CN103939968B - 多热源环网供热系统循环水泵设置及管网参数调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多热源环网供热系统循环水泵设置及管网参数调整方法，它将多热源环状管网的每个热源在不同工况下运行的多种循环水泵用运行于不同工况的一种循环水泵替代，并对各热源循环水泵进行选型和不同工况下入网参数进行设定，从而使系统各热源在设置单一型号循环水泵的情况下，通过对自力式阀门的设定值进行调整，使其提供的入网参数能够满足不同运行工况的要求。节省了机房面积，节约了投资费用，保证了多热源环状管网在各种运行工况的可及性要求。

Description

多热源环网供热系统循环水泵设置及管网参数调整方法

技术领域

本发明涉及集中供热系统循环水泵的设置及管网参数的调整方法，尤其涉及多热源环状管网供热系统的循环水泵设置及管网参数的调整方法。

背景技术

多热源环状管网的节能效益和经济效益主要体现在各个热源的运行方式上，即可以根据供热负荷的变化及热源效率和供热成本的高低，按一定次序改变运行热源的数量，从而实现供热能力与供热负荷相一致，提高热网的供热效率，并降低供热成本。因此，在不同的运行工况下，参入运行的热源数量是不同的。运行热源数量的变化，比如导致管网的水力特性发生变化，从而引起管网的可及性状况发生变化。同时，为了能够定量分析管网在不同运行工况下的可及性状况，管网在不同的运行工况下应采取定流量运行方式。对于多热源环状管网供热系统而言，提出合适的循环水泵的设置方式及管网参数的调整方法对于上述运行方式的实现是至关重要的。

与本发明最接近的现有技术是本发明人在发明专利“多热源环状管网动力输送系统、系统配置方法及运行方式”(专利号ZL201110150269.4)中公开的多热源环状管网循环水泵的配置方法及运行方式。在该专利中公开了以下技术，即采用“根据热源的运行工况，分别设置不同工况下的运行循环水泵；且在每种运行工况下，通过循环水泵的恒速运行实现管网的定流量的运行”的技术措施。在该技术中，为了保证管网在不同工况下的水力稳定性，各用户在不同工况下的流量是通过用户入户支管上设置的自力式流量调节阀进行调节并限定的，而各热源在不同工况下的流量则是通过循环水泵的配置限定的。上述措施的缺点在于，每个热源设置不同型号规格的水泵，水泵数量多，占地面积大，投资大；其次，从理论上讲，只有循环水泵提供的入网流量和入网压力与管网水力计算结果一致，才有可能使管网运行的运行参数完全满足运行工况要求。而在水泵选型的或水泵运行参数过程中，由于水泵产品的标准化，不可能选出与设计参数完全一致水泵。当多个热源的循环水泵存在误差且误差正负不一时，可能导致多热源环状管网的可及性状况发生较大改变。

本申请发明人于2013.11.04申请了一种多热源环状管网可及性分析判定方法及其改善方法(申请号：201310537328.2)，这种分析判定方法建立在管网结构参数和运行工况确定的情况下，通过定量分析各热源所能提供的循环压头能否满足热网在该工况下实现预定的流量分配所需的资用压头，来判定管网在这种工况下的可及性；并依据可及性分析判定结果，通过对环状管网的结构参数包括管段管径、循环水泵扬程等，按一定顺序进行调整，使其可及性能够同时满足各种运行工况的要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述“多热源环状管网动力输送系统、系统配置方法及运行方式”技术中存在的缺点，通过方法改进，在热源环状管网可及性分析判定方法基础上，提供一种合理的多热源环状管网循环水泵设置及管网参数(压力、流量)的调整方法，使系统各热源在设置单一型号循环水泵的情况下，通过对自力式阀门的设定值进行调整，使其提供的入网参数能够满足不同运行工况的要求。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种多热源环网供热系统循环水泵设置及管网参数调整方法，其特征在于，

它包括各热源循环水泵的设置方法、各热源循环水泵的选型方法以及不同工况下入网参数的设定方法，具体讲：

第一步：各热源循环水泵的设置方法

在每个热源只设置一种型号的循环水泵；水泵出口分别设置自力式流量调节阀和自力式压力调节阀及相应配件，通过自力式压力调节阀和自力式流量调节阀的联合作用，满足多热源环状管网的不同运行工况对各热源的入网压力和入网流量的要求；各热用户入户管上均设置自力式流量调节阀，通过对设定值进行调整，满足不同工况下各用户热负荷的需要。

第二步：各个热源水泵的选型方法

第2.1步：划分多热源环状管网的运行工况

首先根据热负荷的变化规律及热源的设置情况对多热源环状管网的运行工况进行划分。比如三热源环状管网可划分为基本工况、调节工况和设计工况，分别在一定的负荷条件(室外平均温度)下运行。基本工况下只运行基本热源，调节工况下，只运行基本热源和一个调节热源，设计工况下三个热源均投入运行。

第2.2步：分别计算不同运行工况下各热源的额定入网流量及入网压差

由于管网在任一确定的运行工况下均采用定流量的运行方式，所以在该运行工况下各运行热源的额定入网流量应等于各热源的额定流量并保持不变。其值按公式(1)确定：

$G=\frac{0.86Q}{(t_g-t_h)}---\left(1\right)$

上式中：

G——某热源的额定流量，t/h；

Q——某热源的额定供热量，kW；

t_g、t_h——热源或供热管网的额定供、回水温度，℃；

但在不同的运行工况下，各运行热源的供热范围发生变化，导致其供回水入网节点的压差也必然发生变化。该压差值可利用本申请人在已申请的发明专利《多热源环状管网可及性分析判定方法及其改善方法》(专利申请号201310537328.2)中提出的可及性分析判定方法，通过对不同运行工况下的管网进行可及性分析获得。

第2.3步：各热源的循环水泵的型号选择

根据第二步的计算结果，选择各热源的循环水泵。各热源循环水泵的额定流量等于各热源入网流量乘以1.05～1.15的富裕系数；各热源循环水泵的额定扬程等于该热源在不同运行工况下供回水入网节点的压力差的最大值，加上该热源内部阻力损失及供回水入网管路的阻力损失之和，然后乘以1.05～1.15的富裕系数确定；若某热源的供回水入网管路较短，则其阻力损失值可忽略不计。此时热源内部阻力损失可取10米。

根据上述计算出的额定流量及额定扬程数值，选择循环水泵。

第三步：不同工况下入网参数的设定方法

第3.1步：各热源自力式流量调节阀和自力式压力调节阀的选择

根据各热源入网管段的管径，选择自力式流量调节阀和自力式压力调节阀，所选择的自力式流量调节阀和自力式压力调节阀的接管管径与热源入网管管径相同；自力式压力调节阀均安装在靠近热源供水入网节点的入网管段上，其压力控制点均设在热源入网管段的入网节点处；自力式流量调节阀安装在热源与自力式压力调节阀之间的入网管路上。

第3.2步：各热源自力式流量调节阀流量值的设定

由于各投入运行的热源的入网流量不随运行工况的变化而变化，均为其额定入网流量，所以自力式流量调节阀的流量设定值也应该是恒定的，其值也应取各热源额定入网流量。

第3.3步：各热源自力式压力调节阀压力值的设定

各热源自力式压力调节阀的压力设定值应随着工况的变化而进行调整，具体调整方法如下：

利用多热源环状管网可及性分析判定方法，确定出不同运行工况下多热源环状管网各热源所需提供的资用压头(也就是供回水环网入网节点处的压力差)，以及回水管网上的定压点相对于回水环网压力基准点的相对压差及各热源的回水管入网节点相对于回水环网压力基准点的相对压差，就可以分别确定出自力式压力调节阀的压力控制点在各种运行工况下的压力值。其具体确定方法如下：

设在某一运行工况下，由管网的可及性分析可得，多热源环状管网第i个热源所需提供的资用压头Δp_i；回水管网上的定压点D相对于回水环网压力基准点O的相对压差Δp_OD；该热源回水管入网节点相对于回水环网压力基准点的相对压差Δp_Oi；将定压点的压力值设定为p₀；则在该运行工况下该热源的自力式压力调节阀的设定值应等于(p0+Δp_OD-Δp_Oi+Δp_i)。在其它运行工况下各热源的自力式压力调节阀设定值也采用上述方法确定。

当多热源环状管网的运行工况发生变化时，分别将各热源自力式压力调节阀的设定值相应地调整为有上述方法确定的数值。

第3.4步：各热用户自力式流量调节阀流量值的设定

虽然热用户的热负荷随着运行工况的变化而变化，但在每一确定的运行工况下，均以恒定流量运行，且该流量值应满足该工况设计负荷状态的供热要求。因此，各用户在不同工况下的流量(也就是各热用户自力式流量调节阀流量值)应由该工况下的设计负荷按公式(2)确定。

$G^{\′}=\frac{0.86Q^{\′}}{(t_g-t_h)}---\left(2\right)$

上式中：

G′——某热用户的在某一确定运行工况的设计流量，t/h；

Q′——某热用户的在某一确定运行工况的设计热负荷，kW；

t_g、t_h——供热管网的额定供、回水温度，℃。

本发明的优点是：

(1)将多热源环状管网的每个热源在不同工况下运行的多种循环水泵，用运行于不同工况的一种循环水泵替代，节省了机房面积，节约了投资费用。

(2)在不同运行工况下，多热源环状管网各热源供水管网入网节点所需的入网压力是不同的。通过对安装在循环水泵出口管段上的自力式压力调节阀门的调节适应工况对压力的要求时，必然会该引起流量的变化。采用本发明的技术措施后，实现了即能满足热网节点压力在不同运行工况所需的不同压力值的要求，同时又实现了管网流量不随压力值的变化而变化，满足了多热源环状管网各热源在不同运行工况的要求，保证了多热源环状管网在各种运行工况的可及性要求。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图

图中：1-循环水泵；2-第一热源；3-自力式流量调节阀；4-自力式压力调节阀；5-热用户；6-第二热源；7-第三热源.

具体实施方式

某三热源环状管网，分为三种运行工况。基本工况下只有第一热源2投入运行，调节工况下只有第一热源2和第二热源6投入运行，设计工况下第一热源2、第二热源6和第三热源7均投入运行。

按照本发明方法配置管网系统时，在每个热源处只设置一种型号的循环水泵1；每个循环水泵1出口分别设置有自力式流量控制阀3和自力式压力控制阀4及相应配件，在各热用户5入户管上均设置有自力式流量控制阀3，配置后的系统如图1所示。

已知条件：

第一热源2的额定流量为214m³/h，基本工况下、调节工况下及设计工况下供回水入网节点的压力差分别为78mH₂O、67mH₂O和48mH₂O，供水入网节点的压力分别为125mH₂O、107mH₂O和88mH₂O；

第二热源6的额定流量为192m³/h，调节工况下和设计工况下供回水入网节点压力差分别为72mH₂O和58mH₂O，供水入网节点的压力分别为107mH₂O和88mH₂O；

第三热源7的额定流量为146m³/h，其在设计工况下供回水入网节点压力差为56mH₂O，供水入网节点的压力为86mH₂O。自力式压力调节阀均安装在靠近热源供水入网节点的入网管段上，其压力控制点均设在热源入网管段的入网节点处。

下面根据本发明参数设定方法说明该实施例中各参数的设定情况

(一)各热源循环水泵的选型

根据本发明技术方案：各热源循环水泵的额定流量等于各热源入网流量(也就是各自的额定流量)乘以1.05～1.15的富裕系数；各热源循环水泵的额定扬程等于该热源在不同运行工况下供回水入网节点压力差的最大值，加上该热源内部及供回水入网管路的阻力损失10mH₂O，然后乘以1.05～1.15的富裕系数。得出：

(1)第一热源2的循环水泵的流量应为：

Q₁＝214×(1.05～1.15)m³/h＝224～246m³/h；

第一热源2的循环水泵的扬程应为：

H₁＝(78+10)×(1.05～1.15)mH₂O＝92～102mH₂O

因此，第一热源2可选择额定流量为240m³/h，额定扬程为96mH₂O的循环水泵；

(2)第二热源6的循环水泵的流量应为：

Q₂＝192×(1.05～1.15)m³/h＝201.6～221.8m³/h；

第二热源6的循环水泵的扬程应为：

H₂＝(72+10)×(1.05～1.15)mH₂O＝86.1～94.3mH₂O

因此，第二热源6可选择额定流量为200m³/h，额定扬程为92mH₂O的循环水泵；

(3)第三热源7的循环水泵的流量应为：

Q₃＝146×(1.05～1.15)m³/h＝153.3～167.9m³/h；

第三热源7的循环水泵的扬程应为：

H₃＝(56+10)×(1.05～1.15)mH₂O＝69.3～75.9mH₂O

因此，第三热源7可选择额定流量为160m³/h，额定扬程为72mH₂O的循环水泵；

(二)各热源自力式流量控制阀流量值和自力式控制阀压力控制点压力值的设定

根据本发明技术方案，各热源自力式流量控制阀的流量设定值等于各热源额定入网流量；各热源自力式压力控制阀在不同工况下的压力设定值等于该工况下供水入网节点的压力值，得出：

(1)第一热源2入网管路上设置的自力式流量调节阀的流量值应调整至214m³/h，设置在入网节点处的自力式调节阀压力控制点的压力设定值在基本工况、调节工况和设计工况下应分别调整至125mH₂O、107mH₂O和88mH₂O；

(2)第二热源6入网管路上设置的自力式流量调节阀的流量值应调整至192m³/h，设置在入网节点处的自力式调节阀压力控制点的压力设定值在调节工况和设计工况下应分别调整至107mH₂O和88mH₂O；

(3)第三热源7入网管路上设置的自力式流量调节阀的流量值应调整至146m³/h，设置在入网节点处的自力式调节阀压力控制点的压力设定值在设计工况下应调整至86mH₂O。

(三)各热用户自力式流量控制阀流量值的设定

实施例中各热用户自力式流量控制阀流量值按本申请第3.4步提出的方法的设定。

Claims (1)

1.一种多热源环网供热系统循环水泵设置及管网参数调整方法，其特征在于，它包括各热源循环水泵的设置方法、各热源循环水泵的选型方法以及不同工况下入网参数的设定方法，具体讲：

第一步：各热源循环水泵的设置方法

在每个热源只设置一种型号的循环水泵；水泵出口分别设置自力式流量调节阀和自力式压力调节阀及相应配件，通过自力式压力调节阀和自力式流量调节阀的联合作用，满足多热源环状管网的不同运行工况对各热源的入网压力和入网流量的要求；各热用户入户管上均设置自力式流量调节阀，通过对设定值进行调整，满足不同工况下各用户热负荷的需要；

第二步：各个热源水泵的选型方法

第2.1步：划分多热源环状管网的运行工况

首先根据热负荷的变化规律及热源的设置情况对多热源环状管网的运行工况进行划分；

第2.2步：分别计算不同运行工况下各热源的额定入网流量及入网压差

在不同运行工况下各运行热源的额定入网流量应等于各热源的额定流量并保持不变，其值按公式(1)确定：

$G=\frac{0.86Q}{(t_g-t_h)}---\left(1\right)$

上式中：

G——某热源的额定流量，t/h；

Q——某热源的额定供热量，kW；

t_g、t_h——热源或供热管网的额定供、回水温度，℃；

但在不同的运行工况下，各运行热源的供热范围发生变化，导致其供回水入网节点的压差也必然发生变化，该压差值利用多热源环状管网可及性分析判定方法，通过对不同运行工况下的管网进行可及性分析获得；

第2.3步：各热源的循环水泵的型号选择

根据第二步的计算结果，选择各热源的循环水泵；各热源循环水泵的额定流量等于各热源入网流量乘以1.05～1.15的富裕系数；各热源循环水泵的额定扬程等于该热源在不同运行工况下供回水入网节点的压力差的最大值，加上该热源内部阻力损失及供回水入网管路的阻力损失之和，然后乘以1.05～1.15的富裕系数确定；若某热源的供回水入网管路较短，则其阻力损失值忽略不计，此时热源内部阻力损失取10米；

根据上述计算出的额定流量及额定扬程数值，选择循环水泵；

第三步：不同工况下入网参数的设定方法

第3.1步：各热源自力式流量调节阀和自力式压力调节阀的选择

根据各热源入网管段的管径，选择自力式流量调节阀和自力式压力调节阀，所选择的自力式流量调节阀和自力式压力调节阀的接管管径与热源入网管管径相同；自力式压力调节阀均安装在靠近热源供水入网节点的入网管段上，其压力控制点均设在热源入网管段的入网节点处；自力式流量调节阀安装在热源与自力式压力调节阀之间的入网管路上；

第3.2步：各热源自力式流量调节阀流量值的设定

自力式流量调节阀的流量设定值等于各热源额定入网流量；

第3.3步：各热源自力式压力调节阀压力值的设定

各热源自力式压力调节阀的压力设定值应随着工况的变化而进行调整，具体调整方法如下：

利用多热源环状管网可及性分析判定方法，确定出不同运行工况下多热源环状管网各热源所需提供的资用压头，也就是供回水环网入网节点处的压力差，以及回水管网上的定压点相对于回水环网压力基准点的相对压差及各热源的回水管入网节点相对于回水环网压力基准点的相对压差，就可以分别确定出自力式压力调节阀的压力控制点在各种运行工况下的压力值；其具体确定方法如下：

设在某一运行工况下，由管网的可及性分析可得，多热源环状管网第i个热源所需提供的资用压头Δp_i；回水管网上的定压点D相对于回水环网压力基准点O的相对压差Δp_OD；该热源回水管入网节点相对于回水环网压力基准点的相对压差Δp_Oi；将定压点的压力值设定为p₀；则在该运行工况下该热源的自力式压力调节阀的设定值应等于(p₀+Δp_OD-Δp_Oi+Δp_i)；

在其它运行工况下各热源的自力式压力调节阀设定值也采用上述方法确定；

第3.4步：各热用户自力式流量调节阀流量值的设定

虽然热用户的热负荷随着运行工况的变化而变化，但在每一确定的运行工况下，均以恒定流量运行，且该流量值应满足该工况设计负荷状态的供热要求；因此，各热用户自力式流量调节阀流量值应由该工况下的设计流量按公式(2)确定：

$G^{\′}=\frac{0.86Q^{\′}}{(t_g-t_h)}---\left(2\right)$

上式中：

G′——某热用户的在某一确定运行工况的设计流量，t/h；

Q′——某热用户的在某一确定运行工况的设计热负荷，kW；

t_g、t_h——供热管网的额定供、回水温度，℃。