淺談集中供熱管網熱力工況

崔凡

（西安市熱力總公司，陜西 西安 710016）

摘要：通過對當前集中供熱管網的簡化性模擬，對整個系統進行劃分，分解成為管道、換熱站以及管網節點三個重要組成部分，通過模型平臺的簡化模擬構建，確保供熱管網的熱力工況測試更具便捷性，進而更好地對供熱管網的實際運作進行掌控。

關鍵詞：集中供熱管網；工況研究；模型構建

引言：隨著科學技術的發展，人們對于環境保護的意識不斷增強，由于集中供熱管網系統所具備的節能、保護環境的能力，在國內北方地區得到了很好的發展。但因為當前國內對于控制算法及調節方式的研究仍存在一定程度的缺陷，因此導致當前集中供熱系統無法將自身優勢完全發揮出來。為此集中供熱系統的調節與自身熱力工況具備極大的研究意義。為此本次研究選擇了管網仿真試驗臺，有針對性地將其劃分成管道、水利工況計算以及換熱器三個內容，進而以上面三個內容構建數學模型，依照模型的連接構建仿真實驗臺，并基于這一試驗臺實現對集中供熱系統的動態特性研究，最終實現對該系統熱力工況的分析。

1.集中供熱管網系統的現狀研究

在當前對集中供熱管網系統所有研究行為中，對于系統熱力工況的研究是實現系統控制的一個重要手段，但隨著系統構成部分具備多樣化及復雜性，導致在實際研究過程中存在較大的難度。以宏觀視角來觀察所有研究方式，如對系統管網的測試研究，結合數據辨識等多樣化發展，以數學建模為基礎實現對系統的仿真研究。著名德國學者Glueck·Bemd針對集中供熱管網中水蓄熱方式得到對應的供熱系統建模，基于此模型可以獲取下述設想，基于特定的條件之下，了解仿真模型中換熱站的熱負荷，假設管道熱損失不存在，同時將整個設備中的供水籠統的涵蓋系統所有管道中的水，而該部分水所提供的熱容則定義為回水管網總熱容。結合簡化基礎下的理論模型，獲取最大使用情況下的蓄熱容量，進而得到熱源減少的最佳設計方式就是結合熱網蓄熱行為實現的。

2.有關集中供熱系統的數學模型建立

集中供熱系統作為當前極為重要的一種流體性供熱網絡，其與電網絡存在一定程度的相似性，兩者均是以基爾霍夫定律為基礎原則，結合流體網絡支流等相關的支路電流，共同構成有針對性三個熱用戶供熱系統模型。文章以當前市面是極為普通的供熱管網為研究者，基于三個熱用戶管網實現熱力工況分析，整個研究過程借我符合邏輯思維及思路退證方式，進而得到與之對應的運作公式。

在對供熱系統熱力工況進行分析的過程中，針對系統中存在的管網供水管段的節點，其自身流入溫度是與流出節點流體溫度相同的，此外針對回水管段上存在的節點而言，其與流水管道上的溫度存在一定的差距，因此在實際運作過程中可能存在接觸換熱的問題。因此在該種節點攝像情況下，有針對性地分析當前供熱管道所具備的特征，得出基于流量不確定情況下的傳輸水溫測量方式，這一方式又稱分段積分法，從中可以獲取不同小段管之間管道水量自身的溫度情況，進而實現流速的實時分析，最終通過有關數據獲取整個管道節段的溫度數據，實現供回水溫度的傳送行為。此外文章基于集中供熱管網的仿真模型實現了管道流體基礎下的正弦、斜坡仿真性分析，獲取大量的分段數據，在這一基礎下，曲線吻合程度及延遲時間均與實際相符，不過因為基于系統仿真情況下，其計算時間存在顯著性的降低，因此需要根據仿真需求明確一個仿真合理數字化。

3.集中供熱管道仿真模型下的熱力工況分析

在進行本次研究過程中，存在一個重要的限制因素就在于無法避免自然等多樣化因素對于試驗結果的影響，最終得到的研究成果并非真正意義上的理想結果，因此由于無法完全避免客觀因素作用下產生的結果誤差，需要合理應用數值解法盡可能讓試驗結果與實際接近。數值計算方法是當前一種極為嚴謹的數學邏輯算法，結合數值有效地替代客觀現象以獲取真實、準確的結果，實現仿真模型研究。

在實際實驗過程中，首先進行以下假設，當管網啟動之后自身熱遠處所提供的熱量存在缺陷，此時啟動過程中不同節點的流量進行針對性的控制，而此時其所體現的溫度分為為40、45、55攝氏度。隨后進行第一次網流量擾動，結合三個換熱站的側面水溫變化，因為總站與各個換熱站在距離上存在的差異，導致其在溫度傳輸過程中存在不同程度的延遲。基于換熱站二次出口溫度變化情況，當管網流量發生改變后，其中的一個換熱站會隨之產生溫度變化；此外總站隨著總流量降低導致換熱站的改變引起溫度的提升。結合上述內容，可以顯著的看出，其中有兩個換熱站自身流量的改變極為不明顯，一直保持在一個非常穩定的時間段之中，在此過程中，需要其溫度一直保持提升的狀態，進而通過時間延遲得出溫度在開始時出現一個溫度下降的趨勢。

在出現以此網流量擾動之后，會出現一個二次網回水溫度的擾動，這與上一個擾動極為相符，在影響熱側出水溫度的同時，在回水管道的作用下將其傳輸到總站，并通過總站將這一影響轉換成溫度變化體現在熱力站上，進而得到不同管網節點的溫度變化，并傳送到每個用戶家中，將其轉換成為各個房間的室溫。在整個過程中，相較于一次網流量擾動而言，其所產生的最大影響差距就在于換熱器及擾動因素兩個方面存在的差異性，直接導致慣性及延遲環節出現差別，因此就管網而言，該兩個環節所產生的影響可以完全忽略。對于整個供熱系統而言，隨著管道輸送過程中自身具備的延遲性質而言，導致供熱系統時滯極為研究，使室溫隨著換熱器發生改變。

結束語：本文的首要任務就是對集中供熱管網熱力工況實施研究，因此在研究過程中，通過構建供熱系統仿真模型實現有關研究，在這種仿真模型之下，可以結合多樣化的控制手法實現有關數據或結果的驗證，從而確保系統能夠得到合理的優化與控制。通過本次研究能夠從一定程度上了解并掌握當前供熱管網系統的熱力工況。

參考文獻

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