[发明专利]一种基于冷凝系数的蒸汽热网水击风险评估系统及方法

说明书

本发明涉及基于冷凝系数的蒸汽热网水击风险评估系统，包括蒸汽热网主管线、若干热用户支线、焓降法测试段、热源点、若干热用户、过热段温度传感器、源端热力参数监测系统、用户端热力参数监测系统、若干环境温度监测点和监测控制终端；热源点与蒸汽热网主管道相连，热用户通过热用户支线与蒸汽热网主管线相连；蒸汽热网主管线的起始位置设有过热段温度传感器，蒸汽热网主管线上的热源点与过热段温度传感器之间的部分管段为焓降法测试段；热源点上设有源端热力参数监测系统，热用户上分别设有用户端热力参数监测系统。本发明的有益效果是：本发明系统设置了焓降法测试段以及各监测装置，各监测装置接入监测控制终端，实现了水击风险监测。

技术领域

本发明属于热能输运技术领域，具体涉及一种基于冷凝系数的蒸汽热网水击风险评估系统及方法。

背景技术

在蒸汽热网实际运行过程中，由于阀门快速开闭、泵启停、气体混入、流体相变等因素，会造成管内液体流速发生激变，瞬间造成管内压力的急剧波动，对管道、阀门以及设备产生短暂但是巨大的力学冲击，即水击。水击会造成管道破裂或瘪塌、附件损坏、部件疲劳寿命缩短、环境噪音等危害。

水击发生时，管道内部将更替发生局部真空和弥合性水击。当管内蒸汽冷凝时，相变会导致水击的发生，蒸汽含水量的增加也会放大水击的破坏作用。因此，对蒸汽热网管内蒸汽冷凝量的计算，对于预防管道水击具有重要作用。

然而，现有研究主要关注于管道散热损失和管道流量分配，对于管内蒸汽流量损失的研究较少。对于热网管损的研究，目前主要采用直接测量方法，即遵循质量守恒原则，在忽略管内蒸汽含水量的情况下，计算蒸汽热网进出口的流量差。直接测量方法无法表征管内蒸汽的含水量，也无法表征蒸汽热网蒸汽的实际冷凝量。

管内蒸汽冷凝是由管道散热损失导致的，通过管道散热损失可以对管内蒸汽冷凝量进行精确的表征。当前对于管道散热损失的测试方法主要有热平衡法、表面温度法和热流计法，其中热平衡法能够实现对管道散热损失的完整表征，但是热平衡法的测试精度受到管内蒸汽过热度的巨大影响，当管道过热度较小时，热平衡法会出现测量失准的情况。

因此，如何在长距离管道上应用热平衡法，实现对蒸汽热网散热损失和蒸汽冷凝量的精准测量，以及如何表征和预警蒸汽热网的水击风险，成为热能输运研究中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于冷凝系数的蒸汽热网水击风险评估系统及方法。

这种基于冷凝系数的蒸汽热网水击风险评估系统，包括蒸汽热网主管线、若干热用户支线、焓降法测试段、热源点、若干热用户、过热段温度传感器、源端热力参数监测系统、用户端热力参数监测系统、若干环境温度监测点和监测控制终端；热源点与蒸汽热网主管道相连，热用户通过热用户支线与蒸汽热网主管线相连；蒸汽热网主管线的起始位置设有过热段温度传感器，蒸汽热网主管线上的热源点与过热段温度传感器之间的部分管段为焓降法测试段；热源点上设有源端热力参数监测系统，热用户上分别设有用户端热力参数监测系统，蒸汽热网主管道上布置有若干环境温度监测点；过热段温度传感器、源端热力参数监测系统、用户端热力参数监测系统以及环境温度监测点的数字信号分别与监测控制终端相连。

作为优选：所述源端热力参数监测系统和用户端热力参数监测系统均包含温度传感器、压力传感器和质量流量计。

作为优选：所述焓降法测试段的管道长度大于等于700m或焓降法测试段始末端的蒸汽温差大于等于3℃。

作为优选：所述过热段温度传感器处的蒸汽过热度大于等于60℃。

作为优选：所述焓降法测试段内包含至少一个蒸汽热网主管线上所具备的各类管道附件。

作为优选：所述蒸汽热网主管线为单热源或多热源的枝状供热管网。

这种基于冷凝系数的蒸汽热网水击风险评估系统的评估方法，包括以下步骤：