010-集中供热系统均圧管解耦特性研究.pdfVIP

集中供热系统均圧管解耦特性研究 河北工业大学 翟灿灿 孙春华 刘春胜 齐承英 摘要：均压管定零压差点的分式变频集中供热系统广泛应用于集中供热领域，但实际工 程中存在水泵选型偏大的问题。结合实际工程和仿真软件Flowmaster 对供热系统水泵选型 偏大的问题进行仿真研究，分析主循环泵选型偏大工况下，有无安装均压管对各换热站和热 源水力失调度的影响；对比研究就各换热站分布式变频泵选型偏大时有无安装均压管对各换 热站和热源水力失调度的影响，得出均压管的存在实现了热源和外网的解耦和供热系统的稳 定运行。以上研究结果对实际工程中均压管的使用具有重要价值。 关键词：分布式变频系统；均压管；水力失调度；解耦性 一、引言 随着集中供热的不断发展，大量学者对集中供热系统输配方式进行了系统性的研究。 江亿院士率先在空调领域提出了利用变频水泵和变频风机替换调节阀门，来达到降低系统 运行能耗的目的[1]。狄洪发等认为，在供热系统中利用分布式变频泵替换传统电动调节 阀，可以在不增加初投资的前提下，减少水泵能耗[2]。符永正针对背压对水泵节能效果进 行了分析，结果显示水泵的变频节能效果随着系统背压的增大而降低，在对水泵变频调节 的分析中，给出了水泵比例定律的适用条件[3][4]。XianjieSheng 等以采用分布式集中供热 系统的某市为例，对分布式系统的节能效果进行了分析，总结了分布式系统在供暖中的优 势[5]。供热系统流量调节时通常分为变零压差点调节和定零压差点调节。罗晓勇等通过对 分布泵系统变零压差点调节的研究，指出保持临界零压差运行状态的调节方式最为节能 [6] 。徐鸣柳等分析了定零压差点运行时，零压差点位置对管网稳定性的影响，结果表明零 压差点在管网中部时系统稳定性最好[7]。近年来，以均压管定零压差点的分布式系统也取 得了一些研究成果。孙春华等结合工程实例，通过对以均压管定零压差点的分布式系统模 拟仿真指出，由于均压管的存在实现了热源和外网的解耦，提高了管网调节的稳定性[8]。 孙志勇结合某工程实际指出，应用均压管的分布泵系统提高了管网的稳定性[9]。王杨洋等 结合混水连接形式的适用压力工况和水泵有效功率计算公式，比较了不同压力工况下各混 水连接形式的水泵功率[10]。马思光等人针对当前国内供热系统常采用的“大流量，小温 差”的运行方式，从循环泵的工作特点在技术上论述这种运行方式的利弊，从而阐述按实 际需要合理的选用循环泵的重要性[11]。李军在文中分析了目前热力公司存在供热设备“大 马拉小车”的现象，提出了循环水泵的优化选择方法[12]。豆耀锋等人以某换热站为例，就 其供热面积调查、系统热负荷及流量确定、管网阻力计算等问题作了论述，探讨了循环泵 的选型，并对常见故障进行了分析，以保障循环泵的正常工作[13]。邱海平指出在实际工程 中，由于循环泵选型存在误区，许多循环泵流量、扬程等参数选取偏大，与供热系统实际 管网阻力不匹配，致使循环泵工作点偏离高效区，造成系统耗电量增大；同时运行中忽略 了供热二次管网的系统平衡调整，小区供热经常出现近热远冷、高热低冷的现象，对用户 室温影响较大[14]。由以上研究分析可知受工程设计和水泵型号因素影响，当前我国供热系 统水泵选型偏大的现象十分常见。水泵选型不合理时，会对供热系统的水力失调产生重要 影响，尤其对分布泵系统更需要研究水泵选型不合理时管网的水力特性。在现有的研究 中，对供热系统水泵选型不合理存在的各种问题进行了大量研究，但对这种问题解决方法 的研究仍有欠缺。本文结合实际工程和仿真软件Flowmaster 对主循环泵选型偏大和分布式 变频泵选型偏大两种工况下，分析对比均压管下各换热站和热源的水力失调度，分析均压 管对供热系统的解耦作用。 二、系统模型 2.1 模型介绍 供热模型由热源和25 个换热站组成，分为西线和南线两个支线，其中西线换热站为： 7#-25#站，共包含19 个换热站。南线换热站为：1#-6#站，包含6 个换热站。该管网总供 热面积约为220 万平方米，设计工况流量2166t/h。设计零压差点距离8#站连接干管接点 处914m，热源内部为一段DN700，长30m 的主干管，分别与DN600 的西线和DN450 南线干 管连接。供热系统拓扑结构如下图1 示： 图1 供热系统拓扑结构 2.2 模型验证 用软件Flowmaster 对供热系统进行模拟，分别选取100%流量和80%流量两种稳定运行 工况下，对各个换热站和热源