大高差枝狀管網(wǎng)的動態(tài)模擬與仿真.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟不斷的發(fā)展和城市環(huán)保的要求，城市集中供熱事業(yè)得到長足發(fā)展。伴隨能源短缺和國家節(jié)能政策的進程，這就對集中供熱的能耗問題提出了更高要求。如何科學(xué)合理地配置集中供熱才能有效地降低能耗、節(jié)約能源，成了人們普遍關(guān)心的問題。 集中供熱枝狀管網(wǎng)因其管網(wǎng)布置簡單、投資省、運行管理方便等特點，是集中供熱管網(wǎng)最普遍采用的方式。水泵能耗是集中供熱中主要能耗之一，目前傳統(tǒng)的枝狀管網(wǎng)采用只在熱源處設(shè)置循環(huán)水泵的方案。運行調(diào)節(jié)時為了保證最不利熱

2、用戶正常供熱，通常網(wǎng)路近端熱用戶的作用壓差很大，在選擇熱用戶分支管路的管徑時，又受到管道內(nèi)熱媒流速和管徑規(guī)格的限制，其剩余作用壓差需在熱網(wǎng)投入運行時靠熱用戶入口閥門節(jié)流消耗掉。本文就針對傳統(tǒng)的枝狀管網(wǎng)只采用循環(huán)水泵的循環(huán)方案帶來能量浪費，提出枝狀管網(wǎng)采用在熱源處設(shè)置循環(huán)水泵并在熱用戶處配以回水加壓泵的循環(huán)方案。為了研究這種循環(huán)方案可行性和節(jié)能性，在大高差枝狀管網(wǎng)中應(yīng)用這種循環(huán)方案。本文給出了大高差枝狀管網(wǎng)的設(shè)計方法，認(rèn)真研究水力工況、熱

3、力工況理論基礎(chǔ)和基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立其水力工況和熱力工況數(shù)學(xué)模型；采用Matlab中的Simulink動態(tài)仿真功能，建立了基于Simulink的大高差枝狀管網(wǎng)設(shè)計工況仿真模型，并結(jié)合具體工程實例的實測數(shù)據(jù)進行了仿真模型驗證。仿真模型驗證是一個反復(fù)調(diào)整模型參數(shù)、反復(fù)驗證的過程，直到仿真數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)的誤差在可接受范圍內(nèi)才能確定仿真模型的合理性；并分析了產(chǎn)生誤差和一次網(wǎng)回水溫度升高的原因。對合理的設(shè)計工況下仿真模型，分別從水力工況和熱力工

4、況進行分析；從水力工況分析得出管網(wǎng)和用戶的壓力、流量分布情況；對熱力工況分析得出由于管網(wǎng)散熱損失，管網(wǎng)遠(yuǎn)端用戶的供回水溫度偏離了設(shè)計狀態(tài)下理想供回水溫度，進而導(dǎo)致熱力失調(diào)；為了消除熱力失調(diào)，必須對用戶的流量進行重新分配。指出了大高差枝狀管網(wǎng)兩種循環(huán)方案初調(diào)節(jié)的本質(zhì)區(qū)別，并給出初調(diào)節(jié)和運行調(diào)節(jié)方法，為解決系統(tǒng)的水力失調(diào)、熱力失調(diào)提供了有效措施。 最后對大高差枝狀管網(wǎng)的經(jīng)濟性進行了定性分析。通過對大高差枝狀管網(wǎng)兩種循環(huán)方案的水泵能耗

5、分析，得出采用回水加壓泵循環(huán)方案中水泵能耗最小的情況；對設(shè)計工況下兩種循環(huán)方案水泵總能耗比較，得出采用回水加壓泵后節(jié)能13.82％并繪出兩種循環(huán)方案直觀的能耗對比圖。通過對兩種方案壓力工況分析，得出其管網(wǎng)及設(shè)備承壓等級；進而定性地確定了兩種方案的經(jīng)濟性。由于大高差枝狀管網(wǎng)采用回水加壓泵的循環(huán)方案不僅降低了水泵能耗，而且降低管網(wǎng)及設(shè)備的承壓，充分體現(xiàn)了其具有的合理性、節(jié)能性、安全性、經(jīng)濟性；因此大高差枝狀管網(wǎng)采用分布式回水加壓泵是一種值得