供热系统混合调节偏优工况的确定及应用研究

发布时间：2020-11-11 13:50

　　 随着人们生活水平的提高,人们对环境的保护意识越来越强烈,集中供热事业得以迅速发展。但集中供热系统仍存在运行调控技术不成熟,自动化水平低等问题,导致集中供热系统能耗增大,能源利用率低。为了提高集中供热系统的能源利用率,达到节能降耗的目的,本文首先提出基础流量的概念,并结合图论相关知识及基尔霍夫定律,建立供热管网水力工况模型;利用可及性分析法,确定供热管网的基础流量。其次,依据相似理论,设计并搭建了供热管网实验系统。实验系统模拟单热源枝状管网系统,由2台变频循环泵(一备一用)、4个用户组成。实验过程中通过改变用户1-4上阀门的开度来实现不同工况。实验研究表明:(1)管网未进行初调节时,通过水力工况模型计算结果与实验结果的对比分析,得出同一频率下,管网的压力、流量变化情况基本吻合。循环水泵的频率为50HZ时,用户资用压差的最大误差为1.81%,而流量的误差最大为0.88%。并且通过分析最不利用户的流量及压差变化得出,当循环水泵的频率为26.5HZ时,管网的循环流量为系统的基础流量,说明可及性分析法可用于确定管网的基础流量。(2)通过关闭除最不利用户外任一用户进行实验,同样得出同一频率下,管网的压力、流量的计算值与实验值变化趋势一致。并且得出关闭距离最不利用户越近的用户,管网循环流量达到基础流量时,循环水泵频率越小。(3)通过设计一组正交试验,得出管网流量为基础流量时循环水泵频率大小主要取决于最不利用户的阻力。并且,当用户的阻力在一定范围内变化时,管网流量达到基础流量所需循环水泵的频率变化不大,其变化区间为26-27.5HZ。为了满足用户的需求,管网在运行过程中循环水泵的频率不得低于该区间。最后通过分析供热系统的运行费用,建立运行参数向量与供热系统运行费用间的数学模型,分析满足用热需求及相关规定的约束条件,并简单介绍了利用非线性规划理论求解模型的方法。该模型的建立为供热系统混合调节提供了理论指导。其中,基础流量的限定,确保了供热系统在混合调节的过程中不会发生水力失调。
【学位单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU995
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 供热系统水力建模及水力调节研究现状
    1.3 供热系统运行优化与运行调节研究现状
        1.3.1 国内供热系统运行优化与运行调节研究现状
        1.3.2 国外供热系统运行优化与运行调节研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 供热系统水力工况模型的建立及基础流量的确定
    2.1 供热系统水力计算基本公式
        2.1.1 管段的阻力损失
        2.1.2 管段的沿程阻力损失
        2.1.3 管段的局部阻力损失
    2.2 图论的基本概念与基尔霍夫定律
        2.2.1 图论的基本概念
        2.2.2 图的关联矩阵与回路矩阵
        2.2.3 基尔霍夫定律
    2.3 供热管网水力工况模型的建立
    2.4 供热管网水力工况模型的求解
    2.5 基础流量的确定
        2.5.1 可及性分析法
        2.5.2 基础流量的确定
    2.6 本章小结
第3章 供热管网基础流量实验系统搭建
    3.1 相似理论
        3.1.1 流动的力学相似
        3.1.2 动力相似准则
        3.1.3 雷诺相似
    3.2 实验管网的设计
        3.2.1 实际工程概况
        3.2.2 实验管网设计
    3.3 实验管网设备选型
        3.3.1 循环水泵的计算与选择
        3.3.2 补水泵的计算与选择
        3.3.3 补水箱的计算与选择
    3.4 数据采集系统设备选择及位置安装
    3.5 实验管网的研究内容
    3.6 本章小结
第4章 管网水力工况计算结果与实验结果分析
    4.1 工况I：管网未经过初调节
        4.1.1 管网流量的变化情况
        4.1.2 各用户压差的变化情况
    4.2 工况II：关闭除最不利用户外的任一用户
        4.2.1 关闭用户1时管网的基础流量
        4.2.2 关闭用户2时管网的基础流量
        4.2.3 关闭用户3时管网的基础流量
        4.2.4 工况II水压图分析
    4.3 工况III：基础流量变化规律研究
        4.3.1 试验方案设计
        4.3.2 正交试验结果分析
    4.4 误差分析及数据处理
        4.4.1 系统误差
        4.4.2 随机误差
    4.5 本章小结
第5章 供热系统混合调节偏优工况的确定及应用
    5.1 间接连接供热系统运行调节
        5.1.1 二次管网系统供热调节的基本公式
        5.1.2 一次管网系统供热调节的基本公式
    5.2 供热系统运行工况偏优关系的建立
    5.3 供热系统混合调节运行费用模型的建立
        5.3.1 系统运行电费的计算
        5.3.2 系统运行热费的计算
        5.3.3 约束条件
        5.3.4 供热系统混合调节运行费用模型的建立
    5.4 模型的求解分析
    5.5 模型的指导意义
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望与不足
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2879265