室外变流量热网运行调节与控制策略的研究.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES72页第PAGE\*MERGEFORMAT72页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT72页室外变流量热网运行调节与控制策略的研究摘要目前我国大多数集中供热系统设计观念落后，末端无合理可靠的调节控制手段，供暖系统以“大流量、小温差”的方式运行，水力失调现象普遍存在，水泵大部分时间都运行在部分负荷状态，致使系统耗电量高。减少输送系统能耗最有效的方式是采用变流量水系统，该系统可使水泵的供水量随负荷的变化而变化，实现供热系统的供需动态平衡。随着供热体制的改革，动态的变流量系统将是集中供热系统的发展趋势。对目前我国大中型集中供热管网基本的调节和控制方法进行了深入的阐述，根据热平衡方程，计算得出了单个建筑单体的回水温度和相对流量随室外温度变化的关系，以及整个管网的流量随着建筑单体的调节的变化规律。在此基础上提出了一种新的供热管网控制方法：以建筑单体为研究对象，设置局部回水温度调节措施使进入建筑单体的流量与实际负荷动态平衡，这样热网不再是定流量而成为变流量运行，为了提高热网的运行效率和保证供热质量，一般热网都要装备不同类型的调节控制设备，本文在原有理论基础上分析了新系统的可行性，研究适合的控制策略，为其在工程实际中的应用奠定理论基础。分析了两通／电动调节阀、平衡阀和动态调节阀的工作原理和结构特点，指出两通调节阀和平衡阀、动态调节阀的选型方法和工程适用条件。应用图论知识和供热流体流动的基本规律分析了新系统的水力工况，选取了济南某小区的一个物理模型，应用HACnet软件模拟了新的变流量系统的水力工况，指出单纯的末端调节是不节能的，应该同时进行循环水泵的变流量设计。由于热网系统的庞大，热源滞后性和热惰性大，在实现负荷调节控制的技术方面提出了新的变流量控制系统的自控设计，合理的新系统的自控设计方案可以作为管网水力平衡的一种手段。为了适应系统流量的变化，节约能源，循环水泵应调速控制，为保证扬程下降工况下所有用户都得到足够的资用压头，应采用压差控制，探讨了压差控制点的位置、流量变化率的大小及不同分布对水泵节能效果的影响。论文最后结合济南南郊热电厂金鸡岭分厂厂区直供热网的具体情况，对该热网的末端水力失调现象进行了分析，并对热网动态调节的经济性能进行了分析，得出如果热网采用动念调节带来的节能潜力，为将来热网的技术改造提供参考依据。关键词：变流量，调节特性，压差控制，变频，节能，控制设计符号对照表：水的流速，m／s主要符号对照表及缩略词第1章绪论§1．1供热系统改造的意义与途径目前我国北方城镇共有供暖建筑65亿平方米，其中约70％采用不同类型的集中供暖。根据目前初步统计，城镇建筑供暖用能折合标准煤1．3亿t／a，占我国总城镇建筑用能的52％，是建筑用能的最主要部分。与发达国家相比，我国城镇建筑单位面积供暖能耗是同纬度国家的2—3倍，而建筑除供暖外的其他用能(照明、空调、家电、建筑设备等)按照单位面积比较，却仅为发达国家的1／5．1／2．因此供暖节能应是我国建筑节能工作中潜力最大、最主要的途径，应该作为当前开展建筑节能工作的重点u]。供暖系统的能耗主要包括：供给处理设备热量的热源能耗，如锅炉房耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是输送系统如循环水泵、补水泵的能耗。目前我国大多数供热系统采用恒流量系统，由于设计观念的落后，又无合理可靠的调节控制手段，供暖系统常常以“大流量、小温差”的方式运行，水泵大部分时间都运行在部分负荷状态，致使系统漏损大，耗电量高。减少输送系统能耗最有效的方式是采用变流量水系统，该系统可使水泵的供水量随负荷的变化而变化，实现供热系统供需的动态平衡。近年来，由于计算机技术、控制计算、网络技术和通讯技术的不断进步，楼宇自动化系统(BAS)在商业建筑中大量普及，形成功能齐全的智能化建筑，不仅极大改善了建筑的环境效率，而且也使建筑的能源消耗在量化控制之下，确保建筑的能源成本降低成为可能，但不可否认的是，在这些智能化建筑中，大多数BAS仅能完成设备的运行参数检测、设备的启停控制等基本功能，能真正实现系统经济运行的很少，离节能的目标更是相去甚远【捌。§1．2国内外变流量供热系统发展及现状1．2．1国外热网情况13l【4l国外许多发达国家集中供热发展很快，从设备、技术、管理等诸方面都是比较先进成熟的。从高效、可靠和降低运行成本的目标出发，国外发达国家采用中央监测和控制，包括热源厂、热网控制点、热力站的流量、温度、压力、热量和报警等。在采暖用户入口安装