CN109140234A - 一种供热蒸汽管网的优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热蒸汽管网的优化方法及装置，属于供热技术领域。优化方法包括：将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个管段的压力数据和温度数据，压力数据包括管段的始端压力和末端压力，温度数据包括管段的始端温度和末端温度；根据每个管段的压力数据和温度数据，在蒸汽管网中确定疏水管段，疏水管段为蒸汽管网中出现疏水现象的管段；在疏水管段的始端和蒸汽管网的热源之间确定安装位置，安装位置用于安装蒸汽减压阀。本发明提高了供热蒸汽管网的供热效率。

Description

一种供热蒸汽管网的优化方法及装置

技术领域

本发明属于供热技术领域，特别涉及一种供热蒸汽管网的优化方法及装置。

背景技术

供热蒸汽管网是一种用于将热源位置的蒸汽输送至各个用户(蒸汽输出位置)的管道网络。

由于蒸汽在管网内输送的过程中，随着输送距离的增大，会出现蒸汽压降和温降的问题，所以大量的蒸汽将在管网中凝结成冷凝水被排出(疏水现象)，使得管网的疏水量过大，从而导致管网的供热效率较低。

为了解决上述问题，现在通常采用提高管网的保温性能方法，即采用保温效果更好的管道材料，或者采取保温效果更好的施工工艺。或者是通过调整供热蒸汽管网走向、采取合理的管系补偿方式的方法。然而，上述方法均会导致供热蒸汽管网的造价昂贵。

发明内容

本发明实施例提供了一种供热蒸汽管网的优化方法及装置，可以降低供热蒸汽管网的疏水量。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种供热蒸汽管网的优化方法，所述优化方法包括：

将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据，所述压力数据包括所述管段的始端压力和末端压力，所述温度数据包括所述管段的始端温度和末端温度；

根据每个所述管段的所述压力数据和所述温度数据，在所述蒸汽管网中确定疏水管段，所述疏水管段为所述蒸汽管网中出现疏水现象的管段；

在所述疏水管段的始端和所述蒸汽管网的热源之间确定安装位置，所述安装位置用于安装蒸汽减压阀。

进一步地，所述将供热蒸汽管网分为多个管段，包括：

确定所述供热蒸汽管网的热源位置和蒸汽输出位置；

将所述热源位置、所述蒸汽输出位置、所述蒸汽管网中各个管道之间的交点设为管段节点；

将两个相邻所述管段节点之间的管路设为一个管段。

进一步地，所述计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据，包括：

获取每个所述管段的流量、管段规格和管段长度，获取第一管段的始端压力和始端温度，所述第一管段为以所述热源位置为始端的管段；

根据所述管段的流量、管段规格、管段长度、所述第一管段的始端压力和始端温度，计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据。

进一步地，所述在所述疏水管段的始端和所述蒸汽管网的热源之间确定安装位置，包括：

将所述安装位置与所述疏水管段的始端之间间隔安装距离，所述安装距离根据所述疏水管段的始端和所述热源之间的间距确定。

进一步地，所述优化方法还包括：

在设置所述蒸汽减压阀之后，计算各个所述管段的流速；

判断各个所述管段的流速是否超过设定流速，如果所述管段的流速超过所述设定流速，则增大流速超过所述设定流速的所述管段的管径。

进一步地，所述优化方法还包括：

在安装所述蒸汽减压阀后，判断所述供热蒸汽管网中是否存在疏水管段，如果所述供热蒸汽管网中存在所述疏水管段，则在所述疏水管段设置加热装置。

进一步地，所述加热装置通过电加热的方式加热所述疏水管段。

进一步地，所述加热装置通过电伴热的方式加热所述疏水管段。

另一方法，本发明实施例提供了一种供热蒸汽管网的优化装置，所述优化装置包括：

第一计算模块，用于将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据，所述压力数据包括所述管段的始端压力和末端压力，所述温度数据包括所述管段的始端温度和末端温度；

管段确定模块，用于根据每个所述管段的所述压力数据和所述温度数据，在所述蒸汽管网中确定疏水管段，所述疏水管段为所述蒸汽管网中出现疏水现象的管段；

减压阀确定模块，用于在所述疏水管段的始端和所述蒸汽管网的热源之间确定安装位置，所述安装位置用于安装蒸汽减压阀。

在本发明的一种实现方式中，所述优化装置还包括：

第二计算模块，用于计算各个所述管段的流速；

流速判断模块，用于判断各个所述管段的流速是否超过设定流速，如果所述管段的流速超过所述设定流速，则增大流速超过所述设定流速的所述管段的管径。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在通过本发明实施例所提供的优化方法设计供热蒸汽管网时，首先将供热蒸汽管网分为多个管段，并计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据，然后根据每个所述管段的所述压力数据和所述温度数据，在所述蒸汽管网中确定疏水管段，最后在疏水管段的始端与热源之间安装蒸汽减压阀，从而在保持蒸汽温度的情况下，降低了蒸汽经过疏水管段时的压力，进而避免了蒸汽在管网中凝结成冷凝水，降低了管网的疏水量，提高了管网的供热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种供热蒸汽管网的优化方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种供热蒸汽管网的优化方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种管网分布图；

图4是本发明实施例提供的另一种管网分布图；

图5是本发明实施例提供的一种供热蒸汽管网的优化装置的框架图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种供热蒸汽管网的优化方法，如图1所示，该优化方法包括：

步骤101：将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个管段的压力数据和温度数据，压力数据包括管段的始端压力和末端压力，温度数据包括管段的始端温度和末端温度。

在上述实现方式中，管段的压力数据和温度数据可以根据《动力管道设计手册》(机械工业出版社，《动力管道设计手册》编写组编)第5章中的内容计算得到。

步骤102：根据每个管段的压力数据和温度数据，在蒸汽管网中确定疏水管段，疏水管段为蒸汽管网中出现疏水现象的管段。

需要说明的是，现有一种《饱和蒸汽压力与温度对照表》，其中描述了各种压力下的蒸汽所对应的饱和温度，当在某一压力下，如果蒸汽的温度低于饱和温度，则蒸汽将凝结为冷凝水。在供热蒸汽管道中，热源输出饱和蒸汽，随着饱和蒸汽在管网中传输，饱和蒸汽的压力和温度会不断下降。当饱和蒸汽传输到某一管段时，饱和蒸汽的温度下降到比该温度对应的压力(参照《饱和蒸汽压力与温度对照表》得到)下的饱和蒸汽温度更低时，饱和蒸汽开始凝结为冷凝水(出现疏水现象)，那么该管段即为疏水管段。

步骤103：在疏水管段的始端和蒸汽管网的热源之间确定安装位置，安装位置用于安装蒸汽减压阀，蒸汽减压阀用于降低疏水管段的压力。

在通过本发明实施例所提供的优化方法设计供热蒸汽管网时，首先将供热蒸汽管网分为多个管段，并计算得到每个管段的压力数据和温度数据，然后根据每个管段的压力数据和温度数据，在蒸汽管网中确定疏水管段，最后在疏水管段的始端与热源之间安装蒸汽减压阀，从而在保持蒸汽温度的情况下，降低了蒸汽经过疏水管段时的压力，进而避免了蒸汽在管网中凝结成冷凝水，降低了管网的疏水量，提高了管网的供热效率。

图2为本发明实施例提供的另一种供热蒸汽管网的优化方法，结合图2，该优化方法包括：

步骤201：将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个管段的压力数据和温度数据，压力数据包括管段的始端压力和末端压力，温度数据包括管段的始端温度和末端温度。

可选地，管段的划分可以通过以下步骤实现：

首先，确定供热蒸汽管网的热源位置和蒸汽输出位置(用户位置)。

然后，将热源位置、蒸汽输出位置、蒸汽管网中各个管道之间的交点设为管段节点。

最后，将两个相邻管段节点之间的管路设为一个管段。

可选的，每个管段的压力数据和温度数据可以根据以下步骤计算得到：

首先，获取每个管段的流量、管段规格和管段长度，获取第一管段的始端压力和始端温度，第一管段为以热源位置为始端的管段。

然后，根据管段的流量、管段规格、管段长度、第一管段的始端压力和始端温度，通过《动力管道设计手册》(机械工业出版社，《动力管道设计手册》编写组编)第5章中的内容，计算得到每个管段的压力数据和温度数据。

步骤202：根据每个管段的压力数据和温度数据，在蒸汽管网中确定疏水管段，疏水管段为蒸汽管网中出现疏水现象的管段。

需要说明的是，疏水管段的确定方法与步骤102中相同，在此不再赘述。

步骤203：判断疏水管段的末端与最近的蒸汽输出位置之间的距离是否小于设定距离，如果疏水管段的末端与最近的蒸汽输出位置之间的距离小于设定距离，则在疏水管段设置加热装置；如果疏水管段的末端与最近的蒸汽输出位置之间的距离不小于设定距离，则执行步骤204。

在上述实现方式中，如果疏水管段的末端与用户位置之间的距离小于设定距离，则表示即使在步骤204中设置了蒸汽减压阀，蒸汽减压阀也无法及时将蒸汽压力降低，无法达到降低疏水量的作用，因此采用设置加热装置的方法，及时提高蒸汽的温度，以降低疏水量。

可选地，加热装置通过电加热或者电伴热的方式加热疏水管段。

步骤204：在疏水管段的始端和蒸汽管网的热源之间确定安装位置，安装位置用于安装蒸汽减压阀，蒸汽减压阀用于降低疏水管段的压力。

可选地，将安装位置与疏水管段的始端之间间隔安装距离，安装距离根据疏水管段的始端和热源之间的间距确定。

在上述实现方式中，安装距离可以与疏水管段的始端和热源之间的间距成正相关关系，即疏水管段的始端和热源之间的间距越大，安装距离则越大。

步骤205：计算各个管段的流速，判断各个管段的流速是否超过设定流速，如果管段的流速超过设定流速，则增大流速超过设定流速的管段的管径。

需要说明的是，管段的流速指的是该管段中蒸汽的流速，各个管段的流速均可以通过《动力管道设计手册》(机械工业出版社，《动力管道设计手册》编写组编)第5章中的内容计算得到，设定流速可以人为设定。

在上述实现方式中，根据伯努利原理，当蒸汽经过蒸汽减压阀减压后，其流速会增大，所以适当增加管段的管径，能够有效的减轻高速流动的蒸汽对管段内壁的冲刷，提高管段的使用寿命。

可选地，判断供热蒸汽管网中是否存在疏水管段，如果供热蒸汽管网中存在疏水管段，则在疏水管段设置加热装置。

这样，可以进一步地消除疏水管段。

下面以广东省佛山市某供热蒸汽管网为例，对本发明实施例所提供的另一种供热蒸汽管网的优化方法做进一步的描述：

在执行步骤201和步骤202后，得到表1和如图3所示的管网分布图。

其中，节点0为热源位置，方框表示蒸汽输出位置。管段、额定流量、同时使用系数、流量、管道规格、长度、0-a管段的始端压力和始端温度，均为已知数据，平均流速、平均压损、平均温降、疏水量、0-a管段的末端压力和末端温度、其他管段的始端压力、始端温度、末端压力、末端温度，均可以通过步骤201计算得到。

由表1可以看出，该供热蒸汽管网中存在疏水管段(云线中框出的部分管段)，因此执行步骤203和步骤204，在节点f、h、6附近设置了蒸汽减压阀，再次执行步骤201和202，并得到表2和图4所示的管网分布图。

由表2可以看出，经过优化，该供热蒸汽管网中已经不存在疏水管段，其供热效率得到了提高。

然而，执行步骤205后发现，供热蒸汽管网的流速过快，因此适量增大部分管段的管径，再次执行步骤201和步骤202，得到表3。

由表3可以看到，该供热蒸汽管网无疏水管段，且流速正常，即完成对该供热蒸汽管网的优化。

图5为本发明实施例所提供的一种供热蒸汽管网的优化装置的框架图，结合图5，在本实施例中，该优化装置包括：

第一计算模块100，用于将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个管段的压力数据和温度数据，压力数据包括管段的始端压力和末端压力，温度数据包括管段的始端温度和末端温度。

管段确定模块200，用于根据每个管段的压力数据和温度数据，在蒸汽管网中确定疏水管段，疏水管段为蒸汽管网中出现疏水现象的管段。

减压阀确定模块300，用于在疏水管段的始端和蒸汽管网的热源之间确定安装位置，安装位置用于安装蒸汽减压阀。

具体地，优化装置还包括：

第二计算模块400，用于计算各个管段的流速。

流速判断模块500，用于判断各个管段的流速是否超过设定流速，如果管段的流速超过设定流速，则增大流速超过设定流速的管段的管径。

在通过本发明实施例所提供的优化装置设计供热蒸汽管网时，首先将供热蒸汽管网分为多个管段，并计算得到每个管段的压力数据和温度数据，然后根据每个管段的压力数据和温度数据，在蒸汽管网中确定疏水管段，最后在疏水管段的始端与热源之间安装蒸汽减压阀，从而在保持蒸汽温度的情况下，降低了蒸汽经过疏水管段时的压力，进而避免了蒸汽在管网中凝结成冷凝水，降低了管网的疏水量，提高了管网的供热效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供热蒸汽管网的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：

将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据，所述压力数据包括所述管段的始端压力和末端压力，所述温度数据包括所述管段的始端温度和末端温度；

根据每个所述管段的所述压力数据和所述温度数据，在所述蒸汽管网中确定疏水管段，所述疏水管段为所述蒸汽管网中出现疏水现象的管段；

在所述疏水管段的始端和所述蒸汽管网的热源之间确定安装位置，所述安装位置用于安装蒸汽减压阀。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述将供热蒸汽管网分为多个管段，包括：

确定所述供热蒸汽管网的热源位置和蒸汽输出位置；

将所述热源位置、所述蒸汽输出位置、所述蒸汽管网中各个管道之间的交点设为管段节点；

将两个相邻所述管段节点之间的管路设为一个管段。

3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据，包括：

获取每个所述管段的流量、管段规格和管段长度，获取第一管段的始端压力和始端温度，所述第一管段为以所述热源位置为始端的管段；

根据所述管段的流量、管段规格、管段长度、所述第一管段的始端压力和始端温度，计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据。

4.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述在所述疏水管段的始端和所述蒸汽管网的热源之间确定安装位置，包括：

将所述安装位置与所述疏水管段的始端之间间隔安装距离，所述安装距离根据所述疏水管段的始端和所述热源之间的间距确定。

5.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述优化方法还包括：

在设置所述蒸汽减压阀之后，计算各个所述管段的流速；

判断各个所述管段的流速是否超过设定流速，如果所述管段的流速超过所述设定流速，则增大流速超过所述设定流速的所述管段的管径。

6.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述优化方法还包括：

在安装所述蒸汽减压阀后，判断所述供热蒸汽管网中是否存在疏水管段，如果所述供热蒸汽管网中存在所述疏水管段，则在所述疏水管段设置加热装置。

7.根据权利要求6所述的优化方法，其特征在于，所述加热装置通过电加热的方式加热所述疏水管段。

8.根据权利要求6所述的优化方法，其特征在于，所述加热装置通过电伴热的方式加热所述疏水管段。

9.一种供热蒸汽管网的优化装置，其特征在于，所述优化装置包括：

第一计算模块，用于将供热蒸汽管网分为多个管段，计算得到每个所述管段的压力数据和温度数据，所述压力数据包括所述管段的始端压力和末端压力，所述温度数据包括所述管段的始端温度和末端温度；

管段确定模块，用于根据每个所述管段的所述压力数据和所述温度数据，在所述蒸汽管网中确定疏水管段，所述疏水管段为所述蒸汽管网中出现疏水现象的管段；

减压阀确定模块，用于在所述疏水管段的始端和所述蒸汽管网的热源之间确定安装位置，所述安装位置用于安装蒸汽减压阀。

10.根据权利要求9所述的优化装置，其特征在于，所述优化装置还包括：

第二计算模块，用于计算各个所述管段的流速；

流速判断模块，用于判断各个所述管段的流速是否超过设定流速，如果所述管段的流速超过所述设定流速，则增大流速超过所述设定流速的所述管段的管径。