基于测量数据的供热管网阻力特性辨识方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于测量数据的供热管网阻力特性辨识方法及系统，本供热管网阻力特性辨识方法包括如下步骤：步骤S1，建立工况库；步骤S2，求解各管段的阻力系数；以及步骤S3，获得最终各管段的阻力系数的辨识结果；本发明专利技术的供热管网阻力系数辨识方法基于不同工况下热力站之间的流量‑压力的平衡关系，通过建立多工况方程组求解，递推获得全网阻力系数的方法；计算时利用了多组工况运行数据，获得随工况变化的一系列阻力系数值，与实际情况相符；以取阻力系数序列的中位数为最终辨识结果，削弱了测量误差的影响，可得到更加准确的管段阻力系数值。

【技术实现步骤摘要】
基于测量数据的供热管网阻力特性辨识方法及系统
本专利技术属于供热自动化领域，具体涉及一种基于测量数据对供热管网实际阻力特性进行辨识的方法。
技术介绍
建立准确的供热管网水力仿真模型是进行管网分析、诊断和优化运行的重要前提，然而管网中管道阻力系数受多种物理参数影响，且随时间推移可能发生堵塞、结垢等阻力特性改变的情况，根据设计情况采用理论公式计算的阻力系数往往与真实值存在偏差，导致建立的管网水力仿真模型不能准确模拟实际运行工况。为此，提出一种依据管网在多个工况下的实测运行数据，采用辨识方法计算管网中各管段阻力系数的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种供热管网阻力特性辨识方法及系统，以解决供热管网水力仿真模型由于无法获得各管段阻力系数造成无法准确模拟实际管网运行的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种供热管网阻力特性辨识方法，包括如下步骤：步骤S1，建立工况库；步骤S2，求解各管段的阻力系数；以及步骤S3，获得最终各管段的阻力系数的辨识结果。进一步，所述步骤S1中建立工况库的方法包括：在供热管网的所有热力站均要求设置有进、出口压力测点和流量测点；通过选取用于辨识的多个测量工况数据建立工况库；其中工况数据为供热管网运行的某一历史时刻，各热力站一次侧进、出口压力和流量，以及热源的供、回水压力和流量。进一步，所述步骤S2中求解各管段的阻力系数，即从工况库中抽取相应工况数据，按递推法求解各管段的阻力系数。进一步，从工况库中抽取相应工况数据，按递推法求解各管段的阻力系数的方法包括如下子步骤：步骤S21，划分三角形区域；步骤S22，从工况库中取两组工况数据，建立末端三角形区域的压力-流量平衡方程组；步骤S23，计算三角形区域中两根管段的阻力系数；以及步骤S24，递推到下一个三角形区域计算，直到递推至该供热管网的热源处，以获得各管段的阻力系数。进一步，所述步骤S21中划分三角形区域的方法包括：查找构成三角形区域的节点，所述节点包括：热力站、供回管道节点，且定义热力站为节点A和节点B；将已知工况的节点A和节点B与一待求节点E构成三角形区域，即△EAB。进一步，所述步骤S22中从工况库中取两组工况数据，对于供热管网中的供水管和/或回水管建立末端三角形区域的压力-流量平衡方程组的方法包括：对于已构成的三角形区域△EAB，从工况库中抽取节点A、节点B对应的两组工况数据，分别代入供水压力平衡式构成供水管对应的压力-流量平衡方程组；所述供水压力平衡式，即求解供水管管段EA、管段EB分别对应的阻力系数以及从工况库中抽取节点A、节点B对应的两组工况数据，分别代入回水压力平衡式构成回水管对应的压力-流量平衡方程组；所述回水压力平衡式，即求解回水管管段EA、管段EB分别对应的阻力系数在上式中，PA：节点A压力测点的测量值，单位Pa；PB：节点B压力测点的测量值，单位Pa；GEA：管段EA的流量测量值，单位kg/s；GEB：管段EB的流量测量值，单位kg/s；ρ：液体的密度，单位kg/m3；dEA：管段EA的内径，单位m；dEB：管段EB的内径，单位m；ΔZAB：节点A与节点B之间的位能差，单位Pa。进一步，步骤S23中计算三角形区域中两根管段的阻力系数的方法包括：通过供水管或回水管对应的压力-流量平衡方程组分别求解出相应阻力系数。进一步，所述步骤S24中递推到下一个三角形区域计算，直到递推至该供热管网的热源处，以获得各管段的阻力系数的方法包括：首先计算△EAB的节点E在以上两个工况下的压力PE，其中δEA为管段EA的阻力系数集以及两个工况下的汇聚流量即管段FE的流量GFE,GFE＝GEA+GEB；设定下一三角形区域为△FCE，其由节点F、节点C和节点E构成；其中节点C为已知工况节点，节点F为待求节点；递推到下一三角形区域△FCE，通过与步骤S22相同的方法建立供水管和/或回水管对应的压力-流量平衡方程组计算相应阻力系数集δFE、δFC；以及计算△FCE的节点F在以上两个工况下的压力PF，并且根据计算得出对于δFD的值；利用不同的两组工况数据反复进行步骤S22～S24；若工况库中有N组工况数据，则进行Nt次计算，以得到Nt组管网阻力系数的解；其中Ne为丢弃的等效工况数，以及以δi＝[δ1i,δ2i,…,δDi]，i＝1,2,…,Nt表示这Nt组阻力系数解，D为待辨识的管段数；对于每一管段s，s＝1,2,…,D，则得到阻力系数解序列进一步，步骤S3中获得最终各管段的阻力系数的辨识结果的方法包括：步骤S31，对于每一管段s，将其阻力系数序列按照从小到大的顺序重新排列；步骤S32，若Nt为奇数，则取新序列的第个值为最终辨识结果；若Nt为偶数，则取新序列的第个值和第个值的平均数为最终辨识结果。又一方面，本专利技术还提供了一种供热管网阻力特性辨识系统，其包括：工况库，以及与该工况库相连的各管段的阻力系数求解模块；以及用于获得最终各管段的阻力系数的辨识结果的辨识求解模块。本专利技术的有益效果是，本专利技术的供热管网阻力系数辨识方法基于不同工况下热力站之间的流量-压力的平衡关系，通过建立多工况方程组求解，递推获得全网阻力系数的方法；计算时利用了多组工况运行数据，获得随工况变化的一系列阻力系数值，与实际情况相符；以取阻力系数序列的中位数为最终辨识结果，削弱了测量误差的影响，可得到更加准确的管段阻力系数值。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术方法的主要步骤；图2是本专利技术中采用递推法求解管段阻力系数的管网结构示意图；图3是本专利技术中递推法求解全网管段阻力系数的方法流程图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。实施例1图1为专利技术供热管网阻力特性辨识方法的主要步骤。图2为本专利技术中采用递推法求解管段阻力系数的管网结构示意图。图2中G为热源，A、B、C、D为热力站，其中A为末端站点；E、F为管网节点，由E、F节点连接热力站A、B、C、D连接的实线为供水管，虚线为回水管。以此结构为专利技术实施结构，其递推计算管段阻力系数可表述为：从管网结构末端结构中，选取其中2条管段作为三角形2腰，以图中管段EA、EB为例，形成类似三角形结构△EAB，再选取2组运行工况，建立管段EA、EB的流量-压力平衡方程组，解出管段EA、EB的阻力系数，且得到节点E的压力值。同理，选中管段FE、FC为三解形2腰，形成三角形△FEC，可解出管段FE、FC的阻力系数，且同时求出管段FD阻力系数与节点F压力，以此类推，可求出全网管段的阻力系数。所述专利技术供热管网阻力特性辨识方法包括如下步骤：步骤S1，建立工况库；步骤S2，求解各管段的阻力系数；以及步骤S3，获得最终各管段的阻力系数的辨识结果。具体的，所述步骤S1中建立工况库的方法包括：在供热管网的所有热力站均要求设置有进、出口压力测点和流量测点；通过选取用于辨识的多个测量工况数据建立工况库；其中工况数据为供热管网运行的某一历史时刻，各热力站一次侧进、出口压力和流量，以及热源的供、回水压力和流量。所述步骤S1辨识工况数据选取的原则是：每一组数据完整，采集时间有一定间隔，系统处于阶段性稳定运行状态，水力工况有变化，所有采集数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供热管网阻力特性辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立工况库；步骤S2，求解各管段的阻力系数；以及步骤S3，获得最终各管段的阻力系数的辨识结果。

【技术特征摘要】
1.一种供热管网阻力特性辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立工况库；步骤S2，求解各管段的阻力系数；以及步骤S3，获得最终各管段的阻力系数的辨识结果。2.根据权利要求1所述的供热管网阻力特性辨识方法，其特征在于，所述步骤S1中建立工况库的方法包括：在供热管网的所有热力站均要求设置有进、出口压力测点和流量测点；通过选取用于辨识的多个测量工况数据建立工况库；其中工况数据为供热管网运行的某一历史时刻，各热力站一次侧进、出口压力和流量，以及热源的供、回水压力和流量。3.根据权利要求2所述的供热管网阻力特性辨识方法，其特征在于，所述步骤S2中求解各管段的阻力系数，即从工况库中抽取相应工况数据，按递推法求解各管段的阻力系数。4.根据权利要求3所述的供热管网阻力特性辨识方法，其特征在于，从工况库中抽取相应工况数据，按递推法求解各管段的阻力系数的方法包括如下子步骤：步骤S21，划分三角形区域；步骤S22，从工况库中取两组工况数据，建立末端三角形区域的压力-流量平衡方程组；步骤S23，计算三角形区域中两根管段的阻力系数；以及步骤S24，递推到下一个三角形区域计算，直到递推至该供热管网的热源处，以获得各管段的阻力系数。5.根据权利要求4所述的供热管网阻力特性辨识方法，其特征在于，所述步骤S21中划分三角形区域的方法包括：查找构成三角形区域的节点，所述节点包括：热力站、供回管道节点，且定义热力站为节点A和节点B；将已知工况数据的节点A和节点B与一待求节点E构成三角形区域，即△EAB。6.根据权利要求5所述的供热管网阻力特性辨识方法，其特征在于，所述步骤S22中从工况库中取两组工况数据，对于供热管网中的供水管和/或回水管建立末端三角形区域的压力-流量平衡方程组的方法包括：对于已构成的三角形区域△EAB，从工况库中抽取节点A、节点B对应的两组工况数据，分别代入供水压力平衡式构成供水管对应的压力-流量平衡方程组；所述供水压力平衡式，即求解供水管管段EA、管段EB分别对应的阻力系数以及从工况库中抽取节点A、节点B对应的两组工况数据，分别代入回水压力平衡式构成回水管对应的压力-流量平衡方程组；所述回水压力平衡式，即求解回水管管段EA、管段EB分别对应的阻力系数在上式中，PA：节点A压力测点的测量值，单...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟崴，于春娣，方大俊，
申请(专利权)人：浙江大学常州工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32