太原雙熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行淺析

張博 那威 趙璽靈

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.047

摘 要：隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，集中供熱系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，大型熱網(wǎng)中普遍存在多個(gè)不同形式的熱源，多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行已經(jīng)逐漸成為很多大中型城市集中供熱運(yùn)行的模式。多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)與單一熱源獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)相比可以提高供熱穩(wěn)定性并通過熱源的優(yōu)化調(diào)度，如按熱源效率順序投入或調(diào)解熱量輸出，大幅提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。其次多熱源管網(wǎng)與單一熱源管網(wǎng)相比其特殊點(diǎn)在于水利交匯點(diǎn)的存在，其位置的不同使得各個(gè)熱源承擔(dān)的負(fù)荷也要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，所以該文以太原熱網(wǎng)作為研究對象，通過繪制水壓圖來尋求水利平衡點(diǎn)，為供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng) 雙熱源聯(lián)網(wǎng) 太原

中圖分類號：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（a）-0047-03

實(shí)現(xiàn)多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行是一個(gè)水力動態(tài)變化的過程，并不是簡單將各個(gè)熱源聯(lián)通閥門打開就是所謂的聯(lián)網(wǎng)。這需要對各個(gè)熱源自有屬性變化及工況的改變進(jìn)行有針對性的分析，首先是要表述出獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行到聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行前后的不同狀態(tài)，然后通過前后狀態(tài)的對比找出存在的水力工況問題，并提出解決問題的方法，最后提出聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行最佳水力狀態(tài)并以此方法為基礎(chǔ)用來優(yōu)化多熱源聯(lián)網(wǎng)水力工況。

該文以太原一電、二電為研究對象，通過對獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行和聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的壓力、流量變化等一系列參數(shù)的對比，模擬兩個(gè)熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的過程中存在的問題及解決方案。

1 一電、二電獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行水力計(jì)算

從圖1可以看出太原一電廠獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行水力計(jì)算結(jié)果如表1所示。

太原一電回水定壓點(diǎn)位于循環(huán)泵入口，定壓值為30 m。太原二電回水定壓點(diǎn)位于循環(huán)泵入口，定壓值為20 m（因水力計(jì)算過程相似，故該文只列出供水壓力水力計(jì)算結(jié)果）。

2 一電、二電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行水力計(jì)算

為了方便看出聯(lián)網(wǎng)前后變化，還是以解列點(diǎn)壓力為研究對象，從圖2可以看出太原一電、二電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行水力計(jì)算結(jié)果如表2所示。

一電、二電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的定壓點(diǎn)選為太原一電循環(huán)泵入口，定壓值為30 m。太原二電補(bǔ)水系統(tǒng)可作為事故補(bǔ)水點(diǎn)，但不作為定壓點(diǎn)。聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行水力計(jì)算如圖2所示。

3 一電、二電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行過程分析

第1章節(jié)和2章節(jié)分別列出了獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行與聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行水力工況圖，均為以太原一電循環(huán)泵入口為定壓點(diǎn)，回水定壓值也為30 m，熱源相互關(guān)系為以太原一電為基礎(chǔ)熱源，太原二電為調(diào)峰熱源。聯(lián)通閥門的位置從太原一次管網(wǎng)拓?fù)鋱D可得知有兩處，因變化趨勢一致，該文為便于分析只以一處作為分析對象。通過水力計(jì)算我們已經(jīng)得到了獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行和聯(lián)通閥全開后聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的最終水力工況，現(xiàn)只需要分析從獨(dú)網(wǎng)狀態(tài)至聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)是如何達(dá)到的，并闡述轉(zhuǎn)化過程中是否存在對水力工況有無不利影響等因素。這就需要通過兩者前后壓力的變化來詳細(xì)分析，繼而要描繪出水壓變化曲線圖，如圖3所示（圖中熱源1為太原二電，熱源2為太原一電）。

從圖2可以看出太原一電、二電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)聯(lián)通閥供、回水壓力及壓差如表3所示。

通過聯(lián)通閥打開前后狀態(tài)的水力計(jì)算我們可以看出：聯(lián)通閥門打開前二電廠的壓力和壓差高于一電廠，不論是環(huán)狀管網(wǎng)還是枝狀管網(wǎng)，當(dāng)聯(lián)通閥門打開后根據(jù)水力交匯點(diǎn)只有一個(gè)壓力值的原理，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行后一電廠側(cè)供暖區(qū)域的壓力必然提高到打開閥門后二電廠聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的供、回水壓力。閥門打開前后如果經(jīng)過負(fù)荷調(diào)配保持各自熱源循環(huán)水總流量保持不變且二電側(cè)為了保持末端用戶的需求壓差也不變，那么水壓線必然移動到圖中灰色線段所處位置。根據(jù)水泵特性曲線，由于管網(wǎng)阻力的增大導(dǎo)致壓差增大，如，一電廠主循環(huán)泵的頻率不改變流量會下降，二電廠的流量就會增加。如果聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中熱源壓差過大，甚至?xí)斐蓧毫Φ偷臒嵩床荒苷９岬那闆r發(fā)生，這時(shí)就需要對熱源進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。調(diào)整的原則應(yīng)遵循盡量保持末端資用壓頭并調(diào)整水力交匯點(diǎn)最近閥門的方法來消耗掉兩者的差值，即最小剩余壓頭的消除。

4 聯(lián)網(wǎng)供熱時(shí)的水力優(yōu)化調(diào)度總結(jié)

通過對一電、二電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行水力工況的分析，基本上找出了聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)的問題，如，各自熱源在獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)壓力不同必然會導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)壓力低的熱源一部分供熱區(qū)域被高壓側(cè)熱源所取代，這時(shí)需要將高壓側(cè)的壓力消耗掉，但需要尋找對管網(wǎng)影響最大的點(diǎn)來完成操作即水力平衡點(diǎn)附近消耗剩余壓頭，同時(shí)要結(jié)合各自熱源主循環(huán)泵的特性及變頻技術(shù)的應(yīng)用。

水力優(yōu)化調(diào)度是指在現(xiàn)有管網(wǎng)形式水力計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，如，一電、二電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的前后對比可以發(fā)現(xiàn)：要想達(dá)到最佳的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，需要對壓力、溫度（太原各個(gè)熱源供回水溫度相對一致）進(jìn)行控制，這就需要調(diào)節(jié)閥門或者水泵等一系列措施。對于多個(gè)熱源的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行研究方法也需要對聯(lián)網(wǎng)前后的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)水力工況問題及時(shí)通過技術(shù)手段進(jìn)行完善。比如，通過對多個(gè)熱源水聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行計(jì)算結(jié)果可知各個(gè)熱源所提供的流量、水泵的揚(yáng)程、水利平衡點(diǎn)以及各個(gè)熱力站的資用壓頭，其目的在于使管道中的流量分布滿足連續(xù)性方程和流量方程。多熱源枝狀管網(wǎng)水力優(yōu)化包括干管上閥門的調(diào)度和各循環(huán)泵的調(diào)度。其中主循環(huán)泵可以按照管網(wǎng)中某一點(diǎn)的壓差來調(diào)節(jié)，而各輔助熱源的循環(huán)泵則按照各自的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。綜合上述調(diào)節(jié)方法總結(jié)提出了多熱源水力優(yōu)化調(diào)節(jié)的基本步驟。

（1）實(shí)時(shí)測量各站點(diǎn)的流量和熱源的流量。計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)流量分布，確定水力匯交點(diǎn)的位置。

（2）若各站點(diǎn)的總體流量分布變化達(dá)到設(shè)定量或水力匯交點(diǎn)位置發(fā)生較大偏移，則可以啟動干管閥門優(yōu)化調(diào)度過程。

（3）根據(jù)實(shí)測的各末端供回水壓力確定各熱源所供范圍的最小剩余壓頭。若存在差值，關(guān)小最小剩余壓頭小的一側(cè)離匯交點(diǎn)最近的閥門使之消耗掉二者的差值。

（4）在這一過程中相應(yīng)地降低另一側(cè)熱源循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速。

（5）重復(fù)（3）（4）步驟直到兩側(cè)用戶的小剩余壓頭接近相等。

在上述調(diào)度過程中，時(shí)間步長可取得大一些，而且只有當(dāng)工況變化到一定程度時(shí)才會啟動水力調(diào)度過程，因此這一過程一般不會破壞各末端流量調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。

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