室外变流量热网运行调节与控制策略的研究

摘要

目前我国大多数集中供热系统设计观念落后，末端无合理可靠的调节控制手段，供暖系统以“大流量、小温差”的方式运行，水力失调现象普遍存在，水泵大部分时间都运行在部分负荷状态，致使系统耗电量高。减少输送系统能耗最有效的方式是采用变流量水系统，该系统可使水泵的供水量随负荷的变化而变化，实现供热系统的供需动态平衡。随着供热体制的改革，动态的变流量系统将是集中供热系统的发展趋势。 对目前我国大中型集中供热管网基本的调节和控制方法进行了深入的阐述，根据热平衡方程，计算得出了单个建筑单体的回水温度和相对流量随室外温度变化的关系，以及整个管网的流量随着建筑单体的调节的变化规律。在此基础上提出了一种新的供热管网控制方法：以建筑单体为研究对象，设置局部回水温度调节措施使进入建筑单体的流量与实际负荷动态平衡，这样热网不再是定流量而成为变流量运行，为了提高热网的运行效率和保证供热质量，一般热网都要装备不同类型的调节控制设备，本文在原有理论基础上分析了新系统的可行性，研究适合的控制策略，为其在工程实际中的应用奠定理论基础。 分析了两通/电动调节阀、平衡阀和动态调节阀的工作原理和结构特点，指出两通调节阀和平衡阀、动态调节阀的选型方法和工程适用条件。 应用图论知识和供热流体流动的基本规律分析了新系统的水力工况，选取了济南某小区的一个物理模型，应用HACnet软件模拟了新的变流量系统的水力工况，指出单纯的末端调节是不节能的，应该同时进行循环水泵的变流量设计。 由于热网系统的庞大，热源滞后性和热惰性大，在实现负荷调节控制的技术方面提出了新的变流量控制系统的自控设计，合理的新系统的自控设计方案可以作为管网水力平衡的一种手段。 为了适应系统流量的变化，节约能源，循环水泵应调速控制，为保证扬程下降工况下所有用户都得到足够的资用压头，应采用压差控制，探讨了压差控制点的位置、流量变化率的大小及不同分布对水泵节能效果的影响。 论文最后结合济南南郊热电厂会鸡岭分厂厂区直供热网的具体情况，对该热网的术端水力失调现象进行了分析，并对热网动态调节的经济性能进行了分析，得出如果热网采用动态调节带来的节能潜力，为将来热网的技术改造提供参考依据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号对照表及缩略词

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第1章绪论

§1.1供热系统改造的意义与途径

§1.2国内外变流量供热系统发展及现状

§1.3供热系统变流量实现的新方法

§1.4变流量水系统方法研究的可行性分析

§1.5本文研究的方法、目的和内容

第2章集中供热系统调节设备特性的分析

§2.1调节阀的调节原理和调节特性

§2.2平衡阀的特点作用以及设置与调节设定原则

§2.3动态调节阀的控制与应用

本章小结：

第3章供热系统中变流量的水力工况分析

§3.1供热系统变流量系统水力工况分析的理论基础

§3.2管网流体流动的规律：

§3.3基本计算公式：

§3.4循环水泵的性能拟合

§3.5实际物理模型的水力工况模拟

本章小结：

第4章供热系统变流量末端控制系统设计

§4.1整体的控制策略及构想

§4.2局部回水温度控制原理及节能分析

§4.3系统实现功能及监控设施

§4.4系统总体技术要求

§4.5节能、环保的体现

本章小结：

第5章供热系统中变频水泵的控制方式

§5.1变流量系统循环水泵的设计

§5.2变频器的工作原理

§5.3系统特性、水泵特性对变频控制的影响

§5.4.压差控制的方式

§5.5调速水泵相应能耗分析：

本章小结：

第6章工程应用分析

§6.1供热系统的调节方法

§6.2工程简介

§6.3方案与实施

§6.3采用动态调节的节能经济性分析

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢