CN104832977A - 一种调节供热管道压力的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及调节供热管道压力的系统及方法，其将高温高压，路由距离长，大高差的供热管道根据标高分为若干管段，在需减压的某一或多个管段上均安装水轮机，且水轮机的入流管道与该管段的上游管道相连接，出流管与该管段的下游管道相连接；在与水轮机相对的另一管段上安装辅助水泵，且辅助水泵的入流管道与该另一管段的上游管道相连接，出流管与该另一管段的下游管道相连接；水轮机的转轴动力连接辅助水泵的转轴。本发明利用水轮机削减下游运行压力的同时，将势能转化为机械能，并驱动辅助水泵运作，不仅能大幅度提高供热管道压力调节的灵活性和供热管道的安全性与可及性，降低为了解决管道超压问题而增加的初投资和供热能耗，而且减少了一次网回水在运输过程中的电能消耗，达到了废能循环再利用和增加经济效益的目的。

Description

一种调节供热管道压力的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种管道压力调节系统及方法，具体涉及一种基于水轮机和水泵的调节供热管道压力的系统及方法，属于供热工程领域。

背景技术

随着热电联产的广泛利用，供热半径的逐步增大，一次供热管道经常会遇到大高差的问题。同时，一次供热管道也存在着高温、高压、路由距离长的特点。不仅如此，对于地势起伏不平的“山城”来说，仅市内就存在着大坡度、大高差的问题。当供热管道从高地势处向低地势处输送热水时，如果地势坡度过大，会导致低地势处出现压力过高甚至超压现象。目前，为了解决超压问题，一般会在地势居中的位置建立隔压换热站。由于多一级换热，对热量的输送又增加了一级阻力，为了能够达到同样的供热效果，就必须采取提高一次网供水温度等手段，不仅加大了初投资，还加大了运行成本。对于路由复杂的长输管道来说，可能需要设置更多级的隔压换热站才能将高温水顺利输送到市内，此时，就会导致成本太高和由于隔压换热导致的温度损失过大而使得方案变得不可行。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于水轮机和水泵的调节供热管道压力的系统及方法，以针对于具有高温高压，路由距离长，大高差的供热管道，使供热管道更具灵活性、安全性、可及性和经济性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种调节供热管道压力的系统，其特征在于，该系统包括水轮机和辅助水泵，所述水轮机设置在需减压的一次网供水干管和/或一次网回水干管上，且所述水轮机的入流管道与一次网供水干管和/或一次网回水干管的上游管道相连接，出流管与一次网供水干管和/或一次网回水干管的下游管道相连接；所述辅助水泵设置在与所述水轮机位置相对应的一次网回水干管和/或一次网供水干管上，且所述辅助水泵的入流管道与一次网回水干管和/或一次网供水干管的上游管道相连接，出流管与一次网回水干管和/或一次网供水干管的下游管道相连接；所述水轮机的转轴动力连接所述辅助水泵的转轴；还包括动力水泵和定压装置，所述动力水泵串联在所述辅助水泵下游的一次网回水干管和/或一次网供水干管上，并在位于所述辅助水泵上游和所述动力水泵下游的一次网回水干管和/或一次网供水干管上分别设置第一截止阀和第二截止阀；同时，在位于所述水轮机上游和下游的一次网供水干管和/或一次网回水干管上分别设置有第三截止阀和第四截止阀；所述动力水泵和第二截止阀之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管通过第一旁通管连接所述水轮机和第三截止阀之间的一次网供水干管和/或一次网回水干管，所述辅助水泵和第一截止阀之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管通过第二旁通管连接所述水轮机和第四截止阀之间的一次网供水干管和/或一次网回水干管，在所述第一旁通管和第二旁通管上分别设置有第五截止阀和第六截止阀；所述定压装置并联所述第一旁通管以及所述动力水泵和第二截止阀之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管；在所述水轮机两侧的一次网供水干管和/或一次网回水干管上还并联有第三旁通管，所述第三旁通管上设置有旁通阀。

在一个优选的实施例中，所述水轮机的转轴通过联轴器/驱动轴/变速箱动力连接所述辅助水泵的转轴。

在一个优选的实施例中，在所述水轮机、辅助水泵和动力水泵上设置有反向运行灯。

在一个优选的实施例中，所述水轮机和辅助水泵设置两组以上。

一种利用上述系统来调节供热管道压力的方法，其包括以下步骤：

1)首先将高温高压，路由距离长，大高差的供热管道根据标高分为若干管段，然后在需减压的某一或多个管段上均安装水轮机，同时在与该管段相对应的另一管段上均安装辅助水泵，并将水轮机的转轴动力连接辅助水泵的转轴；然后在相应位置设置各截止阀、旁通管和定压装置；

2)在准备启动供暖的时候，首先将第一到第四截止阀关闭，第五、第六截止阀开启，旁通阀开启，以将每一段管段都用截止阀隔开；然后利用定压装置向不同管段分别注水定压，以避免水轮机下游的静压过高而超压；

3)在启动供暖的时候，首先缓慢启动动力水泵，当动力水泵完全启动以后，打开水轮机，缓慢关闭旁通阀，使水轮机两端的压差缓慢上升，水轮机负载缓慢增加，同时辅助水泵也缓慢启动；当旁通阀完全关闭，水轮机在设计工况下运作时，此时第一截止阀处与第二截止阀处的压力基本相等，第三截止阀处与第四截止阀处的压力基本相等，以使首尾相接的两个相邻管段对应点的压力基本相等；当各管段的压力调整完毕后，缓慢开启第一到第四截止阀，使各管段相连，再缓慢关闭第五、第六截止阀，最终形成大环路，完成供暖启动过程；

4)在供暖过程中，利用水轮机削减下游运行压力的同时，将势能转化为机械能以驱动辅助水泵运作；

5)在停止供暖的时候，首先缓慢打开第五、第六截止阀，开通自环路，再缓慢关闭第一到第四截止阀，使各管段断开；然后缓慢打开水轮机的旁通阀，使水轮机两端的压差缓慢下降，水轮机的负荷缓慢下降，同时辅助水泵也缓慢停止；当旁通阀完全打开时，水轮机和辅助水泵完全停止，关闭水轮机和辅助水泵；最后再缓慢停止动力水泵，完成供暖停止过程。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明将高温高压，路由距离长，大高差的供热管道根据标高分为若干管段，然后在需减压的某一或多个管段上均安装水轮机，在与水轮机相对且需增压的另一管段上安装辅助水泵，并将水轮机的转轴动力连接辅助水泵的转轴，利用水轮机削减下游运行压力的同时，将势能转化为机械能，并驱动辅助水泵运作，不仅减少了一次网回水在运输过程中的电能消耗，达到了废能循环再利用和增加经济效益的目的，而且降低为了解决管道超压问题而增加的初投资和供热能耗，大大提高长途输热的路由选择性和运输可及性，使得利用传统方法无法实现的路由变成可能。2、本发明将水轮机和辅助水泵所在管道通过旁通管相连通，并在适当位置处安装定压装置和多个截止阀，以将每一段管段都用截止阀隔开，在启动供暖和停止供暖的时候，通过开启/关闭相应的截止阀以及定压装置向不同管段分别注水定压，可以降低管道断面压力，大幅度提高了供热管道压力调节的灵活性和供热管道的安全性。综上所述，本发明能显著降低供热管道的运行压力，大大提高供热管道的安全性、灵活性及可及性，并充分回收了管道上的余压，为管网输送提供动力，既保证了供热运行安全，又达到了节能减排的效果，增加经济效益。

附图说明

图1是本发明系统中水轮机与辅助水泵的结构示意图；

图2为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的调节供热管道压力的系统包括水轮机1和辅助水泵2，水轮机1设置在需减压的一次网供水干管和/或一次网回水干管上，且水轮机1的入流管道与一次网供水干管和/或一次网回水干管的上游管道相连接，出流管与一次网供水干管和/或一次网回水干管的下游管道相连接。辅助水泵2设置在与水轮机1位置相对应的一次网回水干管和/或一次网供水干管上，且辅助水泵2的入流管道与一次网回水干管和/或一次网供水干管的上游管道相连接，出流管与一次网回水干管和/或一次网供水干管的下游管道相连接。水轮机1的转轴通过联轴器/驱动轴/变速箱3动力连接辅助水泵2的转轴。

如图2所示，本发明提供的调节供热管道压力的系统还包括一动力水泵4和一定压装置5，动力水泵4串联在辅助水泵3下游的一次网回水干管和/或一次网供水干管上，并在位于辅助水泵2上游和动力水泵4下游的一次网回水干管和/或一次网供水干管上分别设置截止阀6和截止阀8。同时，在位于水轮机1上游和下游的一次网供水干管和/或一次网回水干管上分别设置有截止阀7和截止阀9。动力水泵4和截止阀8之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管通过旁通管10连接水轮机1和截止阀7之间的一次网供水干管和/或一次网回水干管，辅助水泵2和截止阀6之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管通过旁通管11连接水轮机1和截止阀9之间的一次网供水干管和/或一次网回水干管，在旁通管10和旁通管11上分别设置有截止阀12和13。定压装置4并联旁通管10以及动力水泵4和截止阀8之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管。在水轮机1两侧的一次网供水干管和/或一次网回水干管上还并联有旁通管14，该旁通管14上设置有旁通阀15。

在上述实施例中，在水轮机1、辅助水泵2和动力水泵3上设置有反向运行灯等运行保护方式。

在上述实施例中，水轮机1和辅助水泵2可以设置两组以上，当一组出现故障时，则关闭该水轮机1前后的截止阀7、9，调节其他水轮机1或者调节旁通阀15辅助泄压保证系统的正常运行。同时切换辅助水泵2电源，通过电网向辅助水泵2供电。

基于上述实施例中提供的调节供热管道压力的系统，本发明还提出了一种调节供热管道压力的方法，其包括以下步骤：

1)首先将高温高压，路由距离长，大高差的供热管道(包括一次网回水干管和一次网供水干管)根据标高分为若干管段，然后在需减压的某一或多个管段上均安装一水轮机1，同时在与该管段相对应的另一管段上均安装一辅助水泵2，并将水轮机1的转轴通过联轴器/驱动轴/变速箱3动力连接辅助水泵2的转轴。然后在相应位置设置上述各截止阀、旁通管和定压装置5。

2)在准备启动供暖的时候，首先将截止阀6-9关闭，截止阀12、13开启，旁通阀15开启，以将每一段管段都用截止阀隔开；然后利用定压装置5向不同管段分别注水定压，从而不会导致水轮机1下游的静压过高而超压。

3)在启动供暖的时候，首先缓慢启动动力水泵4，当动力水泵4完全启动以后，打开水轮机1，缓慢关闭旁通阀15，使水轮机1两端的压差缓慢上升，水轮机1负载缓慢增加，同时辅助水泵2通过联轴器/驱动轴/变速箱3也缓慢启动。当旁通阀15完全关闭，水轮机1在设计工况下运作时，此时截止阀6处与截止阀8处的压力基本相等，截止阀7处与截止阀9处的压力基本相等，以使首尾相接的两个相邻管段对应点的压力基本相等。如果相差较大，可以通过微调截止阀6-9来进行调整。当各管段的压力调整完毕后，缓慢开启截止阀6-9，使各管段相连，再缓慢关闭截止阀12、13，最终形成大环路，完成供暖启动过程。

4)在供暖过程中，利用水轮机1削减下游运行压力的同时，将势能转化为机械能，并通过联轴器/驱动轴/变速箱3驱动辅助水泵2运作，减少了一次网回水在运输过程中的电能消耗，达到了废能循环再利用的目的。

5)在停止供暖的时候，首先缓慢打开截止阀12、13，开通自环路，再缓慢关闭截止阀6-9，使各管段断开。然后缓慢打开水轮机1的旁通阀15，使水轮机1两端的压差缓慢下降，水轮机1的负荷缓慢下降，同时辅助水泵2也缓慢停止。当旁通阀15完全打开时，水轮机1和辅助水泵2完全停止，关闭水轮机1和辅助水泵2。最后再缓慢停止动力水泵4，完成供暖停止过程。

上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种调节供热管道压力的系统，其特征在于，该系统包括水轮机和辅助水泵，所述水轮机设置在需减压的一次网供水干管和/或一次网回水干管上，且所述水轮机的入流管道与一次网供水干管和/或一次网回水干管的上游管道相连接，出流管与一次网供水干管和/或一次网回水干管的下游管道相连接；所述辅助水泵设置在与所述水轮机位置相对应的一次网回水干管和/或一次网供水干管上，且所述辅助水泵的入流管道与一次网回水干管和/或一次网供水干管的上游管道相连接，出流管与一次网回水干管和/或一次网供水干管的下游管道相连接；所述水轮机的转轴动力连接所述辅助水泵的转轴；

还包括动力水泵和定压装置，所述动力水泵串联在所述辅助水泵下游的一次网回水干管和/或一次网供水干管上，并在位于所述辅助水泵上游和所述动力水泵下游的一次网回水干管和/或一次网供水干管上分别设置第一截止阀和第二截止阀；同时，在位于所述水轮机上游和下游的一次网供水干管和/或一次网回水干管上分别设置有第三截止阀和第四截止阀；所述动力水泵和第二截止阀之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管通过第一旁通管连接所述水轮机和第三截止阀之间的一次网供水干管和/或一次网回水干管，所述辅助水泵和第一截止阀之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管通过第二旁通管连接所述水轮机和第四截止阀之间的一次网供水干管和/或一次网回水干管，在所述第一旁通管和第二旁通管上分别设置有第五截止阀和第六截止阀；所述定压装置并联所述第一旁通管以及所述动力水泵和第二截止阀之间的一次网回水干管和/或一次网供水干管；在所述水轮机两侧的一次网供水干管和/或一次网回水干管上还并联有第三旁通管，所述第三旁通管上设置有旁通阀。

2.如权利要求1所述的一种调节供热管道压力的系统，其特征在于，所述水轮机的转轴通过联轴器/驱动轴/变速箱动力连接所述辅助水泵的转轴。

3.如权利要求1所述的一种调节供热管道压力的系统，其特征在于，在所述水轮机、辅助水泵和动力水泵上设置有反向运行灯。

4.如权利要求2所述的一种调节供热管道压力的系统，其特征在于，在所述水轮机、辅助水泵和动力水泵上设置有反向运行灯。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种调节供热管道压力的系统，其特征在于，所述水轮机和辅助水泵设置两组以上。

6.一种利用如权利要求1到5任一项所述系统来调节供热管道压力的方法，其包括以下步骤：

1)首先将高温高压，路由距离长，大高差的供热管道根据标高分为若干管段，然后在需减压的某一或多个管段上均安装水轮机，同时在与该管段相对应的另一管段上均安装辅助水泵，并将水轮机的转轴动力连接辅助水泵的转轴；然后在相应位置设置各截止阀、旁通管和定压装置；

2)在准备启动供暖的时候，首先将第一到第四截止阀关闭，第五、第六截止阀开启，旁通阀开启，以将每一段管段都用截止阀隔开；然后利用定压装置向不同管段分别注水定压，以避免水轮机下游的静压过高而超压；

3)在启动供暖的时候，首先缓慢启动动力水泵，当动力水泵完全启动以后，打开水轮机，缓慢关闭旁通阀，使水轮机两端的压差缓慢上升，水轮机负载缓慢增加，同时辅助水泵也缓慢启动；当旁通阀完全关闭，水轮机在设计工况下运作时，此时第一截止阀处与第二截止阀处的压力基本相等，第三截止阀处与第四截止阀处的压力基本相等，以使首尾相接的两个相邻管段对应点的压力基本相等；当各管段的压力调整完毕后，缓慢开启第一到第四截止阀，使各管段相连，再缓慢关闭第五、第六截止阀，最终形成大环路，完成供暖启动过程；

4)在供暖过程中，利用水轮机削减下游运行压力的同时，将势能转化为机械能以驱动辅助水泵运作；

5)在停止供暖的时候，首先缓慢打开第五、第六截止阀，开通自环路，再缓慢关闭第一到第四截止阀，使各管段断开；然后缓慢打开水轮机的旁通阀，使水轮机两端的压差缓慢下降，水轮机的负荷缓慢下降，同时辅助水泵也缓慢停止；当旁通阀完全打开时，水轮机和辅助水泵完全停止，关闭水轮机和辅助水泵；最后再缓慢停止动力水泵，完成供暖停止过程。