一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统技术方案

本发明专利技术公开了用于集中供热的一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统，属于集中供热技术领域，供热系统包括热网首站、热网循环水泵、热网补水泵、热力站、电动调节阀门、物联网流量计、物联网温度仪、物联网压力仪和个热力站；本发明专利技术通过负荷预测获得设计工况的供热参数，根据设计工况的供热参数来调节相应的电动调节阀门，获得实际运行工况的供热参数，再通过计算获得热力失调度和水力失调度的实际数值，利用约束函数来辨别供热系统热力和水力的平衡情况，并进行修正调节，从而实现热网运行的动态平衡，提高了供热系统水力调节的可靠性与精准性，具有较高的实际运用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统
本专利技术涉及集中供热
，具体涉及一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统。
技术介绍
集中供热系统是城市的基础设施之一，也是城市的现代化水平标志之一。集中供热事业在我国快速发展，截止2016年底，我国集中供暖面积约70亿平方米，其中热电联产集中供暖面积约35亿平方米，集中供热系统的高质量发展，直接关系到城市的现代化建设、人民生活水平的提升。确保供热系统人性化、环保、低能运行是人们时刻在关注的问题。目前集中供热系统普遍存在着水力失调和热力失调问题，造成热用户室温高低不一，既影响供热质量，又在一些方面给供热企业带来损失。随着高污染的分散燃煤供热锅炉的关停，热电联产作为清洁取暖的主要途径之一，不断地被作为替代分散燃煤供热锅炉的重要热源，由此也造成了热电联产集中供热系统的供热管网越来越庞大、越来越复杂，这给供热系统的热力平衡和水力平衡带来的巨大的挑战，以及建筑物的采暖热负荷还随着室外环境参数特别是环境温度参数的变化而动态变化，这些因素势必增加了集中供热系统的热力平衡调节和水力平衡调节的难度。现有解决集中供热系统水力失调和热力失调的问题，通常采用的方法是加大一次网水系统流量和提高水泵扬程，采用节流孔板、调节阀、动态流量平衡阀等节流元件来调节管路的阻力和流量，使各个管路的实际流量满足设计流量的要求。在实际使用时，由于节流孔板、调节阀、动态流量平衡阀等节流元件经常出现损坏现象，会影响到实际调节和使用，维修费用高。而且采用上述方式在实际使用中，仍然会出现水力失调，水流量分配不均的情况，从而造成部分换热站供热不足、部分供热过剩的情况，同时还会造成大量能源浪费的问题，增加经济成本。为更有效地解决供热系统水力失调和热力失调的问题，现有公开的技术包括：“一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法(申请号201810270082.X)”、“一种等温差变流量的水力平衡调节方法及系统(申请号201510698402.8)”和“一种水力平衡调节系统及调节方法(申请号201811208634.0)”。申请号为201810270082.X的专利申请是通过动态调节控制各供水管路的水流量，来保证各管路末端的热量所需，从而实现管网的水力动态平衡，但是热力平衡不仅与管网水力平衡有关，还与管网的供回水温度有关，该技术在实现管网热力平衡方面还存在一定的弊端。申请号为201510698402.8的专利申请是根据各管路供回水之间压差恒定来控制调节各管路的供热水流量，再以各管路供回水温差或热用户室内温度偏差来判定该管路的供热量是否满足要求，从而实现满足管路供热要求下的管网水力动态平衡，但是集中供热系统管网庞大，每个管路流量调节都会对其他管路的压差产生直接影响，这个技术方法在实际应用中是比较复杂和较难有效实现供热系统的热力平衡。申请号为201811208634.0的专利申请是根据各管路供回水之间压差恒定来控制调节各管路的供热水流量，并根据回水温度来监控调节回水阀门开度，但是同样地，由于每个管路流量调节都会对其他管路的压差产生直接影响，这个技术方法在实际应用中也是比较复杂和较难有效实现供热系统的热力平衡。本专利技术则通过进行热力耦合水力的平衡调节技术创造，有效克服单一水力调节或单一热力调节存在的调节片面与不准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、用于集中供热的一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，步骤如下：S1：在采暖期每一天的初始时刻，结合当天气象预报的环境参数和热用户的建筑物热惰性，确定每一天供热系统进行调节的时间间隔为在避免每天因频繁调节而造成供热管网流动动荡的同时，大大提高了每次调节能满足热用户采暖需求的精准性；进入S2步骤的调节操作；S2：在采暖期每一天的ω时刻，结合当天气象预报的环境参数，进行供热系统的热负荷预测，获取当天未来τ时刻的设计工况供热参数，包括：热网首站需要对外供热量Qh0、一次网供水温度Th0、一次网供水流量Lh0、一次网回水温度Tg0，以及第m个热力站的所需供热量一次网侧设计水流量一次网侧设计进水温度一次网侧设计出水温度其中m＝1,2,······,n，τ＞ω；在采暖期每一天的ω时刻，获得热网水的比热容为Cω，参照当天未来τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统热网首站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：热网首站的一次网回水温度Tg、一次网回水流量Lg、一次网供水温度Th、以及一次网供水流量Lh，其中实际运行工况与设计工况不同的是，由于供热系统存在漏水问题而必须对供热系统进行补水，此时，热网补水的温度为Tb、流量为Lb，其中Lh＝Lg+Lb；进入S3步骤的调节操作；S3：在采暖期当天的τ时刻，获得热网水的比热容为Cτ，参照当天τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统每一个热力站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：第m个热力站一次网侧的出口水温度热网供水支管中的供水温度和流量以及热网水旁路中的热网水流量其中m＝1,2,······,n，并且的数值根据第m个热力站到热网首站的距离大小和前一次初调节时第m个热力站的水力失调度来共同确定；进入S4步骤的调节操作；S4：计算第m个热力站的热力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(1)：计算供热系统一次网的平均热力失调度，计算方法为公式(2)：辨别实际运行工况下供热系统一次网的热力失调度的约束函数，约束函数为公式(3)和公式(4)：0.9≤Km≤1.3m＝1,2,······,n(3)x≤0.1(4)当Km满足公式(3)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度优秀，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；当Km不满足公式(3)而满足公式(4)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度良好；此时，进行如下调节操作：若某热力站的热力失调度为Km＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度热网供水支管中的供水温度和流量以及热网水旁路中的热网水流量并根据公式(1)重新计算，直到Km满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；若某热力站的热力失调度为Km＞1.3，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度热网供水支管中的供水温度和流量以及热网水旁路中的热网水流量并根据公式(1)重新计算，直到Km满足公式(3)的要求时，此次的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，步骤如下：/nS1：在采暖期每一天的初始时刻，结合当天气象预报的环境参数和热用户的建筑物热惰性，确定每一天供热系统进行调节的时间间隔为

【技术特征摘要】
1.一种热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，步骤如下：
S1：在采暖期每一天的初始时刻，结合当天气象预报的环境参数和热用户的建筑物热惰性，确定每一天供热系统进行调节的时间间隔为
进入S2步骤的调节操作；
S2：在采暖期每一天的ω时刻，结合当天气象预报的环境参数，进行供热系统的热负荷预测，获取当天未来τ时刻的设计工况供热参数，包括：热网首站需要对外供热量Qh0、一次网供水温度Th0、一次网供水流量Lh0、一次网回水温度Tg0，以及第m个热力站的所需供热量一次网侧设计水流量一次网侧设计进水温度一次网侧设计出水温度其中m＝1,2,······,n，τ＞ω；
在采暖期每一天的ω时刻，获得热网水的比热容为Cω，参照当天未来τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统热网首站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：热网首站的一次网回水温度Tg、一次网回水流量Lg、一次网供水温度Th、以及一次网供水流量Lh，其中实际运行工况与设计工况不同的是，由于供热系统存在漏水问题而必须对供热系统进行补水，此时，热网补水的温度为Tb、流量为Lb，其中Lh＝Lg+Lb；
进入S3步骤的调节操作；
S3：在采暖期当天的τ时刻，获得热网水的比热容为Cτ，参照当天τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统每一个热力站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：第m个热力站一次网侧的出口水温度热网供水支管中的供水温度和流量以及热网水旁路中的热网水流量其中
进入S4步骤的调节操作；
S4：计算第m个热力站的热力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(1)：



计算供热系统一次网的平均热力失调度，计算方法为公式(2)：



辨别实际运行工况下供热系统一次网的热力失调度的约束函数，约束函数为公式(3)和公式(4)：
0.9≤Km≤1.3m＝1,2,······,n(3)
x≤0.1(4)
当Km满足公式(3)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度优秀，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；
当Km不满足公式(3)而满足公式(4)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度良好；此时，进行如下调节操作：
若某热力站的热力失调度为Km＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度热网供水支管中的供水温度和流量以及热网水旁路中的热网水流量并根据公式(1)重新计算，直到Km满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；
若某热力站的热力失调度为Km＞1.3，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度热网供水支管中的供水温度和流量以及热网水旁路中的热网水流量并根据公式(1)重新计算，直到Km满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；
当Km既不满足公式(5)也不满足公式(6)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度较差，此时进入S5步骤的调节操作；
S5：计算第m个热力站的水力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(5)：



计算供热系统一次网的平均水力失调度，计算方法为公式(6)：



辨别实际运行工况下供热系统一次网的水力失调度的约束函数，约束函数为公式(7)和公式(8)：
0.9≤Jm≤1.1m＝1,2,······,n(7)
y≤0.1(8)
当Jm满足公式(7)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度优秀；此时，进行如下调节操作：
增加热网首站的一次网供水温度Th，经过一个δ时间间隔之后，然后进入S4步骤的调节操作；
当Jm不满足公式(7)而满足公式(8)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度良好；此时，进行如下调节操作：
若某热力站的水力失调度为Jm＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度热网供水支管中的供水温度和流量以及热网水旁路中的热网水流量并根据公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：高新勇，郑立军，黄平平，李成磊，俞聪，何晓红，王伟，王文康，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33