供热管网泄漏检测模型的建立与诊断

摘要

近年来，随着我国供热事业的不断发展，供热管网漏损控制已逐渐被重视起来。城市供热管网的漏损事故，不但造成经济损失，而且还严重影响了我国的民生工程。供热管网具有复杂的拓扑结构且处于地下管线空间，因此对于供热管网的漏损定位具有一定的难度。本文基于瞬变流理论，对供热管网中的易漏部件补偿器和阀门进行压力突变状态下的数学建模；同时基于慢变流理论，建立供热管网泄漏模型，然后通过引入系统辨识方法建立供热管网漏失检测模型，并对该模型进行理论上的研究。
　　供热管网由很多元部件组成，其中的方形补偿器与阀门是两个重要的部件也是易漏部件。对方形补偿器根据局部阻力等效原理将其转化为缩管径的短管段进行模拟，观察其在压力突变状态下补偿器的压力波动；同时根据波的独立传播与叠加原理，研究阀门的特性，通过对比单阀调节与双阀调节时末端阀门以及中间阀门的压力变化，找到合理布置阀门的方式。最后对哈尔滨市某一供热管网的事故工况进行情景复现。
　　根据图论理论知识，建立供热管网的拓扑结构，并以该结构作为泄漏模型的基础，建立供热管网的基本水力模型。将泄漏发生位置向最近的一个节点靠拢，使得泄漏量成为该节点流量的一部分，其中泄漏量采用孔口出流公式进行计算。根据矩阵论的知识导出以泄漏量为变量的各管段流量与节点压强，最后通过一个管网进行了该泄漏模型的水力计算。
　　由于管网运行的状态会影响管网中管段流量和节点压强的大小，以此将这两个参数作为监测参数。在已有的供热管网泄漏模型基础上引入系统辨识理论，建立了基于贝叶斯（Bayes）方法的供热管网漏失检测模型。通过设置两种不同泄漏位置的方案对一供热管网进行验证运算，计算得到泄漏点的概率分别为0.738和0.852，能够很好的找到泄漏点的位置以及泄漏程度，从而验证了模型的可靠性。

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第1章 绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2 管网泄漏检测技术综述

1.3 国内外管网泄漏检测综述

1.4 本文主要研究内容

第2章 基于AFT Impulse软件供热管网薄弱部件模拟

2.1 AFT Impulse软件介绍

2.2关于方形补偿器瞬变流模拟

2.3关于阀门瞬变流模拟

2.4事故案例复现

2.5 本章小结

第3章 供热管网慢变流水力分析

3.1供热管网慢变流水力模型建立

3.2 供热管网慢变流泄漏模型及求解方法

3.3 供热管网泄漏工况下的慢变流模拟

3.4 本章小结

第4章 供热管网漏失检测模型的建立

4.1 系统辨识理论

4.2 基于Bayes理论辨识模型的建立

4.3 供热管网漏失检测算例分析

4.4 本章小结

结论

展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢