CN114251716A - 一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法和系统 - Google Patents

一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法和系统，方法包括以下步骤：采用供热管网实验装置模拟供热管网；在所述实验装置中，热用户对应的管道上安装待确定调节参数的调节阀门；根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数；根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度；基于所述各节点温度计算热用户室温；在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度；根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组。

Description

一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法和系统
技术领域
本发明涉及供热管网技术领域，尤其涉及一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法和系统。
背景技术
随着城镇供热面积的不断扩大，对于热网而言，最初设计阶段的单一热源已不能满足供热需求，为充分利用原有热网，多采用在原有热网基础上新增热源或管网，由此多热源、环状管网已成为供热管网的常见系统形式。当供热管网的结构改变时，热网原有的运行工况必然发生改变，系统的平衡状态被破坏，此时若不改变系统的运行策略，将不能满足用户的用热需求，热量分配失衡，供热质量下降。
运行人员为改善热网的失衡状况，通常采用在用户热力入口管道上安装调节阀的方式，通过调节阀门的局部阻力实现热量的均匀分配。但由于阀门的特性曲线均在特定条件下测得，测试条件与热网的运行特性存在差异，在实际热网中，调节阀的特性曲线发生了偏移，由于不了解热网实际的运行工况，此时仍然按照阀门产品说明书给定的特性曲线进行调节往往无法实现设定目标。目前尚无对阀门特征曲线的参数的进行确定的方法。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法和系统，用以解决目前尚无对阀门特征曲线的参数的进行确定的方法的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法，包括以下步骤：
采用供热管网实验装置模拟供热管网；在所述实验装置中，热用户对应的管道上安装待确定调节参数的调节阀门；根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数；
根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度；基于所述各节点温度计算热用户室温；在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度；
根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组。
上述技术方案的有益效果如下：通过采用实验装置模拟热网，在不同组的调节参数下，对热网进行调节达到目标温度，根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组，从而快速确定阀门最优的参数组合，在实际对热网进行调节时，可根据确定的最优参数组合对阀门进行调节，使结果更加准确，进而使得实际热网能够快速达到热平衡，减少调节时间，提高工作效率。
基于上述方法的进一步改进，根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度，包括：
根据以下公式计算管道出口温度矩阵Tc：
M＝(A2·Gc·A2 T)-1·A1·Gc
N＝Gc·A2 T·M-Gc-H·A2 T·M
Tc＝N-1·(α·Gc·L-H·Tw-Trg)
根据管道出口温度计算管网各节点温度
T＝M·Tc
其中，A1表示供热管网的上关联矩阵，A2表示供热管网的下关联矩阵，Gc表示管道热容量对角矩阵，H表示热用户特性参数的对角矩阵，α表示管道温降系数对角矩阵，L表示管道的长度矩阵，Tw表示室外温度矩阵，T表示管网节点温度矩阵，Trg表示热源供水温度。
上述技术方案的有益效果如下：通过基于图论可以快速计算热网拓扑图中节点的温度，计算简单，便于实施。
基于上述方法的进一步改进，基于所述节点温度计算热用户室温，包括：
根据公式
Figure BDA0003442176430000031
计算热用户i的室温，其中，εi为热用户i的散热器有效系数，Wsi为热用户i散热器的热容量，tw为室外温度，qVi为热用户i供暖体积热指标，tgi为热用户i的供水温度。
上述技术方案的有益效果如下：通过基于节点的温度，根据热平衡方程可以快速的计算热用户的室温，方法简单，便于实施。
基于上述方法的进一步改进，在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度，包括：
S201、根据热用户的室温和目标温度计算热用户的平均室温偏
Figure BDA0003442176430000032
其中，Tln表示目标温度，ti表示热用户i的室温计算值；根据所述平均室温偏差确定待调节热用户；
S202、根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度；
S203、基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，若所有热用户的室温达到目标温度，调节结束；否则返回S201。
上述技术方案的有益效果如下：通过根据热用户的平均室温偏差可快速确定待调节用户。采用热用户的供回水温度作为调节依据，数据获取简单，便于实施。根据热用户供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和依据的调节参数可快速调节阀门，方法简单，便于实施。
基于上述方法的进一步改进，根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度，包括：
根据公式
Figure BDA0003442176430000041
计算待调节热用户的供回水平均温度tpi；
根据以下公式计算所有热用户的平均供回水温度均值trp：
Figure BDA0003442176430000042
Figure BDA0003442176430000043
根据以下公式计算待调节热用户的目标供回水平均温度Tpi：
Tpi＝trp+Δtpi
Δtpi＝(trp+△tri)-tpi
其中，tgi表示热用户i的供水温度，thi表示热用户i的回水温度，ζi表示热用户i的供热面积，ln表示热用户数量。
上述技术方案的有益效果如下：通过根据热用户的特性和供、回水温度可快速计算目供回水平均温度，计算简单便于实施。
基于上述方法的进一步改进，基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，包括：
根据公式Ki'＝Ki-(tpi-Tpi)Kp计算待调节热用户的调节阀门的开度，其中，tpi表示待调节热用户i的供回水平均温度，Tpi表示待调节热用户的目标供回水平均温度，Ki表示待调节热用户i的调节阀门的当前开度，Ki'表示待调节热用户i的调节阀门的目标开度，Kp表示调节阀门当前开度下的调节参数。
上述技术方案的有益效果如下：根据待调节热用户的供回水平均温度和目标供回水平均温度，可以快速的计算出调节阀门的开度，计算简单，便于实施。
基于上述方法的进一步改进，根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组，包括：
根据以下公式计算不同组调节参数的调节性能：
Figure BDA0003442176430000051
Figure BDA0003442176430000052
Y值最小的一组调节参数为所述最优调节参数组；
其中，
Figure BDA0003442176430000053
表示调节结束后热用户的平均室温，ln表示热用户数量，max(ti)为室温最高值，min(ti)为室温最低值，time为调节次数，Y表示调节性能，
Figure BDA0003442176430000061
分别为调节次数和室温均匀性的权重系数。
上述技术方案的有益效果如下：通过根据调节次数和热用户温度的分布均匀性，从而可以更加客观准确的确定调节参数，通过选取最优的调节参数组，从而使得在实际热网调节时按照该参数组合可以快速准确的进行阀门调节，提高工作效率。
另一方面，本发明实施例提供了一种供热管网调节阀门的调节参数确定系统，包括以下模块：
供热管网实验装置，所述供热管网实验装置用于模拟供热管网；所述实验装置的热用户对应的管道上安装有待确定调节参数的调节阀门；根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数；
阀门调节模块，用于根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度；基于所述各节点温度计算热用户室温；在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度；
参数确定模块，用于根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组。
优选的，阀门调节模块在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度，包括：
S201、根据热用户的室温和目标温度计算热用户的平均室温偏
Figure BDA0003442176430000062
其中，Tln表示目标温度，ti表示热用户i的室温计算值；根据所述平均室温偏差确定待调节热用户；
S202、根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度；
S203、基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，若所有热用户的室温达到目标温度，调节结束；否则返回S201。
优选的，参数确定模块根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组，包括：
根据以下公式计算不同组调节参数的调节性能：
Figure BDA0003442176430000071
Figure BDA0003442176430000072
Y值最小的一组调节参数为所述最优调节参数组；
其中，
Figure BDA0003442176430000073
表示调节结束后热用户的平均室温，ln表示热用户数量，max(ti)为室温最高值，min(ti)为室温最低值，time为调节次数，Y表示调节性能，
Figure BDA0003442176430000074
分别为调节次数和室温均匀性的权重系数。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的实施例的供热管网调节阀门的调节参数确定方法的流程图；
图2为本发明的实施例的供热管网调节阀门的调节参数确定系统的框图；
图3为阀门流量特性曲线图；
图4为本发明的实施例的热网的拓扑结构图；
图5为本发明的实施例节点的热平衡示意图；
图6为本发明的实施例管道的热平衡示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
随着城镇供热面积的不断扩大，对于热网而言，最初设计阶段的单一热源已不能满足供热需求，为充分利用原有热网，多采用在原有热网基础上新增热源或管网，由此多热源、环状管网已成为供热管网的常见系统形式。当供热管网的结构改变时，热网原有的运行工况必然发生改变，系统的平衡状态被破坏，此时若不改变系统的运行策略，将不能满足用户的用热需求，热量分配失衡，供热质量下降。
运行人员为改善热网的失衡状况，通常采用在用户热力入口管道上安装调节阀的方式，通过调节阀门的局部阻力实现热量的均匀分配。
阀门流量特性可定义为：被控介质流过阀门的相对流量，与阀门的相对开(相对位移)度的关系称为调节阀的流量特性。一般来说分为直线、等百分比(对数)、抛物线及快开四种类型的特性曲线，如图3所示。流量特性是调节阀的一种重要技术指标和参数。但由于阀门的特性曲线均在特定条件下测得，测试条件与热网的运行特性存在差异，在实际热网中，调节阀的特性曲线发生了偏移，由于不了解热网实际的运行工况，此时仍然按照阀门产品说明书给定的特性曲线进行调节往往无法实现设定目标。目前尚无对阀门特征曲线的参数的进行确定的方法。
同时，虽然阀门特性曲线在设计条件下是确定的曲线，但实际工程中阀门开度和流量关系并非完全遵照设计的曲线，例如供热官网常用的等百分比阀特性的阀门，在实际管网中阀门特性曲线接近抛物线或线性特性，在阀门开度较大时，流量变化率相对较小，阀门开度小时，流量变化率相对较大，在不同的开度下，阀门参数是不同的。
方法实施例
基于此，本发明的一个具体实施例，公开了一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法，如图1所示，方法包括以下步骤：
S1、采用供热管网实验装置模拟供热管网；在所述实验装置中，热用户对应的管道上安装待确定调节参数的调节阀门；根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数；
S2、根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度；基于所述各节点温度计算热用户室温；在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度；
S3、根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组。
通过采用实验装置模拟实际供热管网，在不同组的调节参数下调节阀门使温度达到目标温度，根据不同组调节参数下的调节次数和温度分布规律从而确定调节阀门的最优参数组，在对实际进行调节时可以依据确定的最优参数组调节阀门，从而可以按照阀门的实际特性曲线对热网进行调节，使得热网可以快速达到热平衡。方法简单，便于实施。
具体的，在步骤S1中，采用供热管网实验装置模拟供热管网时，采用PPR热熔管作为实验装置的供热管道，在管道上安装球阀，采用球阀模拟管网中的热用户，通过调节球阀模拟实际管道的阻力，在实验装置中采用循环水泵模拟实验热网中的热源。实验装置中管道的结构和实际热网结构相同，管道长度为实际热网的管道长度的成比例缩小长度，实验装置中管道的流量和热网的设计流量相同，从而确保实验装置能够模拟实际热网。在热用户对应的管道上安装待确定调节参数的调节阀门。
根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数。实施时，示例性的，将阀门开度分为三段，如80％～100％、40％～80％，20％～40％，20％为阀门开度的下限值，每个分段对应不同的调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数。需要确定最优的参数组合，使得阀门具最佳的调节性能。
搭建好实验装置进行实际热网的模拟后，根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度。
具体的，首先根据热网的实际管道走向绘制热网的拓扑结构，在拓扑图中标记管道和节点，其中，热网的管道数量记为b，管道的分支处(三通)为节点，数量为n+1，将定压点单独标记为一个节点，总节点数量为，如图4中的n0。示例性的，拓扑图如图4所示。
热网所对应的基本关联矩阵A(n×b)中元素aij按下列规则确定：
Figure BDA0003442176430000111
将基本关联矩阵A中取值为-1的元素取为1，其余元素取为0，将该矩阵记为上关联矩阵A1，上关联矩阵表示节点流入管道的集合；将基本关联矩阵A中取值为1的元素取为1，其余元素取为0，将该矩阵记为下关联矩阵A2，下关联矩阵表示节点流出管道的集合。
建立节点的热平衡方程
如图5所示，根据能量守恒原理，流入节点的流体热量等于流出节点的流体热量，即
Figure BDA0003442176430000112
其中，
Figure BDA0003442176430000113
表示管道i的热容量，Tci表示流入节点j的管道i的出口温度，Tj表示节点j的温度；
节点的温度与其流向管道的管道入口温度相同，即
Tj＝Tini (2)
其中，Tini表示节点j流向的管道i的管道入口温度；
因此，得到热网节点的热平衡方程为：
A1·Gc·Tc＝A2·Gc·A2 T·T (3)
公式左侧表示流入节点的热量，公式右侧表示流出节点的热量，其中，T表示节点Tj组成的温度矩阵n×1维，Tc表示管道出口温度矩阵，b×1维，Gc表示管道热容量Gci组成的对角矩阵，b×b维，Gci＝cGi，c表示流体热容，Gi表示管道i的流量。
根据公式(3)得到节点的温度表达式为：
T＝M·Tc (4)
其中，M＝(A2·Gc·A2 T)-1·A1·Gc
建立管道的热平衡方程
如图6所示，当两节点之间为管道时，热平衡方程为：
Figure BDA0003442176430000121
其中，αi表示管道i的温降系数，℃/m，Li表示管道i的管长，Tini表示管道i的入口温度。
当两节点之间为热用户时，热平衡方程为：
Figure BDA0003442176430000122
式中hi为管道i对应的热用户的用户特性参数，hi表示热用户特性参数，tw表示室外温度，
Figure BDA0003442176430000123
εi为热用户的散热器有效系数,qVi为用户供暖体积热指标。
当两节点之间为热源时，热平衡方程为：
Figure BDA0003442176430000124
其中，Trg表示热源供水温度或热源所在管道出口节点温度。
将三种管道模型合并处理，即将公式(5)、(6)、(7)合并，得到管道热平衡方程如下：
Gc·Trg+Gc·A2 T·T＝Gc·Tc+H·(A2 T·T-Tw)+α·Gc·L (8)
其中，Trg＝[Trg；0；…；0],b×1维，除热源所在的管道外，其余元素均为0；Tw＝[Tw；Tw；…；Tw],b×1维；α表示由管道温降系数αi组成的对角矩阵，bxb维；L表示管长Li表组成的矩阵，L＝[L1；L2；…；Lb]，b×1维；H为热用户的用户特性参数向量hi组成对角矩阵，b×b维，h＝[h1；h2；…；hb]，b×1维，除热用户所在的管道外，其余元素均为0。
将公式(4)代入公式(8)。可得到管道的出口温度Tc:
Tc＝N-1·(α·Gc·L-H·Tw-Trg) (9)
N＝Gc·A2 T·M-Gc-H·A2 T·M
其中，L表示管道的长度矩阵，Tw表示室外温度矩阵。
根据公式(4)和公式(9)计算得到热网各节点温度。
即，根据实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度，包括：根据以下公式计算管道出口温度矩阵Tc：
M＝(A2·Gc·A2 T)-1·A1·Gc
N＝Gc·A2 T·M-Gc-H·A2 T·M
Tc＝N-1·(α·Gc·L-H·Tw-Trg)
根据管道出口温度计算管网各节点温度
T＝M·Tc
其中，A1表示供热管网的上关联矩阵，A2表示供热管网的下关联矩阵，Gc表示管道热容量对角矩阵，H表示热用户特性参数的对角矩阵，α表示管道温降系数对角矩阵，L表示管道的长度矩阵，Tw表示室外温度矩阵，T表示管网节点温度矩阵，Trg表示热源供水温度。
计算热网拓扑图中各节点的温度后，基于所述节点温度计算热用户室温，具体包括：
根据公式
Figure BDA0003442176430000131
计算热用户i的室温，其中，εi为热用户i的散热器有效系数，Wsi为热用户i散热器的热容量，tw为室外温度，qVi为热用户i供暖体积热指标，tgi为热用户i的供水温度，即拓扑图中热用户的供水管道对应的节点的温度。
在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度，具体包括：
S201、根据热用户的室温和目标温度计算热用户的平均室温偏
Figure BDA0003442176430000132
其中，Tln表示目标温度，ti表示热用户i的室温计算值；根据所述平均室温偏差确定待调节热用户。
具体的，如果Δtri小于第一阈值，则该楼栋的阀门开度不需要调整；否则，该楼栋的阀门开度需要调整。实施时，第一阈值可根据具体的温度调节精度确定，例如取0.5。
S202、根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度。
具体的，对于需调节阀门开度的热用户，根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度，包括：
根据公式
Figure BDA0003442176430000141
计算待调节热用户的供回水平均温度tpi；
根据以下公式计算所有热用户的平均供回水温度均值trp：
Figure BDA0003442176430000142
Figure BDA0003442176430000143
根据以下公式计算待调节热用户的目标供回水平均温度Tpi：
Tpi＝trp+Δtpi
Δtpi＝(trp+△tri)-tpi
其中，tgi和thi分别表示热用户供、回水温度，即拓扑图中热用户的供水管道和回水管道对应的节点的温度，ζi表示热用户i的供热面积，ln表示热用户数量。
S203、基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，若所有热用户的室温达到目标温度，调节结束；否则返回S201。
具体的，基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，包括：
根据公式K′i＝Ki-(tpi-Tpi)Kp计算待调节热用户的调节阀门的开度，其中，tpi表示待调节热用户i的供回水平均温度，Tpi表示待调节热用户的目标供回水平均温度，Ki表示待调节热用户i的调节阀门的当前开度，K′i表示待调节热用户i的调节阀门的目标开度，Kp表示调节阀门当前开度下的调节参数。
实施时，若计算的开度K′i大于阀门的最大开度，则K′i取阀门的最大开度，K′i小于阀门的最小开度，则K′i取阀门的最小开度。
对所有待调节热用户的阀门调节完成后，等待实验装置恢复稳定，c重新计算用户室温，判断室温是否达到目标温度，若是，则调节结束；否则返回S201再次进行调节，直至室温达到目标温度。
对于不同组的调节参数，均按照步骤S201-S203所提供的方法调节热网使室温达到目标温度后，根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组，具体包括：
根据以下公式计算不同组调节参数的调节性能：
Figure BDA0003442176430000151
Figure BDA0003442176430000152
Y值最小的一组调节参数为所述最优调节参数组；
其中，
Figure BDA0003442176430000153
表示调节结束后热用户的平均室温，ln表示热用户数量，max(ti)表示ln个热用户的室温最高值，min(ti)为室温最低值，time为调节次数，Y表示调节性能，
Figure BDA0003442176430000154
分别为调节次数和室温均匀性的权重系数，可根据运行需求设定，取值介于0到1之间。
调节次数越少、用户室温分布越均匀，调节参数越好，因此取Y值最小的一组调节参数为所述最优调节参数组。在对实际热网进行调节时，可根据确定的最有调节参数进行调节，从而大大提高供热调节效率。
系统实施例
本发明的一个具体实施例，公开了一种供热管网调节阀门的调节参数确定系统，包括以下模块：
供热管网实验装置，所述供热管网实验装置用于模拟供热管网；所述实验装置的热用户对应的管道上安装有待确定调节参数的调节阀门；根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数；
阀门调节模块，用于根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度；基于所述各节点温度计算热用户室温；在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度；
参数确定模块，用于根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组。
优选的，阀门调节模块根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度，包括：
根据以下公式计算管道出口温度矩阵Tc：
M＝(A2·Gc·A2 T)-1·A1·Gc
N＝Gc·A2 T·M-Gc-H·A2 T·M
Tc＝N-1·(α·Gc·L-H·Tw-Trg)
根据管道出口温度计算管网各节点温度
T＝M·Tc
其中，A1表示供热管网的上关联矩阵，A2表示供热管网的下关联矩阵，Gc表示管道热容量对角矩阵，H表示热用户特性参数的对角矩阵，α表示管道温降系数对角矩阵，L表示管道的长度矩阵，Tw表示室外温度矩阵，T表示管网节点温度矩阵，Trg表示热源供水温度。
优选的，基于所述节点温度计算热用户室温，包括：
根据公式
Figure BDA0003442176430000171
计算热用户的室温，其中，εi为热用户散热器的有效系数，Wsi为热用户散热器的热容量，tw为室外温度，qVi为用户供暖体积热指标，tg为热用户的供水温度。
优选的，阀门调节模块在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度，包括：
S201、根据热用户的室温和目标温度计算热用户的平均室温偏
Figure BDA0003442176430000172
其中，Tln表示目标温度，ti表示热用户i的室温计算值；根据所述平均室温偏差确定待调节热用户；
S202、根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度；
S203、基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，若所有热用户的室温达到目标温度，调节结束；否则返回S201。
优选的，阀门调节模块根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度，包括：
根据公式
Figure BDA0003442176430000173
计算待调节热用户的供回水平均温度tpi；
根据以下公式计算所有热用户的平均供回水温度均值trp：
Figure BDA0003442176430000181
Figure BDA0003442176430000182
根据以下公式计算待调节热用户的目标供回水平均温度Tpi：
Tpi＝trp+Δtpi
Δtpi＝(trp+△tri)-tpi
其中，tgi表示热用户i的供水温度，thi表示热用户i的回水温度，ζi表示热用户i的供热面积，ln表示热用户数量。
优选的，阀门调节模块基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，包括：
根据公式K′i＝Ki-(tpi-Tpi)Kp计算待调节热用户的调节阀门的开度，其中，tpi表示待调节热用户i的供回水平均温度，Tpi表示待调节热用户的目标供回水平均温度，Ki表示待调节热用户i的调节阀门的当前开度，K′i表示待调节热用户i的调节阀门的目标开度，Kp表示调节阀门当前开度下的调节参数。
优选的，参数确定模块根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组，包括：
根据以下公式计算不同组调节参数的调节性能：
Figure BDA0003442176430000183
Figure BDA0003442176430000184
Y值最小的一组调节参数为所述最优调节参数组；
其中，
Figure BDA0003442176430000191
表示调节结束后热用户的平均室内温度，ln表示热用户数量，max(ti)为室温最高值，min(ti)为室温最低值，time为调节次数，Y表示调节性能，
Figure BDA0003442176430000192
分别为调节次数和室温均匀性的权重系数。
上述方法实施例和系统实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。具体实施过程参见前述实施例，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供热管网调节阀门的调节参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用供热管网实验装置模拟供热管网；在所述实验装置中，热用户对应的管道上安装待确定调节参数的调节阀门；根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数；
根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度；基于所述各节点温度计算热用户室温；在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度；
根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组。
2.根据权利要求1所述的供热管网调节阀门的调节参数确定方法，其特征在于，根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度，包括：
根据以下公式计算管道出口温度矩阵Tc：
M＝(A2·Gc·A2 T)-1·A1·Gc
N＝Gc·A2 T·M-Gc-H·A2 T·M
Tc＝N-1·(α·Gc·L-H·Tw-Trg)
根据管道出口温度计算管网各节点温度
T＝M·Tc
其中，A1表示供热管网的上关联矩阵，A2表示供热管网的下关联矩阵，Gc表示管道热容量对角矩阵，H表示热用户特性参数的对角矩阵，α表示管道温降系数对角矩阵，L表示管道的长度矩阵，Tw表示室外温度矩阵，T表示管网节点温度矩阵，Trg表示热源供水温度。
3.根据权利要求2所述的供热管网调节阀门的调节参数确定方法，其特征在于，基于所述节点温度计算热用户室温，包括：
根据公式
Figure FDA0003442176420000021
计算热用户i的室温，其中，εi为热用户i的散热器有效系数，Wsi为热用户i散热器的热容量，tw为室外温度，qVi为热用户i供暖体积热指标，tgi为热用户i的供水温度。
4.根据权利要求1所述的供热管网调节阀门的调节参数确定方法，其特征在于，在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度，包括：
S201、根据热用户的室温和目标温度计算热用户的平均室温偏
Figure FDA0003442176420000022
其中，Tln表示目标温度，ti表示热用户i的室温计算值；根据所述平均室温偏差确定待调节热用户；
S202、根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度；
S203、基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，若所有热用户的室温达到目标温度，调节结束；否则返回S201。
5.根据权利要求4所述的供热管网调节阀门的调节参数确定方法，其特征在于，根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度，包括：
根据公式
Figure FDA0003442176420000023
计算待调节热用户的供回水平均温度tpi；
根据以下公式计算所有热用户的平均供回水温度均值trp：
Figure FDA0003442176420000024
Figure FDA0003442176420000031
根据以下公式计算待调节热用户的目标供回水平均温度Tpi：
Tpi＝trp+Δtpi
Δtpi＝(trp+△tri)-tpi
其中，tgi表示热用户i的供水温度，thi表示热用户i的回水温度，ζi表示热用户i的供热面积，ln表示热用户数量。
6.根据权利要求4所述的供热管网调节阀门的调节参数确定方法，其特征在于，基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，包括：
根据公式K'i＝Ki-(tpi-Tpi)Kp计算待调节热用户的调节阀门的开度，其中，tpi表示待调节热用户i的供回水平均温度，Tpi表示待调节热用户的目标供回水平均温度，Ki表示待调节热用户i的调节阀门的当前开度，Ki'表示待调节热用户i的调节阀门的目标开度，Kp表示调节阀门当前开度下的调节参数。
7.根据权利要求1所述的供热管网调节阀门的调节参数确定方法，其特征在于，根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组，包括：
根据以下公式计算不同组调节参数的调节性能：
Figure FDA0003442176420000032
Figure FDA0003442176420000033
Y值最小的一组调节参数为所述最优调节参数组；
其中，
Figure FDA0003442176420000041
表示调节结束后热用户的平均室温，ln表示热用户数量，max(ti)为室温最高值，min(ti)为室温最低值，time为调节次数，Y表示调节性能，
Figure FDA0003442176420000042
分别为调节次数和室温均匀性的权重系数。
8.一种供热管网调节阀门的调节参数确定系统，其特征在于，包括以下模块：
供热管网实验装置，所述供热管网实验装置用于模拟供热管网；所述实验装置的热用户对应的管道上安装有待确定调节参数的调节阀门；根据调节阀门的特性曲线对阀门开度分段，每一分段选取一个调节参数，所有分段对应的调节参数构成一组调节参数；
阀门调节模块，用于根据所述实验装置中管道流量、管道长度计算实验装置中各节点的温度；基于所述各节点温度计算热用户室温；在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度；
参数确定模块，用于根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组。
9.根据权利要求8所述的供热管网调节阀门的调节参数确定系统，其特征在于，阀门调节模块在不同组的调节参数下，根据所述热用户的室温和目标温度，分别调节所述调节阀门，使热用户的室温达到目标温度，包括：
S201、根据热用户的室温和目标温度计算热用户的平均室温偏
Figure FDA0003442176420000043
其中，Tln表示目标温度，ti表示热用户i的室温计算值；根据所述平均室温偏差确定待调节热用户；
S202、根据待调节热用户的供回水平均温度和所有热用户的平均供回水温度均值计算待调节热用户的目标供回水平均温度；
S203、基于所述待调节热用户的供回水平均温度、待调节热用户的目标供回水平均温度和所述调节参数调节待调节热用户的调节阀门，若所有热用户的室温达到目标温度，调节结束；否则返回S201。
10.根据权利要求8所述的供热管网调节阀门的调节参数确定系统，其特征在于，参数确定模块根据不同组调节参数下热用户达到目标温度的调节次数和温度分布规律，确定最优的调节参数组，包括：
根据以下公式计算不同组调节参数的调节性能：
Figure FDA0003442176420000051
Figure FDA0003442176420000052
Y值最小的一组调节参数为所述最优调节参数组；
其中，
Figure FDA0003442176420000053
表示调节结束后热用户的平均室温，ln表示热用户数量，max(ti)为室温最高值，min(ti)为室温最低值，time为调节次数，Y表示调节性能，
Figure FDA0003442176420000054
分别为调节次数和室温均匀性的权重系数。
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