一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统及方法，属于蒸汽供热领域。本发明专利技术基于蒸汽热网历史运行数据，计算得出对应的蒸汽热网冷凝系数η，以安全运行时冷凝系数的最小值作为蒸汽热网冷凝系数的阈值η

【技术实现步骤摘要】
一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统及方法


[0001]本专利技术属于蒸汽供热领域，具体涉及一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统及方法。

技术介绍

[0002]热网是集中供热系统的重要组成部分，主要承担热能传输任务，且传输介质为蒸汽时称为蒸汽热网。当热用户所需热量以及蒸汽热网总热损失之和小于集中热源提供热量时，往往可以通过喷水减温的方式，降低热源蒸汽参数，同时提高集中热源的供热经济效益。
[0003]水击是一种封闭管道中液体流速急剧变化从而引起液体压力产生急剧波动的现象，可导致管道系统的强烈震动，严重时能使管道损坏，因此在管道系统运行中应尽量避免水击的发生。蒸汽热网实际运行过程中，由于散热损失，蒸汽温度下降，极有可能出现蒸汽冷凝现象。冷凝蒸汽一部分通过疏水器等设备排出蒸汽热网，剩余一部分仍存留在蒸汽热网中。尤其是对于喷水减温的热力管道，由于蒸汽参数的进一步下降，蒸汽冷凝量以及残存与蒸汽热网中未排除的冷凝蒸汽均将相应增加，蒸汽热网的水击风险也相应增加。
[0004]目前，喷水减温量的计算主要通过直接对蒸汽热网进行能量守恒分析求得，计算结果较为粗糙。此外，此种计算方法也存在以下缺点：1)未考虑喷水减温与水击风险波动之间的关系。在以往的计算方法中，没有考虑未排出蒸汽热网的冷凝蒸汽所带来的水击风险，按照所求结果相应地喷水减温有可能引发蒸汽热网水击；2)供热经济效益较低。由于蒸汽热网加入减温水后，管道内蒸汽参数、流量均发生改变，蒸汽热网管损量也相应变化，所产生的经济损失有可能大于喷水减温带来的额外经济效益，而造成总体供热经济效益降低。
[0005]因此，如何确定蒸汽热网喷水减温量，使得蒸汽热网水击风险较低的同时，总体供热经济效益依旧保持较高的水平成为需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统及方法。
[0007]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统，包括蒸汽热网主干线、热用户支线、过热测试段、热力参数监测系统、热力参数监测控制终端和喷水减温装置；
[0009]所述蒸汽热网主干线通过若干热用户支线与各热用户相连，蒸汽热网主干线上布置有过热段测试起点以及过热段测试终点，过热段测试起点与过热段测试终点之间的管线为过热测试段；在过热段测试起点、过热段测试终点、热用户以及外部环境中分别布置有热力参数监测系统，热力参数监测系统用于获得温度、压力和流量数据；热力参数监测系统所采集的数据最终传输储存于热力参数监测控制终端；所述蒸汽热网主干线前端设有喷水减
温装置；喷水减温装置与热力参数监测控制终端相连，用于根据热力参数监测控制终端所采集的数据调节水流量。
[0010]作为优选，所述过热测试段的管道长度≥700m或过热段测试起点与过热段测试终点的蒸汽温差≥3℃；所述过热段测试终点处的蒸汽过热度≥60℃，并且过热测试段内包含蒸汽热网主干线上所具备的各类管道附件至少各一个。
[0011]作为优选，所述蒸汽热网主干线为单热源或多热源的枝状供热管网。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种利用第一方面任一所述基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统的调节方法，具体如下：
[0013]S1、判断过热测试段是否蒸汽过热；若满足，则进行步骤S2～S6；若不满足，则结束调节过程；
[0014]S2、热力参数监测控制终端依据过热段测试起点蒸汽温度、蒸汽压力和流量G
s
，过热段测试终点的蒸汽温度和蒸汽压力，以及过热测试段的结构尺寸，得到过热测试段焓降损失q
t
；
[0015]S3、热力参数监测控制终端读取热源蒸汽温度t
s
、过热测试段蒸汽温度t
e
和各热用户蒸汽温度t
i
，计算得出蒸汽热网温度修正系数ε，进而计算整条管线的焓降损失q；
[0016]S4、基于蒸汽热网实际的历史运行数据，计算得出对应的蒸汽热网冷凝系数η，且安全运行条件下的最小值即为该蒸汽热网冷凝系数的阈值η
min
；
[0017]S5、通过比较η
min
与η以确定喷水减温装置所喷出的减温水一次调节量G
j
，具体如下：
[0018][0019]式中，ΔG为总冷凝量；
[0020]当η≥η
min
时，进行步骤S6以二次调节减温水流量；当η＜η
min
时，结束调节过程；
[0021]S6、考虑经济余量，在一次减温水调节流量G
j
的基础上乘以经济系数m，将计算乘积后的结果与蒸汽热网实际管损量的变化值ΔG
gs
之间的差值，作为蒸汽热网减温水二次调节流量M的依据，具体如下：
[0022]M＝mG
j
‑
ΔG
gs
。
[0023]作为优选，所述步骤S1中蒸汽过热的判定方法具体如下：
[0024]根据热力参数监测系统在过热段测试起点与过热段测试终点测定的蒸汽热力参数数据，判断过热段测试终点是否满足蒸汽过热度≥60℃且其与过热段测试起点之间的温差是否≥3℃。
[0025]作为优选，所述步骤S2中，过热测试段焓降损失q
t
的计算公式如下：
[0026][0027]式中：h
s
和h
e
分别为过热测试段起点和过热测试段终点的蒸汽焓值，蒸汽焓值通过对应的蒸汽温度和蒸汽压力计算得到；A
t
为过热测试段的保温层外表面面积。
[0028]作为优选，所述步骤S3中，
[0029]蒸汽热网温度修正系数ε的计算公式如下：
[0030][0031]整条管线的焓降损失q计算公式如下：
[0032]q＝εq
t
，
[0033]式中，T
a
表示外部环境温度。
[0034]作为优选，所述步骤S4中，蒸汽热网冷凝系数η定义为蒸汽热网实际管损量G
gs
与总冷凝量ΔG的比值；其中，总冷凝量ΔG通过步骤S3中修正后的焓降损失q确定，具体如下：
[0035][0036]式中：A为被测管线的总表面积，m2；G
i
为各热用户的流量值；h
s
为热源蒸汽的焓值；h
i
为热用户蒸汽的焓值；h
w
为热源与热用户压力的均值所对应的饱和蒸汽焓值；
[0037]监测控制终端通过热力参数监测系统获得热源流量G
s
和各热用户流量G
i
，计算蒸汽热网的管损量G
gs
：
[0038]G
gs
＝G
s
‑
∑G
i
，
[0039]进而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统，其特征在于，包括蒸汽热网主干线(1)、热用户支线(2)、过热测试段(6)、热力参数监测系统(7)、热力参数监测控制终端(8)和喷水减温装置(9)；所述蒸汽热网主干线(1)通过若干热用户支线(2)与各热用户(3)相连，蒸汽热网主干线(1)上布置有过热段测试起点(4)以及过热段测试终点(5)，过热段测试起点(4)与过热段测试终点(5)之间的管线为过热测试段(6)；在过热段测试起点(4)、过热段测试终点(5)、热用户(3)以及外部环境中分别布置有热力参数监测系统(7)，热力参数监测系统(7)用于获得温度、压力和流量数据；热力参数监测系统(7)所采集的数据最终传输储存于热力参数监测控制终端(8)；所述蒸汽热网主干线(1)前端设有喷水减温装置(9)；喷水减温装置(9)与热力参数监测控制终端(8)相连，用于根据热力参数监测控制终端(8)所采集的数据调节水流量。2.根据权利要求1所述的一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统，其特征在于，所述过热测试段(6)的管道长度≥700m或过热段测试起点(4)与过热段测试终点(5)的蒸汽温差≥3℃；所述过热段测试终点(5)处的蒸汽过热度≥60℃，并且过热测试段(6)内包含蒸汽热网主干线(1)上所具备的各类管道附件至少各一个。3.根据权利要求1所述的一种基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统，其特征在于，所述蒸汽热网主干线(1)为单热源或多热源的枝状供热管网。4.一种利用权利要求1～3任一所述基于冷凝系数的蒸汽热网运行调节系统的调节方法，其特征在于，具体如下：S1、判断过热测试段(6)是否蒸汽过热；若满足，则进行步骤S2～S6；若不满足，则结束调节过程；S2、热力参数监测控制终端(8)依据过热段测试起点(4)蒸汽温度、蒸汽压力和流量G
s
，过热段测试终点(5)的蒸汽温度和蒸汽压力，以及过热测试段(6)的结构尺寸，得到过热测试段(6)焓降损失q
t
；S3、热力参数监测控制终端(8)读取热源蒸汽温度t
s
、过热测试段(6)蒸汽温度t
e
和各热用户(3)蒸汽温度t
i
，计算得出蒸汽热网温度修正系数ε，进而计算整条管线的焓降损失q；S4、基于蒸汽热网实际的历史运行数据，计算得出对应的蒸汽热网冷凝系数η，且安全运行条件下的最小值即为该蒸汽热网冷凝系数的阈值η
min
；S5、通过比较η
min
与η以确定喷水减温装置(9)所喷出的减温水一次调节量G
j
，具体如下：式中，ΔG为总冷凝量；当η≥η
min
时，进行步骤S6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张良，彭逸枭，王晓天，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：