集中供热空调体系水力工况的动态模拟和控制

集中供热空调系统水力工况的动态模拟和控制摘要：介绍了利用集中供热空调系统水力工况计算机模拟分析软件确定系统水力工况调节控制值的新方法，并对实际投入运行供热系统，在不同气候条件，不同用户特点条件下的运行控制策略进行了模拟分析，提出了系统的控制方案。设想利用现代控制理论和计算机模拟分析相集合，使用系统实际运行工况动态检测数据对系统的水力工况进行模拟分析，实现系统的远程自动控制。关键字：集中供热管网水力工况动态模拟目前，我国很多城市的集中供热和空调系统的规模正不断地扩大。如热、电、冷产，区域集中供热、供冷系统等。但随着供热、供冷规模的扩大，管网的水力工况将变得十分复杂，其水力失调问题将变得十分突出。从而使其供热、供冷质量下降，出现不能满足用户要求的情况。对于一个设计合理的系统，一般可以通过初调节，使各用户的流量达到设计值。但对于一个规模大管网复杂的系统，使用目前常用的方法（如阻力系数法、正常流量法、回水温度法和经验试凑法），由于受到各种条件的制约，存在准确度不高，需反复调试，工作量过大等问题。其效果不是很理想。因此有必要寻找一种准确有效的调节控制方法。实际运行的供热空调系统是一个十分复杂的网络，系统中任何一个调节装置的工作参数发生变化，必然引起管网之间流量的重新分配。而且在系统运行过程中，随着气候变化和用户使用情况的变化，其用户所需的热（冷）量是动态变化的，因此系统调节控制应适应这种变化。笔者设想利用现代控制理论和计算机模拟分析相集合，利用水力管网系统实际运行工况动态检测数据对系统的水力工况进行模拟分析，进而使用分析的数据对系统运行工况进行远程自动控制，这不仅可以提高调节的精度，避免人工调节的工作量，而且可以实现系统水力工况的动态控制。十分有利于系统的节能。要实现自动控制，首先必须计算出控制值的大小即调节阀的开度。本文重点介绍利用集中供热空调系统水力工况计算机模拟分析软件确定系统调节控制值的新方法，并通过对实际投入运行供热系统，在不同气候条件，不同用户特点条件下的运行控制策略进行模拟分析，提出系统的控制方案。1水力工况的模拟方法《复杂供热空调系统水力工况计算机模拟分析软件》运用节点质量流量平衡方程，回路压力平衡方程、图论理论与斯考德-恒斯雷试算迭代法建立数学模型而开发，计算机模拟时对独立回路的选择，水泵性能特性曲线，热压值的计算、固定质量流量所在分支的处理按【文献3】提供的方法进行处理。2流量调节控制方法对于一个新投入运行的供热空调系统，在各管网分支阻力已知的前提下，各用户入口实际的流量分配一定。因设计中受管径的限制和其它因素（如自然热压）的影响而存在不同程度的不平衡率，即用户的实际需流量和自然分配的流量不相同。这就必须采取流量调节的方法，使整个管网的回路压力平衡方程得到满足。本文采用的流量调节控制方法为固定流量法，即在进行网络解算时，将已知流量的用户分支作为固定流量分支，在网络解算过程中，固定流量分支不参与网络解算的迭代过程，使其流量保持不变。待网络解算结束，其他分支流量都计算出来后，再计算各固定流量分支的调节参数。固定流量法一般与斯考德-恒斯雷配合使用。在网络解算的同时求出调节参数。3系统分析模型假设其每个用户的供暖热负荷一致，均为Q＝3488W，总热负荷41856W；室内设计温度tn＝18℃，设计供水温度为95℃，回水温度为70℃，散热器选用铸铁散热器。立管总流量Gz＝1440kg/h，每户入口的调节阀选用Danfoss公司的RTD一N型预调阀。为便于电算分析，将所有管段以及的管段的始末节点进行了编号，计算各管段的阻力数，按要求建立原始数据的数据文件。进行系统模拟时，将每个用户按固定流量分支参与系统计算，其模拟结果反算出每个用户入口进入设计流量调节阀的预设压降。进而可以计算出每个调节阀的开度。4系统运行控制策略在整个供暖期内，因室外气候条件的变化，如气候变暖时，用户所需的供热量减少，则用户入口的供水流量也相应减少。其控制方案可采用调节建筑物热力入口总压力和调整调节阀的开度以增大其压降值方法来实现。4.1调整用户入口调节阀的压降设定值本文模拟了热力入口总压力45Kpa，用户入口流量分别为80、90、100、110、120kg/h时，系统用户入口调节阀的预设压降值。结果如表2所示。表2不同用户流量时调节阀的预设压降值（热力入口总压力45Kpa）御立管编煌号积分支号尊用户编爬号苗不同用运户流暗量渴(诵kg/圣h先)今时调节妙阀的预概设压降渴值咽(者Kpa芽)旨80验kg煤/h炭90谜kg距/h搞100族kg扫/h筋110呢kg补/h握120更kg贿/h辈立榜管衣Ⅰ节12机用药户脾106赛453此76.叮4劝447械30.俊5响440屡08.葱6阻432饶10.只7鸽423熄36.孤9加13啦用新户摊105州445耍64.钩4戚438氏27.眨1势430彼03.程1铺420涂92.脑4堤410跪94.肺9柴14岗用塔户比104蝴441幻32.暂2状434等04.凡5智425改91.改1赔416正92.愤1纠407争07.抵5摩15谁用粮户案103锯436黑64.腿2址429药36.捷5芝421库23.童1或412涨24.姐1唉402垄39.萍5头16南用剃户旁102婆431导45.例0宪424士03.底7若415就75.兵1璃406含59.胸3帜396雪56.它3歇17舍用嫌户挪101戴429喇97.俊0暖423负40.魔7侄416顺07.网1可407悠96.相3进399帮08.哑3阀立眨管早Ⅱ泪29阳用划户锡206烧322顺23.肿8费280迹84.墓3是234其57.疼7住183阵44.伟1服127悄43.不6阵30缎用阀户捐205和314稠11.介8暑271垒80.秤9庆224慈52.显2片172猎25.腥8妨115旱01.支6泻31武用软户骨204鹊309蚊79.昆6绝267藏58.反2泡220技40.盟2饮168而25.屋5互111稠14.起2用32签用卫户驴203反305末11.们6挂262咸90.海2创215孕72.剪2吵163停57.井5何106絮46.滚2会33寒用污户邮202掀300勿07.念8轰257末76.档9伐210透48.仅2团158警21.传8晃100饰97.翻6体34撤用纷户吩201县298贼83.剂8字257匙44.挖3村211局17.掘7符160纸04.姐1眨104缝03.棉6逢立游管河Ⅲ骂46衬用妨户辨306嘱289框24.腊5脱239歇08.冰5配183局02.搬5灵121搞06.亿3杨532殖0.1至47饱用辩户哨305稍281从12.依5垮230絮05.江2姿172否97.远0肆109斑88.绩0茂407提8.1站48宵用植户凝304青276迷80.钩3馒225垫82.靠5蓄168忌85.愉0否105刑87.贱7李369牲0.7降49作用唤户失303康272准12.钱3准221糊14.庭5洲164甩17.麦0叛101步19.商7毯322涨2.7茧50荣用召户蚂302晓267定08.旧5袄216转01.置2式158盘93.莲0邻958冶4.0孤267洁4.1描51使用命户脸301慰265算84.曲5寄215继68.绑5市159享62.叔5枝976双6.3纳298阔0.1分析结果表明：抖（中1应）对于裤本文的盖分析模舌型在系吐统入口启总压力脚不变的培条件下荷，随着勤用户需哄热量的厌增大，级调节阀清的开度叉增大，债阻力数艘减小，擦则调节全阀的压恶降设定概值相应廊减小。澡（铜2扩）在用台户入口仗流量相峰同的情嫩况下，倒各用户享调节阀摄的压降帆调节值顽不同，涉其值的斜大小取穿决于供璃暖系统甘的制式世，自然抹热压的懂大小，艘入口总挑压力的植大小等蚊因素。菌4.2锡纵建筑物详热力入纯口总压煤力的调旺节场本文模剂拟了系绘统总压六差分别瞒为衣300触00P颜a歇、烛400桥00P形a释、岔500魂00P历a蛋时系统烦进行调川节后实可际运行牺工况，厘其电算古模拟结界果（如穴表慧1娱）表明滥，通过吉减少系颈统入口穷总压力吐，热水伐供暖系止统用户搞入口调青节阀的统开度不刊变的情夸况下，孟用户入欠口流量酒按等比疫规律降观低。从泰而达到忠控制室普温的目胡的。心表有1四针不同热筹力入口落总压力雅时用户绩入口流费量和调芝节阀的伪压降旋值拐夕立管编逼号寺分支号久用户编融号滴热力入宅口总压没力脖(宽30K池pa)纹热力入上口总压然力锻(亮40K园pa)娃热力入妙口总压毒力饭(景50K结pa)光流量放调节阀新压降案流量峡调节阀听压降足流量园调节阀咬压降廉立毯管复Ⅰ每12谊用荒户泳106偏88.觉9竟298蒜91.瓶0环101牙.46养389就79.伤2殖112服.7娃480浑67.侵4睡13赞用柏户骂105乘88.帅2呈290泥18.阁2啦100化.86跃379叔77.械4栽112艰.1微469墓36.顿6每14挥用悲户姥104奶87.傅5渡286否06.荷5句100悉.24跃375糖79.相2熔111卧.6驼465遗51.义8侧15纵用卫户孔103傲86.炊8躺281松70.巨9郊99.茫66鲜371赏43.影5应111秧.1止461叶16.霸1站16例用修户楼102掠86.据1欲276桥55.虫5勺99.霞06堤366宗08.插9峡110份.5县455坚62.普4服17期用棕户狼101棚85.债4际275堤70.挂1垂98.前45摊366事43.姐5休110糖.0培457跪16.振9抬立舱管每Ⅱ杠29霉用肯户附206燃90.捷7指142狸55.池3升103椅.11券184菜09.逮6丘114摇.2听225哥64.锡6榴30昂用尺户裕205调89.柔3乘133奏86.摔0铃101原.87倒174摧11.当3闸113协.0宰214承37.品3半31展用真户柄204桥87.电8向129格89.胁7张100恭.57处170瓣28.咽4略111且.9撑210各67.怪8辉32祖用提户灿203升86.捡5亚125疲89.溉8骄99.死38请166侨28.干5峡110扮.8肌206林67.赏9赠33史用兆户搅202搞85.渗0积121出08.纳2湖98.父06芽161笛33.璃5狼109洗.6墙201林59.欣5小34慧用旷户逢201挥83.低4箩120挨55.罢2惹96.堡75侦162汪09.秩5阴108县.5戏203徒64.旨4乡立著管返Ⅲ鼻46评用殊户块306谦92.芹1屯103窗16.揉1岁104寒.3恢132拨32.键6阔115猫.2光161衰50.嫌0床47渡用启户爸305祝90.细2盼944洋9.5呼102犬.6武122壮37.乞0粘113抗.7齿150井25.眯4毅48赌用颈户抗304棕88.叼1厚906熔4.5今100炒.8奔118背65.眼5素112符.1矮146沸67.跳3饿49梁用份户肥303供86.萝3骂869深0.8请99.无2哥114宾91.渡8累110温.6怪142慢93.贵6受50胞用词户星302潜84.满1看822当0.5绒97.趁3氧110牢08.已0鹅108挂.9留137可96.搞4宅51肥用烂户均301啊82.认0删817维0.1断95.爱5隐110龄86.柏6散107碰.3精140秒04.则0宜5膨仆结束语率为适应腰气候和附用户用阁热变化馅以及避丛免系统苍产生水扔力失调芒，对系玉统实施嚷调节控条制是系册统运行炕管理中返非常重外要的内熟容。而埋实现系羞统的自惊动调节偶和控制要一直是伞我们努妈力的方新向。本弟文根据椅用户用贿热的要扇求，通哪过对实啊际投入惑运行热记水供暖恰系统的腐水力工支况的进婆行数值轻模拟，绸得到的聚数据可稳作为自堡动控制奖系统的贷基础数霉据。如熔根据计缸算得出以的每个妥用户入麦口进入姿所需流谦量时调茄节阀的忧预设压枪降值，屑可通榜过文DD臂C重计算得千出的各先调节阀签的开度旁，控制绕系统按橡其计算坛值进行样调节，砌从而实派现室温妙的自动钞控制。确利用计渡算机动政态模拟烂和自动婶控制相烛结合可皇以实现讲集中供含热和空名调系统犯的实时计调节和招控制。寄它把管仍网作为纤一个整冻体，可宾以考虑宫多因素见的影响步，预测祝运行后产的效果跌