一种集中供热管网二次网的平衡调节方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种集中供热管网二次网的平衡调节方法和系统，方法包括：管道阻抗校核步骤：建立所述二次网的拓扑结构，基于历史工况数据和所述拓扑结构，计算得到所述二次网的管道阻抗；阀门调节步骤：基于所述管道阻抗，计算各楼栋的运行流量，若存在楼栋的运行流量与设计流量的偏差大于第一阈值，则调节所有运行流量与设计流量的偏差大于第一阈值的楼栋对应的阀门，使所有楼栋的运行流量与设计流量的偏差均小于等于第一阈值；设计流量修正步骤：若所有楼栋的平均室内温度均达到设定温度，则调节结束；否则，修正待修正楼栋的设计流量，返回阀门调节步骤；所述待修正楼栋为平均供回水温度偏差值与平均室内温度偏差值的和大于等于第二阈值的楼栋。第二阈值的楼栋。第二阈值的楼栋。

【技术实现步骤摘要】
一种集中供热管网二次网的平衡调节方法和系统


[0001]本专利技术涉及集中供热管网
，尤其涉及一种集中供热管网二次网的平衡调节方法和系统。

技术介绍

[0002]随着社会技术进步及经济发展，集中供热管网发展迅速。但在供热系统中尤其是供热管网的二次网中，水力的失衡直接影响热用户的供热效果。随着计算机技术的发展，对供热管网的平衡调节从人工调节转为计算机模拟，运用计算机实现管网的全网调控已成为供热行业的研究热点。
[0003]目前在采用计算机对供热管网二次网进行工况模拟时，计算管道阻抗时用到的管道粗糙度往往采用管道的初始设计值,但随着使用年限的增长，管网的腐蚀，热水水质的变化以及施工条件等，管道内部的参数早已偏离设计值，若仍然采用设计值计算，将会越来越偏离管网的实际水力工况。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种集中供热管网二次网的平衡调节方法和系统，用以解决现有对二次网进行平衡调节时采用管道的设计阻抗造成调节不准确的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种集中供热管网二次网的平衡调节方法，包括：
[0006]管道阻抗校核步骤：建立所述二次网的拓扑结构，基于历史工况数据和所述拓扑结构，计算得到所述二次网的管道阻抗；
[0007]阀门调节步骤：基于所述管道阻抗，计算各楼栋的运行流量，若存在楼栋的运行流量与设计流量的偏差大于第一阈值，则调节所有运行流量与设计流量的偏差大于第一阈值的楼栋对应的阀门，使所有楼栋的运行流量与设计流量的偏差均小于等于第一阈值；
[0008]设计流量修正步骤：若所有楼栋的平均室内温度均达到设定温度，则调节结束；否则，修正待修正楼栋的设计流量，返回阀门调节步骤；所述待修正楼栋为平均供回水温度偏差值与平均室内温度偏差值的和大于等于第二阈值的楼栋。
[0009]上述技术方案的有益效果如下：
[0010]在对二次网进行平衡调节前，首先对二次网的管网阻抗进行校核，得到准确的管道阻抗数据，基于校核得到的管道阻抗，可以更加准确的计算管道的实际运行流量，从而更加准确的对二次网进行平衡调节，并且方法简单便于实施。
[0011]通过调整楼栋的阀门，使所有楼栋的运行流量达到目标流量范围，是二次网中的所有楼栋达到水力平衡。通过阀门调节楼栋的供回水温度和室内温度对楼栋的设计流量进行修正，避免了设计误差等原因导致的无法达到水力平衡的问题。
[0012]基于上述方法的进一步改进，所述历史工况数据包括：两组不同工况下所述二次网中循环水泵的循环流量、供水压力和回水压力，每栋楼的供水温度、回水温度、供水压力、
回水压力和室内温度，每个阀门的前后压力。
[0013]进一步地，基于历史工况数据和所述拓扑结构，计算得到所述二次网的管道阻抗，包括：
[0014]基于所述历史工况数据计算每栋楼的折算流量，根据楼栋的折算流量计算得到管道流量矩阵；
[0015]基于所述历史工况数据计算每栋楼的楼栋阻抗；
[0016]基于所述历史工况数据计算每栋楼对应阀门的阀门阻抗；
[0017]按照树枝供水管道、树枝回水管道和链支管道将能量方程中的管道流量矩阵和管道阻抗矩阵分块，分别表示为道阻抗矩阵分块，分别表示为将能量方程转化为
[0018][0019]基于所述管道流量矩阵、所述楼栋阻抗和所述阀门阻抗，根据转化后的能量方程，计算得到所述二次网的管道阻抗；
[0020]其中，B为基本回路矩阵，DH为循环水泵扬程矩阵，S
u
为楼栋阻抗矩阵，S
v
为阀门阻抗矩阵，|G|为管道流量矩阵的对角矩阵，|G
g
|为树枝供水管道流量矩阵的对角矩阵，|G
LZ
|为链支管道流量矩阵的对角矩阵，S
p
为管道阻抗矩阵，S
g
为树枝供水管道阻抗矩，S
h
为树枝回水管道阻抗矩，S
LZ
为链支管道阻抗矩，b为所述二次网的拓扑结构中的管道数量，n为所述二次网的拓扑结构中除定压点外的节点数量。
[0021]上述进一步改进方案的有益效果是：
[0022]通过将管道按照有无连接楼栋分为树枝管道和链支管道的方式，可以减少生成管网最小树的计算量，提高计算速度，通过将管道流量矩阵和管道阻抗矩阵进行分块，使运算更加简单，待求解参数减少，计算结果更准确。
[0023]进一步地，根据以下公式计算每栋楼的折算流量：
[0024][0025][0026]其中，为第i栋楼的相对流量系数；F
i
为第i栋楼的供热面积；为第i栋楼的供水温度；为第i栋楼的回水温度；为第i栋楼的平均室内温度；i为楼栋编号；G
z
为循环水泵的循环流量；G
Li
为第i栋楼的折算流量。
[0027]上述进一步改进方案的有益效果是：
[0028]通过根据楼栋的温度计算楼栋的折算流量，可以避免在二次网中新增流量表，从而减少成本，通过采用折算流量使得管网可采用图论知识辨识管道阻抗，为之后得管网平
衡调节奠定了基础。
[0029]进一步地，基于所述历史工况数据计算每栋楼的楼栋阻抗，包括，根据公式s
ui
＝(p
gi
‑
p
hi
)/G
Li2
计算楼栋阻抗，其中，s
ui
为第i栋楼的阻抗，p
gi
为第i栋楼的供水压力，p
hi
为第i栋楼的回水压力，G
Li
为第i栋楼的折算流量。
[0030]进一步地，基于所述历史工况数据计算每栋楼对应阀门的阀门阻抗，包括，根据公式s
vi
＝(p
vgi
‑
p
vhi
)/G
Li2
计算阀门阻抗，其中，s
vi
为第i栋楼对应阀门的阻抗，p
vgi
为第i栋楼的对应阀门的阀门前压力，p
vhi
为第i栋楼对应阀门的阀门后压力，G
Li
为第i栋楼的折算流量。
[0031]上述进一步改进方案的有益效果是：楼栋和阀门是热网中的主要局部构件，管道阻抗主要为沿程阻力产生，通过楼栋和阀门的压力与流量计算其阻抗，可以初步判断局部阻力在系统总阻力中的占比，在计算管道阻抗时可降低误差。
[0032]进一步地，基于所述管道阻抗，计算各楼栋的运行流量，包括：
[0033]S201、根据楼栋的设计流量计算管道流量矩阵的初始值G＝B
T
G
c
；
[0034]S202、根据以下公式更新管道流量矩阵G：
[0035]M
B
＝B
·
[2(|S|
‑
|x|)|G|
‑
|y|]·
B
T...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集中供热管网二次网的平衡调节方法，其特征在于，包括以下步骤：管道阻抗校核步骤：建立所述二次网的拓扑结构，基于历史工况数据和所述拓扑结构，计算得到所述二次网的管道阻抗；阀门调节步骤：基于所述管道阻抗，计算各楼栋的运行流量，若存在楼栋的运行流量与设计流量的偏差大于第一阈值，则调节所有运行流量与设计流量的偏差大于第一阈值的楼栋对应的阀门，使所有楼栋的运行流量与设计流量的偏差均小于等于第一阈值；设计流量修正步骤：若所有楼栋的平均室内温度均达到设定温度，则调节结束；否则，修正待修正楼栋的设计流量，返回阀门调节步骤；所述待修正楼栋为平均供回水温度偏差值与平均室内温度偏差值的和大于等于第二阈值的楼栋。2.根据权利要求1所述的集中供热管网二次网的平衡调节方法，其特征在于，所述历史工况数据包括：两组不同工况下所述二次网中循环水泵的循环流量、供水压力和回水压力，每栋楼的供水温度、回水温度、供水压力、回水压力和室内温度，每个阀门的前后压力。3.根据权利要求1所述的集中供热管网二次网的平衡调节方法，其特征在于，基于历史工况数据和所述拓扑结构，计算得到所述二次网的管道阻抗，包括：基于所述历史工况数据计算每栋楼的折算流量，根据楼栋的折算流量计算得到管道流量矩阵；基于所述历史工况数据计算每栋楼的楼栋阻抗；基于所述历史工况数据计算每栋楼对应阀门的阀门阻抗；按照树枝供水管道、树枝回水管道和链支管道将能量方程中的管道流量矩阵和管道阻抗矩阵分块，分别表示为为将能量方程转化为基于所述管道流量矩阵、所述楼栋阻抗和所述阀门阻抗，根据转化后的能量方程，计算得到所述二次网的管道阻抗；其中，B为基本回路矩阵，DH为循环水泵扬程矩阵，S
u
为楼栋阻抗矩阵，S
v
为阀门阻抗矩阵，|G|为管道流量矩阵的对角矩阵，|G
g
|为树枝供水管道流量矩阵的对角矩阵，|G
LZ
|为链支管道流量矩阵的对角矩阵，S
p
为管道阻抗矩阵，S
g
为树枝供水管道阻抗矩，S
h
为树枝回水管道阻抗矩，S
LZ
为链支管道阻抗矩，b为所述二次网的拓扑结构中的管道数量，n为所述二次网的拓扑结构中除定压点外的节点数量。4.根据权利要求3所述的集中供热管网二次网的平衡调节方法，其特征在于，根据以下公式计算每栋楼的折算流量：公式计算每栋楼的折算流量：
其中，为第i栋楼的相对流量系数；F
i
为第i栋楼的供热面积；为第i栋楼的供水温度；为第i栋楼的回水温度；为第i栋楼的平均室内温度；i为楼栋编号；G
z
为循环水泵的循环流量；G
Li
为第i栋楼的折算流量。5.根据权利要求3所述的集中供热管网二次网的平衡调节方法，其特征在于，基于所述历史工况数据计算每栋楼的楼栋阻抗，包括，根据公式s
ui
＝(p
gi
‑
p
hi
)/G
Li2
计算楼栋阻抗，其中，s
ui
为第i栋楼的阻抗，p
gi
为第i栋楼的供水压力，p
hi
为第i栋楼的回水压力，G
Li
为第i栋楼的折算流量。6.根据权利要求3所述的集中供热管网二次网的平衡调节方法，其特征在于，基于所述历史工况数据计算每栋楼对应阀门的阀门阻抗，还包括，根据公式s
vi
＝(p
vgi
‑
p
vhi
)/G
Li2
计算阀门阻抗，其中，s
vi
为第i栋楼对应阀门的阻抗，p
vgi
为第i栋楼的对应阀门的阀门前压力，p...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一帆，梁欢，李明，王林，
申请(专利权)人：北京华大智宝电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：