单热源枝网多级泵系统的电耗分析及优化

摘要

随着能源紧张、城市大气污染问题的日益严重及集中供热事业的不断发展，集中供热在越来越多的国家受到了广泛的重视。供热系统循环水泵传统的设计方法是根据最远、最不利用户的阻力损失选择循环水泵，并设置在热源处，用于克服热源、热网和热用户系统阻力。传统的设计方法带来系统能耗浪费严重、调节效果差、供热质量不高等种种问题，已落后于实际管网系统发展的需要。本文针对单热源枝状网提出了采用在用户处设置用户加压泵代替各用户支路调节阀的多级泵系统，并对其优化设计进行了研究，旨在探索系统的最优零压差点的分布规律，指导实际工程的设计和应用。为了实现这一目的，本文采用了理论分析推导、模拟计算和工程实例相结合的研究方法。
　　本文将多级泵系统与传统系统的电耗进行比较，得出设计工况下既有管网的最大节电率及系统所需的最小理论电功率，并通过定量分析得出影响节电率的各因素。将系统的年计算费用最小作为目标函数，进行了系统优化分析。建立了新建管网和既有管网的优化目标函数，得出新建热网多级泵系统的最优设计方法，并得出了带中继泵系统的多级泵系统和不带中继泵的多级泵系统的最优零压差点分布位置。本文还对一个既有管网进行分析，通过设计计算得出了该工程实例的最优零压差点，并通过实验测试，得出该管网的相关运行参数，并结合工程的已有情况，提出了最终改造方案。
　　在利用优化目标函数进行计算分析时，可以同时得出不同零压差点位置时，系统的最佳干线和支线比摩阻，通过零压差点的移动，可得出年费用最小值时零压差点的位置。分析结果表明，多级泵系统的合理设计和应用，可实现供热输配系统较好的经济效益，对我国供热事业的发展具有重要意义。本文提出的优化设计方法在技术上和经济上都具有较高的参考性，有望在实际工程应用中取得巨大的经济效益和社会效益。

目录

单热源枝网多级泵系统的电耗分析及优化

THE ENERGY CONSUMING ANALYSISAND OPTIMAL OF MULTILEVELPUMP SYSTEM WITH SINGLEHEAT SOURCE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外同类课题的研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第2章 单热源枝状网多级泵系统的电耗分析

2.1 热网水力计算

2.2 电耗公式的推导

2.3 节电率影响因素分析

2.4 零压差点在干线任意位置处

2.5 系统所需的最小动力电耗

2.6 本章小结

第3章 单热源枝状网多级泵系统的优化目标函数

3.1 优化目标函数的建立

3.2 零压差点在干线任意位置

3.3 带中继泵的优化目标函数

3.4 本章小结

第4章 典型多级泵系统的优化

4.1 计算的有关说明

4.2 负荷均匀分布的系统的优化

4.3 负荷不均匀分布的系统的优化

4.4 负荷均匀分布的带中继泵的优化

4.5 负荷不均匀分布的带中继泵的优化

4.6 多级泵系统优化的影响因素分析

4.7 本章小结

第5章 哈尔滨某供热管网的节能改造

5.1 既有管网的目标函数

5.2 工程概况

5.3 设计计算

5.4 改造方案分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

附录

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