[发明专利]一种蒸汽热网建立、优化及改造方法

说明书

本发明公开了一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法，包括以下步骤：对蒸汽管网建立节点处的水力平衡方程；建立热平衡方程，求得管线段的压降和温降；联立上述水力平衡及热力平衡方程，求解多热源联合供热的闭合式蒸汽热网模型。本发明还公开了一种模型与量化指标结合的蒸汽热网的优化方法、模型与量化指标结合的蒸汽热网的改造方法，能够根据蒸汽热网的机理模型仿真结果，利用效益量化指标对不同优化改造方案进行评估，更加科学、合理地选择热网改造方案。

技术领域

本发明涉及智慧供热技术领域，更具体地，涉及一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立、优化及改造方法。

背景技术

蒸汽供热系统的输送距离长、内容积大，热网运行调节的耦合性、滞后性强，容易部分用户供热品质部分不达标，不能满足用户的用热需求的问题。同时，蒸汽热网的运行调控过程普遍粗放，缺乏量化指标对运行过程进行评估。

目前，对蒸汽热网的改造一般是为了满足部分重点用户的用汽参数要求，改造管道的选取也是针对重点用户做出抉择，难以兼顾其他用户，同时，对于改造之后的热网运行状况缺乏有效的预先评估，也使得实际情况下管网的改造难以实施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立、优化及改造方法，通过机理模型仿真计算不同改造方案下的热网运行状态，并提出效益量化指标综合考虑所有用户用汽参数的满足情况以及考量管网改造带来的成本提升，科学而有效地选择管网改造方案。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种模型与量化指标结合的蒸汽热网的建立方法，包括以下步骤：

对蒸汽管网建立节点处的水力平衡方程；

建立热平衡方程，求得管线段的压降和温降；

联立上述水力平衡及热力平衡方程，即可求解多热源联合供热的闭合式蒸汽热网模型。

优选的，所述水力平衡方程是针对含有l个节点、m条管段、n个闭环回路的蒸汽管网，由基尔霍夫第一定律建立节点处的流量守恒方程：

LR＝Q (1)

其中：L为节点管道关联阵；R为各个管道内的流量向量，R＝[R1,R2,…,Rm]T；Q为各节点净质量流量的向量，Q＝[Q1,Q2,…,Ql]，流入该节点为正值，流出该节点为负值。

优选的，所述管线段的压降公式为

ΔH＝ε|R|R+ΔZ-P (2)

式中：P为闭合回路中管网水泵的压力降矩阵，不存在水泵时，取P＝0；ε为管线段的阻力修正系数；△Z为管线段地理标高最大值与最小值的差值。

优选的，所述管线段的温降与管线段的焓降和散热量有关，所述焓降的计算式为

其中：hin，hout为管段进、出口焓值；Vin，Vout为管段进、出口流速；Q1为管线段的热损失；q为管线段的质量流量；

所述散热量所述单位长度管线段的热损失Q₁的计算式为

Q_l＝KπD_o(T_m-T_a) (4)

式(6)中，管线段的外径DO与换热系数K计算式分别为式(7)和(8)：