枝狀供熱管網(wǎng)水力工況模擬分析

張嬌嬌+尚少文

（沈陽建筑大學(xué) 110168）

摘 要：文章從枝狀供熱管網(wǎng)水利工況模擬分析的數(shù)學(xué)模型建立展開分析，重點探討在分析過程中所遇到的不同故障問題，以及相應(yīng)故障的模擬分析形勢，幫助提升枝狀供熱管網(wǎng)的熱能效應(yīng)，并有效的將供熱工程中的熱能損耗將至最低點，為枝狀供熱管網(wǎng)管理計劃落實創(chuàng)造有利環(huán)境，有效的規(guī)避故障在運行狀態(tài)下發(fā)生。

關(guān)鍵詞：只裝供熱管網(wǎng)；水力工況；工況模擬分析

一、分析模型的建立

1、模型建立的方程式基礎(chǔ)

在對枝狀供熱管網(wǎng)水力工況進(jìn)行模擬分析時，第一步是建立起模型，為方便分析，會根據(jù)已知的數(shù)據(jù)來建立方程式，方便在分析過程中將未知數(shù)帶入到方程式中，有了方程式的基礎(chǔ)，所建立的模型能夠準(zhǔn)確分析出水力工況，并對現(xiàn)場所存在的問題有更深入合理的研究，方程式確定同樣是一個比較復(fù)雜的過程，方程組合是常用的形式。分析所面對的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，可以更好的解決方程式問題，在對分析基礎(chǔ)進(jìn)行選擇時，會定義一個矩陣的范圍，這樣后續(xù)進(jìn)行的分析工作也能更加的順利準(zhǔn)確。比較基礎(chǔ)的是單熱源枝狀供熱管網(wǎng)，具體形式如圖一所示。

圖中并沒有將回路顯示出來，這種基礎(chǔ)表現(xiàn)形式，可以采用基本回路方程來表示，方程公式如下：B（ΔHp-Hpum）=0。其中B所代表的意義便是基本回路矩陣。方程式與所應(yīng)用的范圍確定后，需要進(jìn)入到更加深入的探討范圍中，針對分析模型的具體針對對象來進(jìn)行，確保所得到的分析結(jié)果可以與實際情況保持一致，這樣才能夠避免出現(xiàn)資源浪費的現(xiàn)象。

2、枝狀管網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型

管網(wǎng)中所流通的流量具體體積在分析時是需要計算確定的，相同的供熱管網(wǎng)中，出水管與回水管在長度上的相同的，這樣的環(huán)境更方進(jìn)行整體化的模型分析。建立數(shù)學(xué)模型前，對出水與回水線路進(jìn)行調(diào)查，能夠了解到其中所存在的問題，并對長度相同的部分進(jìn)行對比分析，可以采用相同的數(shù)學(xué)模型來代替，這樣更符合系統(tǒng)運行使用的需求標(biāo)準(zhǔn)。每一戶居民在供熱網(wǎng)絡(luò)中都是以回路的形式出現(xiàn)的，在計算過程中對于未知數(shù)據(jù)可以定位一個范圍，這樣更方便進(jìn)行后續(xù)的計算分析，并且所建立的模型也能發(fā)揮作用，幫助了解整體供熱管網(wǎng)水力工況。水利工況表示的內(nèi)容是在不同供熱狀態(tài)下，枝狀供熱管網(wǎng)的運行狀態(tài)，因此在計算過程中需要對幾種不同的狀態(tài)進(jìn)行模擬，這樣才能夠才根源上了解影響供熱狀態(tài)的因素，以及提升供熱性能穩(wěn)定性的有效方法。

二、枝狀供熱管網(wǎng)中的故障水力工況分析

當(dāng)運行中的供熱管網(wǎng)發(fā)生故障，整體枝狀網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)會發(fā)生改變，但由于供熱管理的規(guī)模比較大，僅僅通過簡單的技術(shù)性方法很難在短時間內(nèi)確定故障發(fā)生在哪一個區(qū)域中，面對如此的環(huán)境，可以通過加強(qiáng)各個系統(tǒng)之間數(shù)學(xué)模型建立的配合來進(jìn)行故障區(qū)域確定。供熱管網(wǎng)在運行使用狀態(tài)下一旦發(fā)生了故障，需要關(guān)閉部分閥門對供熱進(jìn)行停止，這樣才能夠開展維修施工，并在系統(tǒng)恢復(fù)正常后繼續(xù)進(jìn)行供暖。即使是在故障工況下，整體管網(wǎng)的管路仍然是對稱的，因此在分析過程中仍然可以采用矩陣建立的方法來幫助探討其中所存在的問題，先確定一個大的故障發(fā)生區(qū)域，在此基礎(chǔ)上所進(jìn)行的分析工作目的在于不斷的縮短范圍，故障發(fā)生后關(guān)閉閥門可能會影響到一些正常運行的線路，要以盡量減小影響范圍為前提，在維修時間上也要考慮用戶的正常使用，避免對對用戶造成長時間的影響，在此環(huán)境下，工作任務(wù)開展也能更加順利。

首先確定枝狀供熱網(wǎng)絡(luò)中的全部供熱用戶，在此基礎(chǔ)上對供熱過程中熱能損耗嚴(yán)重或者供熱流通性發(fā)生明顯改變的用戶端進(jìn)行判斷。同時改變供熱段的流通量，進(jìn)入到分析階段，分別在不同壓力狀態(tài)下計算出供熱管網(wǎng)的故障工況，水在壓力改變的狀態(tài)下流通性能也會有明顯變化，這也是故障分析判斷的有利依據(jù)。根據(jù)所得到的計算結(jié)果來進(jìn)行更深層次的維修方案分析，并將分析結(jié)果采用曲線的形式顯示出來，技術(shù)人員在維修時通過觀察曲線可以很容易的判斷故障具體方位以及維修需要關(guān)閉的閥門數(shù)量。通過這種分析還能夠幫助優(yōu)化枝狀供熱管網(wǎng)的線路設(shè)計方案，在設(shè)計初期通過故障模擬來優(yōu)化方案，并分析是否發(fā)生故障后維修工作能夠順利開展，來幫助提升供熱系統(tǒng)的運行效率，同時將設(shè)計與建設(shè)的成本控制在合理范圍內(nèi)，進(jìn)一步提升建立模型后的系統(tǒng)性能，所建立的模型可以根據(jù)未知數(shù)改變來表示不同的含義，這一點符合枝狀供熱管網(wǎng)水力工況的模擬與使用分析，如果所面對的故障問題比較復(fù)雜，可以將區(qū)域內(nèi)視為一個整體進(jìn)行數(shù)學(xué)計算建立模型分析。

結(jié)語：通過以上文章論述可以了解到。針對一般的枝狀管網(wǎng)的供、回水管網(wǎng)對稱的特點，對管網(wǎng)環(huán)路平差方法進(jìn)行了簡化，只需生成供水或回水管網(wǎng)的基本關(guān)聯(lián)矩陣和搜索各熱用戶與熱源之間的路徑，而無須對包括供、回水管在內(nèi)的管網(wǎng)生成樹構(gòu)建基本回路矩陣。該方法編程求解簡單，方便實用，收斂速度快。

參考文獻(xiàn)：

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