文档介绍：集中供热网的可及性分析
来源: 互联网| 作者: | 2007-10-26| 编辑: admin
1 引言
    集中供热与传统的分散供热相比,具有减少环境污染、节约能源等优点。因此,在我国获得了广泛的应用。集中供热网作为连接所有用户和热源的桥梁,担负着输送和分配热量的任务。集中供热管网的投资非常可观,由于许多热网辐射半径很大,其动力消耗也占有很大的比重,因此对它的研究具有非常重要的意义。
    近年来,为了提高系统运行的可靠性、经济性及灵活性,一些城市纷纷建立了多热源环形网的供热格局。但由于运行管理水平相对较低,对多热源的协调运行缺乏了解,对环形网的运行认识不足,在运行时却不得不将各热源"解裂",甚至将各环切断,采用"环状管网,枝状运行"的模式,没有充分发挥系统的能力。目前国内已有少数地方采用了环状运行的模式,也看到了环状运行在提高管网的输送能力、改善系统的水力工况方面的好处。但往往简单地认为将干管上所有的阀门打开即可得到最佳的工况,对特定的系统到底应该如何运行缺乏研究,对于实际的运行工况也不能做到"心中有数",没有系统的理论指导,因此对于环形网的认识也必然是片面的、不准确的。
    实际上,正是多热源环形网的不断推广应用,使得对于集中供热网的可及性研究显得更为迫切。不同于模拟问题,可及性分析是指在给定的用户流量的情况下,分析管网能否达到该流量分布,以及应该如何达到。对于环形管网,就是要分析干管上阀门应该如何配置和调节,才能达到最优运行工况,从而满足各用户的要求,而且运行泵耗最小。
    本文首次提出了可及性分析的概念。文中将集中供热网分为枝状网、多热源、环形网几个部分,分别进行研究,探讨了数学模型的建立以及具体的分析方法。可及性分析对管网的设计,改造、扩容以及实际的运行调度都有重要的指导意义,文中最后针对我国东北的一个热网进行了具体分析。
2 集中供热网的数学描述
    为便于说明问题,同时也为了减小问题的规模,我们将集中供热分为供水干管、回水干管以及热源与用户三个部分。对于串联系统的管网以及其它特殊管网,可在此基础上另行分析。
    供回水干管系统的特点是,它与热源及用户相连的节点都是源或汇,其进、出流量即为相应用户或热源的流量。下面以供水侧管网为例进行讨论。
    根据基尔霍夫定律可以得到以下关系式:
    AG=Q (1)
    ATPd= S|G|G+Zd-Hp (2)
    其中A为关联矩阵,若该管网的节点数为N+1,支路数为B,则A为N×B维的矩阵,各元素按下式规定:
    
    G=(G1,G2,……GB)T,为各支路的流量向量,Q=(Q1,Q2,……QN)T为各节点的流量向量,入流为正,出流为负。
    Pd=(Pd<sup>1,Pd2,……Pd N)T
    Zd=(Zd1,Zd2,……Zd N)T
    分别是各节点相对于参考节点的压力差和高差向量,若已知参考节点的压力和高度,由此就可确定各节点的压力和高度。
    HP为各支路的水泵扬程向量,可以认为第i支路的水泵扬程Hpi =ai+bi Gi+ ci Gi2。若该支路没有水泵,则Hd i =0
    S=diag(S1,S2,…,SB)
    |G| = diag (|G1|,| G2|,…,|