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      进口电动调节阀在供热管网系统中的应用
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      进口电动调节阀在供热管网系统中的应用

      * 来源 : http://www.aotc.tw * 作者 : admin * 发表时间 : 2017-07-24 * 浏览 : 67

      在供热管网系统中,进口电动调节阀是一个非常重要的部件。本文提出一种在配合一、二级管网间动态调节的同时,采用进口电动调节阀统一控制的方法,即在供热管网水力特性理论的基础上,利用MATLAB软件,建立MATLAB控制管理平台,对供热管网的运行调节与控制进行模拟计算,输出信号,利用一级管网侧进口电动调节阀对管网各个换热站进行统一控制与调节。这种方法不仅从管网系统整体平衡角度出发调节各换热站的流量以实现各热用户(换热站二次网侧)的用热需求,而且整体调节一步到位,大大提高了供热管网系统整体运行效果。

      供热管网系统是由多个串并联管段组成的管路或统,是城市集中供热系统的重要组成部分。由于室外温度的变化以?#23433;?#26262;用户的自主调节,连接系统一、二级管网的换热站应随之进行调节。然而,管网系统中各管路水力工况相互影响,系统中任何一个调节装置的工作参数发生改变,必然会引起各热用户(换热站)之间流量的重新分配。因此,为了提高供热管网整体的运行调节与控制水平,减小热力失调,保证供热稳定性,必须将换热站一级管网各自的被动调节进行统一管理和控制,这正是本文提出的现实意义所在。

      2供热管网水力特性基本理论

      本文围绕间接连接供热管网系统,以节点流量平衡方程和回路压力平衡方程[1]为理论基础,结合循环水泵的性能曲线及管网性能的特性曲线,进行管网在运行调节时的平衡控制研究。关于水泵性能曲线的确定,本文通过水泵实际工作中的n个工况点,获得n组扬程一流量数据,采用最小二乘法对水泵性能进行曲线拟合;管网性能曲线与泵的性能曲线是相互影响、相互牵制的,在进行管网调节与控制时,必须全面考虑到管网性能曲线发生变化所导致的管网水力工况的相应改变,准确掌握水泵与管网性能曲线的匹配问题,确定水泵的工作状态点。当管网的流量Q因负荷变化而需做相应调节时,由传感器将信号传递给变?#24403;茫?#36890;过改变泵的频率?#35789;?#29616;泵转速的相应改变,从而达到调节与控制目的,保证管网系统更加稳定、安全、节能地运行。

      3进口电动调节阀流量的调节与自动控制

      进口电动调节阀是供热管网系统中重要的调节装置,能对管网系统中各管段的流量进行调节与控制。在实际运行的供热管网系统中,调节阀的流量调节特性受到调节阀自身结构因素、调节阀固有流量特性因素和管路阻力特性因素等的影响[2],为了使管网具有更好的流量调节及控制能力,能够确定调节阀在?#25105;?#30456;对开?#35748;?#30340;流量计算关系式是很重要的。本文采用一种推导算法,该算法避开?#25628;?#31350;调节阀内部复杂结构,而是根据调节阀的流量特性,从理论推导出发,运用数学方法?#36152;?#30456;对开度、流量、压差之间的关系式。

      3.1调节阀流量计算基本公式

      从流体力学的观点看,调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。

      调节阀的流通能力是调节阀的重要参数指标,它?#20174;?#20102;流体通过调节阀的能力大小。目前国产调节阀的流通能力计算条件和单位是当调节阀全开时,阀两端压差为105Pa,流体密度为lg/cm3,每小时流经调节阀的流量,流量单位为m3/h,接管面积以cm2作单位。

      3.3调节阀的流量计算调节阀的流量特性有直线流量特性、等百分比流量特性、快开流量特性和抛物线流量特性。由于等百分比流量特性曲线的阀门在管网系统?#24615;?#29992;的比较多,因此本文以等百分比流量特性调节阀为例,运用数学的推导方法?#36152;?#30456;对开度、流量和压力之间的关系式。

      对于直线特性、快开特性和抛物线特性调节阀的计算公式,同样可以?#36152;?#31867;似公式(5)的关系表达式。

      4管网系统运行调节与控制供热管网运行调节是指当管网系统的负荷发生变化时,为实现按需供热,而对供热管网系统的流量、供水温度、回水温度等参数进行的调节。本文针对的供热管网系统是间接连接方式的管网系统,如图1所示。一级管网系统与二级管网系统的运行调节与控制相互独立,自成一套系统。然而,为了实现全网系统高效、节能、稳定的运行,二级管网系统运行调节与控?#21697;?#27861;和策略将会直接影响到一级管网系统运行调节与控?#21697;?#27861;和策略的确定。

      4.1管网系统运行调节策略由于室外温度的变化以?#23433;?#26262;用户的自主调节,连接管网系统一、二级管网的换热站应随之进行调节,同时,为了使管网系统更加节能、稳定地运行,保证各换热站的高效换热效果,本文的具体调节与控制策略确定如下:管网系统的运行调节策略分为两个阶

      :第一阶段,管网系统根据室外温度的变化二级管网侧主动地进行质调节,相应地一级管网侧进行量调节;第二阶段,由于二级管网系统末端用户的自主流量调节,会导致二级管网系统的热负荷、流量发生改变,因此一级管网系统要被动地进行量调节以适应二级管网的负$变化。

      4.2管网系统运行调节模型

      当热水管网系统在稳定状态运行时,如不考虑管网沿途热损失,则管网的供热量等于供暖用户系统散热设备的放热量,同时也等于供暖用户的热负荷

      在第一阶段二级管网系统采取质调节后,相应地一级管网系统进行量调节,则相应地第一

      在管网系统第二阶段,二级管网系统由于用户的自主流量调节,一级管网系统需被动地进行量调节以适应二级管网系统负荷的变化。为实现系统的节能运行,二级管网采取最不利环路末端用户的压差控?#21697;?#27861;,结合变?#24403;茫?#36890;过检测二级管网系统最不利环路末端用户的压差值,来改变变?#24403;?#30340;频率以实现泵的转速改变,从而使系统流量得到调节,实现系统的节能运行。因此,在二级管网系统侧需安装流量计,最不利环路末端需安装压差传感器。为了得到二级管网侧所需的实时负荷,以便于反馈给一级管网做出相应的调整,在二级管网侧还需安装供、回水温度传感器。

      4.3管网系统平衡控制

      在管网系统运行调节的第一阶段中,对管网系统进行的是整体性调节,管网系统的阻力特性没有发生变化。因此,在管网系统运行调节的第一阶段中管网系统是处于平衡状态的,即不需对管网系统进行平衡控制。

      在管网系统运行调节的第二阶段中,由于各用户末端的自主流量调节,势必会使二级管网系统的总流量发生变化,则连接换热站处一级管网系统为适应二级管网系统负荷的变化,也需被动地进行量调节,又由于管网系统的水力相关性,要保证管网系统稳定^?节能、高效地运行,则必须同时保证#网系统平衡。

      对于第二阶段中二级管网系统的平衡控制,本文采用在用户处安装平衡阀自动补偿的办法,并结合最不利环路用户末端压差控制办法,S:为了适应用户自主调节所导致系统总流量发生的变化,选取最不利环路用户末端为压差控制点,压差控制值的大小为用户所需压差的最大值。在系统流量发生变化后,必然会导致压差控制点的压差发生变化,为了使压差控制点的压差恢复控制值,保证压差控制点的稳定,这时变?#24403;?#23601;据此改变泵的频率来调节转速以恢复和稳定压差控制值,从而适应系统流量的改变,实现系统稳定、节能、高效的运行。

      对于第二阶段中一级管网系统的平衡控制,本文采用的方法是从管网系统整体出发,以管网系统的阻力特性为基础,利用节点流量平衡方程以及回路压力平衡方程,采用进口电动调节阀统一控制的办法,借助MATLAB软件,依据供热管网系统运行调节时相应的调节模型,建立MATLAB控制管理平台,计算出每个换热站在“理想流量”状态时的阻力特性,然后计算此“理想流量”状态时各换热站处进口电动调节阀所应对应的阀门开度,再通过MATLAB计算管理平台将输出信号传递给各进口电动调节阀的执行单元,则电动调节的执行单位就将各进口电动调节阀调节至所需的“理想流量”状态时的开度,从而实现对供热管网系统的运行调节与控制,保证管网系统的平衡性,满足各换热站的供热需求。

      此阶段的这种调节方法,是在满足节点流量平衡方程和回路压力平衡方程的管路基本特性的条件下进行的,实现了各换热站处进口电动调节阀同时动作、迅速准确、且相互不受影响的调节Y将各换热站一级管网侧流量一次性调节至所#的“理想流量?#20445;?#21516;时也保证了整个系统的水力与热力平衡,避免了各换热站之间杂乱无序且又相互影响的调节。

      6结论

      实际运行的供热管网系统是一个十分复杂的网路,系统中任何一处阀门开度的改变,都会导致流量发生改变,而引起各换热站之间流量的重新分配,如果不加以科学控制与调节,必然会引起水力失调,而且人们很难从主观上判断这种变化趋势。运用MATLAB控制管理平台,再结合进口电动调节阀来对管网进行统〃调节与控制,从管网整体系统出发,各进口电动调节阀同时动作,实现调节一步到位,迅速准确,提高了供热管网系统整体运行效果,满足了各换热站处实际供热需求,保证了管网系统的平衡。

       

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