專利名稱：多熱源環(huán)狀管網(wǎng)動(dòng)力輸送系統(tǒng)、系統(tǒng)配置方法及運(yùn)行方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集中供熱系統(tǒng)，尤其是多熱源環(huán)狀管網(wǎng)集中供熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集中供熱系統(tǒng)中，動(dòng)力輸送系統(tǒng)為循環(huán)熱媒提供輸送動(dòng)力。動(dòng)力輸送系統(tǒng)主要包括循環(huán)水泵、水泵進(jìn)出口管道、閥門、附件及水泵的控制裝置等。動(dòng)力輸送系統(tǒng)的配置是否合理，對(duì)供熱系統(tǒng)運(yùn)行的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及安全可靠性產(chǎn)生重要影響。多熱源環(huán)狀管網(wǎng)供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式具有以下特點(diǎn)(1)主干管網(wǎng)由一個(gè)或多個(gè)環(huán)狀管網(wǎng)組成。( 具有多個(gè)熱源，每個(gè)熱源均設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)力輸送系統(tǒng)。(3) 運(yùn)行的多個(gè)熱源的動(dòng)力輸送系統(tǒng)互相影響。(4)在整個(gè)采暖季，投入運(yùn)行的熱源及其所屬的動(dòng)力輸送系統(tǒng)按一定規(guī)律投入或退出運(yùn)行。多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的動(dòng)力輸送系統(tǒng)，目前較多采用單熱源枝狀網(wǎng)動(dòng)力輸送系統(tǒng)的配置方法和運(yùn)行方式。其具體方法為劃分每個(gè)熱源的供熱區(qū)域，將多熱源環(huán)狀管網(wǎng)分解為多個(gè)單熱源枝狀管網(wǎng)；根據(jù)每個(gè)單熱源枝狀管網(wǎng)的流量和阻力，設(shè)計(jì)每個(gè)熱源的動(dòng)力輸送系統(tǒng)。按照上述方法設(shè)置的多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的動(dòng)力輸送系統(tǒng)，在運(yùn)行熱源的數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，由于運(yùn)行熱源的供熱區(qū)域發(fā)生變化，其輸送能力往往不能滿足部分用戶的要求，從而導(dǎo)致部分用戶的供熱效果較差。因此，目前已運(yùn)行的多熱源環(huán)狀管網(wǎng)，為了保證供熱效果， 大多采用解裂運(yùn)行方式(相鄰熱源的末端用戶之間設(shè)置關(guān)斷閥，將多熱源環(huán)狀管網(wǎng)分解為多個(gè)單熱源枝狀管網(wǎng)，所有熱源在整個(gè)采暖季均處于運(yùn)行狀態(tài))，導(dǎo)致多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的優(yōu)越性得不到充分發(fā)揮。因此，通過(guò)合理配置多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的動(dòng)力輸送系統(tǒng)及其運(yùn)行方式，保證多熱源環(huán)狀管網(wǎng)在各種運(yùn)行工況下所有用戶的供熱效果均能滿足要求，對(duì)于多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的運(yùn)行是非常必要的。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是在《暖通空調(diào)》2002年第32卷第6期公開的“多熱源環(huán)網(wǎng)供熱技術(shù)” 一文。在該文中公開了以下幾種關(guān)于多熱源環(huán)狀管網(wǎng)動(dòng)力輸送系統(tǒng)的設(shè)置技術(shù)(1)各熱源動(dòng)力輸送系統(tǒng)的循環(huán)水泵宜選用變頻泵。在工況發(fā)生變化時(shí)，循環(huán)水泵變頻運(yùn)行，其流量和揚(yáng)程均發(fā)生變化。(2)各熱源動(dòng)力輸送系統(tǒng)可分別選用幾臺(tái)不同型號(hào)的的定速泵作為不同工況下的循環(huán)泵。同一熱源在不同工況下的循環(huán)水泵應(yīng)具有不同的流量。(3)各熱源動(dòng)力輸送系統(tǒng)的循環(huán)水泵的揚(yáng)程應(yīng)基本相近，流量應(yīng)根據(jù)各熱源所負(fù)擔(dān)的運(yùn)行工況來(lái)確定。以上技術(shù)措施均提出，在不同的運(yùn)行工況下，多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的同一熱源的動(dòng)力輸送系統(tǒng)，其循環(huán)水泵應(yīng)具有不同的運(yùn)行流量。但是，多熱源環(huán)狀管網(wǎng)供熱系統(tǒng)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，是優(yōu)先運(yùn)行供熱成本低、運(yùn)行效
5率高的熱源，而當(dāng)供熱成本低、運(yùn)行效率高的熱源達(dá)到最大供熱能力，仍不能滿足負(fù)荷要求時(shí)，再依次運(yùn)行供熱成本相對(duì)較高或運(yùn)行效率相對(duì)較低的熱源。也就是說(shuō)，如果某一個(gè)熱源 (比如基本熱源或調(diào)節(jié)熱源)在整個(gè)供暖季同時(shí)參與幾個(gè)工況的運(yùn)行，則在這幾種工況下， 該熱源均有可能達(dá)到其額定供熱能力。因此，同一熱源所屬的循環(huán)水泵的流量，在各種運(yùn)行工況下均能滿足該熱源額定供熱能力要求，即在不同的運(yùn)行工況下，同一熱源在達(dá)到其額定供熱能力時(shí)循環(huán)水泵應(yīng)具有相同的流量。同時(shí)，由于多熱源環(huán)狀管網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱源及其動(dòng)力輸送系統(tǒng)互相影響，水力工況的定量分析難度很大。為了保證其水力工況的定量分析能夠進(jìn)行，并減少管網(wǎng)水力工況定量分析的工作量，多熱源環(huán)狀管網(wǎng)在每一種運(yùn)行工況下應(yīng)具有確定的流量。鑒于以上兩方面的原因，對(duì)于多熱源環(huán)狀管網(wǎng)供熱系統(tǒng)，同一熱源在各種不同運(yùn)行工況下的循環(huán)水泵應(yīng)具有相同的流量，且在每一種運(yùn)行工況下各熱源的循環(huán)水泵均應(yīng)采用“定流量”運(yùn)行方式。多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的動(dòng)力輸送系統(tǒng)所屬的循環(huán)水泵的揚(yáng)程，是由該熱源的額定供熱能力，該熱源的供熱范圍以及該供熱范圍管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及水力狀況等因素共同確定的。在不同的運(yùn)行工況下，該熱源的供熱范圍、該范圍的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)及水力狀況均將發(fā)生變化。因此， 在不同運(yùn)行工況下，運(yùn)行的熱源的動(dòng)力輸送系統(tǒng)所屬的循環(huán)水泵的揚(yáng)程必須根據(jù)具體工況的水力工況分析計(jì)算結(jié)果確定。而采用上述文獻(xiàn)中的技術(shù)措施，將會(huì)導(dǎo)致部分熱源投入或退出運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行熱源所屬的循環(huán)水泵的輸送流量不能與熱源的供熱能力相匹配，循環(huán)水泵的揚(yáng)程不能與其供熱范圍相匹配，從而導(dǎo)致部分熱源的供熱能力不能充分利用，而部分熱源又不得不超負(fù)荷運(yùn)行，影響了多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)導(dǎo)致多熱源環(huán)狀管網(wǎng)供熱系統(tǒng)輸送能力不能適應(yīng)運(yùn)行熱源數(shù)量發(fā)生變化的缺點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，提供一種多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的動(dòng)力輸送系統(tǒng)。 該動(dòng)力輸送系統(tǒng)主要通過(guò)合理配置循環(huán)水泵及其運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，使其輸送能力能夠滿足多熱源環(huán)狀管網(wǎng)在不同運(yùn)行工況下的供熱要求，保證多熱源環(huán)狀管網(wǎng)供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)主要包括設(shè)置在各個(gè)熱源處的管道、附件和水泵控制裝置，其特征在于，在各個(gè)熱源處還分別設(shè)置有一套或多套額定流量相同、額定揚(yáng)程不同的定速循環(huán)泵；多套設(shè)置時(shí)，額定流量相同、額定揚(yáng)程不同的多套循環(huán)水泵并聯(lián)安裝，每種工況下運(yùn)行與之相對(duì)應(yīng)的一套；要求設(shè)置的套數(shù)與該熱源的運(yùn)行工況數(shù)相對(duì)應(yīng)；在各用戶處設(shè)置有能夠定量控制流量的流量控制閥。本發(fā)明系統(tǒng)的配置方法如下第一步，確定每個(gè)熱源處設(shè)置的循環(huán)水泵套數(shù)首先劃分多熱源環(huán)狀管網(wǎng)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行工況，并確定熱源的投運(yùn)順序。比如三熱源環(huán)狀管網(wǎng)可分為基本工況、調(diào)節(jié)工況和調(diào)峰工況三種不同工況；或者分為基本工況和兩個(gè)調(diào)峰工況?；竟r下，只有基本熱源投入運(yùn)行；調(diào)節(jié)工況下，只有基本熱源和調(diào)節(jié)熱源投入運(yùn)行；調(diào)峰工況下，基本熱源、調(diào)節(jié)熱源和調(diào)峰熱源均投入運(yùn)行。對(duì)于四熱源環(huán)狀管網(wǎng)，可以根據(jù)熱源的投運(yùn)順序不同，可以設(shè)置三種運(yùn)行工況或四種運(yùn)行工況。如果設(shè)置三種運(yùn)行工況，則在運(yùn)行工況發(fā)生改變時(shí)，會(huì)有兩個(gè)熱源同時(shí)投入或退出運(yùn)行；如果設(shè)置四種運(yùn)行工況，則四個(gè)熱源分別按一定次序投入運(yùn)行或退出運(yùn)行。在運(yùn)行工況和熱源投入運(yùn)行順序劃分的基礎(chǔ)上，確定在每個(gè)熱源處設(shè)置的循環(huán)水泵套數(shù)，要求循環(huán)水泵的套數(shù)與該熱源參與的運(yùn)行工況數(shù)相對(duì)應(yīng)；第二步確定每個(gè)熱源處循環(huán)水泵額定流量同一熱源在不同工況下的循環(huán)泵具有相同的額定流量，其流量均按下式確定
權(quán)利要求
1.一種多熱源環(huán)狀管網(wǎng)動(dòng)力輸送系統(tǒng)，主要包括設(shè)置在各個(gè)熱源處的管道、附件和水泵控制裝置，其特征在于，在各個(gè)熱源處還分別設(shè)置有一套或多套額定流量相同、額定揚(yáng)程不同的定速循環(huán)泵；多套設(shè)置時(shí)，額定流量相同、額定揚(yáng)程不同的多套循環(huán)水泵并聯(lián)安裝， 每種工況下運(yùn)行與之相對(duì)應(yīng)的一套，要求設(shè)置的套數(shù)與該熱源的運(yùn)行工況數(shù)相對(duì)應(yīng)；在各用戶處設(shè)置有能夠定量控制流量的流量控制閥。
2.一種如權(quán)利要求1所述的多熱源環(huán)狀管網(wǎng)動(dòng)力輸送系統(tǒng)的配置方法，其特征在于， 步驟如下第一步，確定每個(gè)熱源處設(shè)置的循環(huán)水泵套數(shù)首先劃分多熱源環(huán)狀管網(wǎng)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行工況，并確定熱源的投運(yùn)順序，在運(yùn)行工況和熱源投入運(yùn)行順序劃分的基礎(chǔ)上，確定在每個(gè)熱源處設(shè)置的循環(huán)水泵套數(shù)，要求循環(huán)水泵的套數(shù)與該熱源參與的運(yùn)行工況數(shù)相對(duì)應(yīng)； 第二步確定每個(gè)熱源處循環(huán)水泵額定流量同一熱源在不同工況下的循環(huán)泵具有相同的額定流量，其流量均按下式確定G = (1.05-1.15) 86°gm3/h式中.Pitg-h)G——某熱源的額定流量，m3/h ；Q——某熱源的額定供熱量，kff ；P——額定回水溫度下水的密度，kg/m3tg、th——熱源或供熱管網(wǎng)的額定供、回水溫度，°C;第三步確定個(gè)熱源處循環(huán)水泵揚(yáng)程同一熱源在不同運(yùn)行工況下的循環(huán)水泵的流量相同，但揚(yáng)程是不同的，其揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)多熱源環(huán)狀管網(wǎng)在不同運(yùn)行工況下的實(shí)際水力狀況，通過(guò)分析計(jì)算確定；具體確定方法為(1)首先將多熱源環(huán)狀管網(wǎng)分解為供水環(huán)網(wǎng)和回水環(huán)網(wǎng)，分別選定供水環(huán)網(wǎng)和回水環(huán)網(wǎng)的壓力基準(zhǔn)點(diǎn)，壓力基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選擇同一熱源的供回水入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；(2)選擇某一工況作為計(jì)算工況，確定供水環(huán)網(wǎng)和回水環(huán)網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)在該工況下的額定流量，并用矩陣表示^G = OlG AlG^--AmG Γ 及知=[仏// ,仏//,…，札“Γ(3)分別根據(jù)供、回水管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的額定流量矩陣，計(jì)算確定供、回水管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)相對(duì)于各自壓力基準(zhǔn)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)壓降矩陣PG =(Pu;,P2G”",PmGf 及 PH =(Pw,P2H,".,Pmnf(4)根據(jù)供水節(jié)點(diǎn)和回水節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)壓降，確定出多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的最不利熱用戶其最不利用戶必然滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系式Apj = Pjg-Pjh = max(piG_piH) i = 1，2， ...，m 式中——最不利熱用戶J的供水環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓降，HiH2O ； Pjh——最不利熱用戶J的回水環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓降，HiH2O ； m——多熱源環(huán)狀管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)(包括熱源節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn))個(gè)數(shù)；(5)分別確定供、回水環(huán)網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的壓力矩陣設(shè)定最不利熱用戶J的最低壓力Δ巧=Δ Ρ(ι，Δ Ρ(ι為規(guī)范規(guī)定的熱用戶安全供熱所需的資用壓力的最小值，定壓點(diǎn)設(shè)在基準(zhǔn)熱源的回水環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，其定壓值為Po，則供、回水環(huán)網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的壓力矩陣為Pg ^ipo+apo+(pjg -pm)_pw,po + po+(pjg -pjh)-pig, …’po+ap0+(pjg ~pjh)-pmof ph = {Po - PwPo -pih^po- PmH (6)確定供、回水環(huán)網(wǎng)各對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)間的壓差矩陣 ^p = pg-ph= ^px,^p2,...^pl,..)= IAPo +(pjg -Pjh)-(pig ~Pwlapo +(pjg _pm)_(p2g -pih、”.., Δα + (pJG-pJH)~(pmG -pmH)f(7)確定各熱源循環(huán)水泵在該工況下的揚(yáng)程在該工況下運(yùn)行的熱源節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其供水環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)流量的符號(hào)判定，若供水管網(wǎng)某節(jié)點(diǎn)流量< 0，則該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的用戶必為熱源，因此，在該工況下運(yùn)行的熱源所屬的循環(huán)水泵的論揚(yáng)程按下式確定Hrk = Δp0+ (Pjg-Pjh)-(piG-piH) +H0 k = 1,2, ...,M式中Ha—k熱源循環(huán)水泵的揚(yáng)程，mH20 ；Pie——k熱源對(duì)應(yīng)的供水環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)壓降，mH20 ；PiH——k熱源對(duì)應(yīng)的回水環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)壓降，HiH2O ；H0——在理論流量下熱源內(nèi)部的阻力損失，可按規(guī)范規(guī)定取值，HiH2O ；M——在該工況下運(yùn)行熱源的個(gè)數(shù)；(8)重復(fù)步驟( (7)，確定各熱源循環(huán)水泵在其它運(yùn)行工況下的揚(yáng)程； 第四步設(shè)置循環(huán)水泵根據(jù)確定的每個(gè)熱源對(duì)應(yīng)的循環(huán)水泵套數(shù)、循環(huán)水泵的額定流量以及循環(huán)水泵的揚(yáng)程，在每個(gè)熱源處設(shè)置相應(yīng)套數(shù)的額定流量相同、額定揚(yáng)程不同的定速循環(huán)泵及相應(yīng)的配套裝置，多套循環(huán)水泵應(yīng)并聯(lián)設(shè)置；并在各用戶處設(shè)置流量控制閥；當(dāng)某一熱源的循環(huán)水泵在幾種不同工況下的額定揚(yáng)程相差不大于5mH20時(shí)，該熱源在上述幾種工況的循環(huán)水泵及其配套裝置合并為一套。
3.如權(quán)利要求2所述的配置方法，其特征在于所述的多熱源環(huán)狀管網(wǎng)有三個(gè)熱源和三種不同工況；三個(gè)熱源分別為基本熱源、調(diào)節(jié)熱源和調(diào)峰熱源；三種不同工況分別為基本工況、調(diào)節(jié)工況和調(diào)峰工況；其中基本熱源參與三種運(yùn)行工況，三種工況下的動(dòng)力輸送系統(tǒng)的配置參數(shù)為基本工況下， 額定流量Q = 294m3/h,額定揚(yáng)程H = 85mH20 ；調(diào)節(jié)工況下，額定流量Q = 294m3/h,額定揚(yáng)程 H = 68mH20 ；調(diào)峰工況下，額定流量Q = ^4m3/h，額定揚(yáng)程H = 48mH20 ；調(diào)節(jié)熱源參與兩種運(yùn)行工況，兩種工況下的動(dòng)力輸送系統(tǒng)的配置參數(shù)為調(diào)節(jié)工況下， 額定流量Q = 214m3/h，額定揚(yáng)程H = 58mH20 ；調(diào)峰工況下，額定流量Q = 214m3/h，額定揚(yáng)程 H = 80mH20 ；調(diào)峰熱源只參與調(diào)峰工況的運(yùn)行，計(jì)算得到該工況下的動(dòng)力輸送系統(tǒng)的配置參數(shù)為 額定流量Q = 198m7h，額定揚(yáng)程H = 76mH20。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力輸送系統(tǒng)的運(yùn)行方式，其特征在于 基本工況下，只運(yùn)行基本熱源及其在基本工況下的動(dòng)力輸送系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)各用戶在基本工況下的額定流量設(shè)定熱用戶流量控制閥的開度；調(diào)節(jié)工況下，只運(yùn)行基本熱源和調(diào)節(jié)熱源，并分別運(yùn)行它們?cè)谡{(diào)節(jié)工況下的動(dòng)力輸送系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)各用戶在調(diào)節(jié)工況下的額定流量設(shè)定熱用戶流量控制閥的開度；如果多熱源環(huán)狀管網(wǎng)具有多個(gè)不同的調(diào)節(jié)熱源，且多個(gè)調(diào)節(jié)熱源根據(jù)熱負(fù)荷的變化情況按照一定的次序投入或退出運(yùn)行，則該管網(wǎng)的調(diào)節(jié)工況可劃分為多個(gè)調(diào)節(jié)工況；不同調(diào)節(jié)工況下，分別運(yùn)行與該調(diào)節(jié)工況對(duì)應(yīng)的熱源及動(dòng)力輸送系統(tǒng)；調(diào)峰工況下，基本熱源、所有調(diào)節(jié)熱源和調(diào)峰熱源均投入運(yùn)行，并分別運(yùn)行它們?cè)谡{(diào)峰工況下的的動(dòng)力輸送系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)各用戶在調(diào)峰工況下的額定流量設(shè)定熱用戶流量控制閥的開度；在每一種運(yùn)行工況下，分別采用定流量的運(yùn)行方式，依靠調(diào)節(jié)熱媒溫度適應(yīng)系統(tǒng)的負(fù)荷變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多熱源環(huán)狀管網(wǎng)動(dòng)力輸送系統(tǒng)、系統(tǒng)配置方法及運(yùn)行方式。它是在各個(gè)熱源處分別設(shè)置有一套或多套額定流量相同、額定揚(yáng)程不同的定速循環(huán)泵；多套設(shè)置時(shí)，額定流量相同、額定揚(yáng)程不同的多套循環(huán)水泵并聯(lián)安裝，每種工況下運(yùn)行與之相對(duì)應(yīng)的一套；要求設(shè)置的套數(shù)與該熱源的運(yùn)行工況數(shù)相對(duì)應(yīng)；在各用戶處設(shè)置有能夠定量控制流量的流量控制閥。通過(guò)各種運(yùn)行工況下運(yùn)行的熱源分別啟用與該運(yùn)行工況相應(yīng)的循環(huán)水泵，保證了管網(wǎng)的輸送能力和管網(wǎng)在各種正常運(yùn)行工況下的運(yùn)行效果，并減少動(dòng)力輸送系統(tǒng)的電能消耗。
文檔編號(hào)F24D19/10GK102261691SQ201110150269
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者馮永華, 劉靖, 徐文忠, 魏海霞 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)