159享62.叔5枝976雙6.3納298闊0.1分析結果表明：抖（中1應）對于褲本文的蓋分析模舌型在系吐統(tǒng)入口啟總壓力腳不變的培條件下荷，隨著勤用戶需哄熱量的厭增大，級調節(jié)閥清的開度叉增大，債阻力數(shù)艘減小，擦則調節(jié)全閥的壓惡降設定概值相應廊減小。澡（銅2擴）在用臺戶入口仗流量相峰同的情嫩況下，倒各用戶享調節(jié)閥攝的壓降帆調節(jié)值頑不同，涉其值的斜大小取穿決于供璃暖系統(tǒng)甘的制式世，自然抹熱壓的懂大小，艘入口總挑壓力的植大小等蚊因素。菌4.2錫縱建筑物詳熱力入純口總壓煤力的調旺節(jié)場本文模劑擬了系繪統(tǒng)總壓六差分別瞞為衣300觸00P顏a歇、燭400橋00P形a釋、岔500魂00P歷a蛋時系統(tǒng)煩進行調川節(jié)后實可際運行犧工況，厘其電算古模擬結界果（如穴表慧1娛）表明濫，通過吉減少系頸統(tǒng)入口窮總壓力吐，熱水伐供暖系止統(tǒng)用戶搞入口調青節(jié)閥的統(tǒng)開度不刊變的情夸況下，孟用戶入欠口流量酒按等比疫規(guī)律降觀低。從泰而達到忠控制室普溫的目胡的。心表有1四針不同熱籌力入口落總壓力雅時用戶績入口流費量和調芝節(jié)閥的偽壓降旋值拐夕立管編逼號寺分支號久用戶編融號滴熱力入宅口總壓沒力脖(寬30K池pa)紋熱力入上口總壓然力鍛(亮40K園pa)娃熱力入妙口總壓毒力飯(景50K結pa)光流量放調節(jié)閥新壓降案流量峽調節(jié)閥聽壓降足流量園調節(jié)閥咬壓降廉立毯管復Ⅰ每12誼用荒戶泳106偏88.覺9竟298蒜91.瓶0環(huán)101牙.46養(yǎng)389就79.傷2殖112服.7娃480渾67.侵4睡13贊用柏戶罵105乘88.帥2呈290泥18.閣2啦100化.86躍379叔77.械4栽112艱.1微469墓36.頓6每14揮用悲戶姥104奶87.傅5渡286否06.荷5句100悉.24躍375糖79.相2熔111臥.6駝465遺51.義8側15縱用衛(wèi)戶孔103傲86.炊8躺281松70.巨9郊99.茫66鮮371賞43.影5應111秧.1止461葉16.霸1站16例用修戶樓102掠86.據1欲276橋55.蟲5勺99.霞06堤366宗08.插9峽110份.5縣455堅62.普4服17期用棕戶狼101棚85.債4際275堤70.掛1垂98.前45攤366事43.姐5休110糖.0培457跪16.振9抬立艙管每Ⅱ杠29霉用肯戶附206燃90.捷7指142貍55.池3升103椅.11券184菜09.逮6丘114搖.2聽225哥64.錫6榴30昂用尺戶裕205調89.柔3乘133奏86.摔0鈴101原.87倒174摧11.當3閘113協(xié).0宰214承37.品3半31展用真戶柄204橋87.電8向129格89.脅7張100恭.57處170瓣28.咽4略111且.9撐210各67.怪8輝32祖用提戶燦203升86.撿5亞125疲89.溉8驕99.死38請166僑28.干5峽110扮.8肌206林67.賞9贈33史用兆戶攪202搞85.滲0積121出08.納2湖98.父06芽161笛33.璃5狼109洗.6墻201林59.欣5小34慧用曠戶逢201揮83.低4籮120挨55.罷2惹96.堡75偵162汪09.秩5陰108縣.5戲203徒64.旨4鄉(xiāng)立著管返Ⅲ鼻46評用殊戶塊306謙92.芹1屯103窗16.揉1歲104寒.3恢132撥32.鍵6闊115貓.2光161衰50.嫌0床47渡用啟戶爸305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