熱網(wǎng)仿真系統(tǒng)教學課件

大型供熱系統(tǒng)的智能仿真2003年3月大型供熱系統(tǒng)的智能仿真1目錄一背景介紹功能簡介總體規(guī)劃特色與創(chuàng)新目錄一背景介紹2目錄二設計情況難點和技術突破應用前景后繼開發(fā)目錄二設計情況3背景介紹供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構供熱系統(tǒng)微機監(jiān)控與管理熱力系統(tǒng)模型仿真分析圖背景介紹供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構4功能簡介典型房間的動靜態(tài)特性仿真典型樓房的靜態(tài)特性仿真典型熱力站的動靜態(tài)特性仿真熱力站自控系統(tǒng)仿真功能簡介典型房間的動靜態(tài)特性仿真5功能簡介流體網(wǎng)絡分析與優(yōu)化設計流體網(wǎng)絡擴供各種數(shù)據(jù)庫的集中管理工況流程組態(tài)顯示功能簡介流體網(wǎng)絡分析與優(yōu)化設計6總體規(guī)劃仿真系統(tǒng)封面主菜單系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護節(jié)點仿真熱網(wǎng)仿真系統(tǒng)管理仿真庫名稱維護仿真庫數(shù)據(jù)維護房間仿真樓仿真熱力站仿真優(yōu)化設計全自控仿真無自控仿真部分自控仿真熱網(wǎng)擴供系統(tǒng)簡介系統(tǒng)幫助系統(tǒng)推出總體規(guī)劃仿真系統(tǒng)封面主菜單系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護節(jié)點仿真熱網(wǎng)仿真系統(tǒng)管7主界面圖主界面圖8數(shù)據(jù)維護數(shù)據(jù)維護9單位名稱維護單位名稱維護10節(jié)點仿真節(jié)點仿真11房間仿真界面房間仿真界面12熱力站仿真趨勢圖熱力站仿真趨勢圖13熱網(wǎng)仿真熱網(wǎng)仿真14特色與創(chuàng)新供熱子系統(tǒng)粗粒度建模與求解自控系統(tǒng)優(yōu)化設計及參數(shù)整定熱力站最佳運行方案的確定流體網(wǎng)絡圖形自動生成特色與創(chuàng)新供熱子系統(tǒng)粗粒度建模與求解15特色與創(chuàng)新水壓圖的計算機繪制與輸出多種軟件集成與協(xié)調(diào)安全經(jīng)濟的設備選型與網(wǎng)絡擴展良好的人機交互與合理的人機分工特色與創(chuàng)新水壓圖的計算機繪制與輸出16設計情況多層次系統(tǒng)開發(fā)模塊化的設計方法大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的開發(fā)與提取多種工具軟件的合理選擇與使用設計情況多層次系統(tǒng)開發(fā)17多層次系統(tǒng)開發(fā)

最小系統(tǒng)原型系統(tǒng)進化系統(tǒng)信息反饋信息反饋信息反饋多層次系統(tǒng)開發(fā)

最小系統(tǒng)原型系統(tǒng)進化系統(tǒng)信息反饋信息反饋信息18難點和技術突破求解超越方程數(shù)據(jù)庫按采樣時間插值閥門和泵的選型組態(tài)與數(shù)據(jù)庫的合理連接難點和技術突破求解超越方程19難點和技術突破全網(wǎng)的流量分布計算全網(wǎng)的壓力分布計算各管段管徑選取系統(tǒng)中最不利環(huán)路的確定難點和技術突破全網(wǎng)的流量分布計算20應用前景可以實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化運行可以校核設計的合理性制定科學的熱負荷發(fā)展計劃指導供熱系統(tǒng)的改造指導供熱系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)優(yōu)化設計應用前景可以實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化運行21后繼開發(fā)進行供熱系統(tǒng)動靜態(tài)仿真進行系統(tǒng)故障診斷多熱源環(huán)網(wǎng)仿真后繼開發(fā)進行供熱系統(tǒng)動靜態(tài)仿真22謝謝

2003.3謝謝23水壓圖顯示

返回水壓圖顯示返回24熱網(wǎng)圖形自動生成返回熱網(wǎng)圖形自動生成返回25供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構

返回供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構返回26熱力系統(tǒng)模型仿真分析圖

返回熱力系統(tǒng)模型仿真分析圖返回27房間動態(tài)離散模型與求解(1)先對其物理模型作如下簡化：標準房間與鄰房不發(fā)生熱交換；常物性；室內(nèi)對流換熱系數(shù)為常數(shù)，室外對流換熱系數(shù)為風速的單值函數(shù)；冷風滲透、太陽輻射及其他因素作為房間內(nèi)熱源（冷源）考慮，且變化規(guī)律已知室內(nèi)溫度分布均勻，室內(nèi)空氣的熱慣性忽略；不考慮散熱器的熱慣性。下面將外墻分成m層，分別對每一層列熱平衡方程如下：房間動態(tài)離散模型與求解(1)先對其物理模型作如下簡化：28房間動態(tài)離散模型與求解（2）

m—分層數(shù)；M—質(zhì)量kg/m3；C—比熱J/(kg·℃；⊿time—時間步長s；r—熱阻m2·℃/w；αw—墻外對流換熱系數(shù)w/(m2·℃)；αn—墻內(nèi)對流換熱系數(shù)w/(m2·℃)；twnew—室外溫度℃；tnnew—室內(nèi)溫度℃；tnew(i)—第i層墻體溫度℃；told(i)—第i層墻體的上一時間步長時的溫度℃。

返回房間動態(tài)離散模型與求解（2）

m—分層數(shù)；M—質(zhì)量kg/29樓模型與算法Q1=qv(tni-tw)Q2=AF[(ti+ti+1)/2-tni]1+BQ3=1.163G(ti+1-ti)Q1—房間的實際耗熱量(w)；Q2—散熱器的實際耗熱量(w)；Q3—供熱系統(tǒng)的實際供熱量(w)；q—房間供暖體積概算熱指標(w/(m3℃))；G—供熱系統(tǒng)的實際流量(t/h)；tni—第i層房間實際溫度(℃)；tw—室外實際溫度(℃)；ti—第i層散熱器的出口實際溫度(℃)；ti+1—第i層散熱器的入口實際溫度(℃)；

返回樓模型與算法Q1=qv(tni-tw)30熱力站建模與仿真基本假設：⒈板間流體的流動為一維穩(wěn)態(tài)流動；⒉常物性；⒊廠家提供對流換熱系數(shù)的可靠實驗數(shù)據(jù)；⒋污垢系數(shù)可以在運行中實測出來；⒌各板間參數(shù)均勻一致。

在上述基本假設下可以提出如下基于實驗數(shù)據(jù)得到的半經(jīng)驗數(shù)學模型。：熱力站建模與仿真基本假設：31熱力站建模與仿真

返回熱力站建模與仿真返回32熱網(wǎng)模型與求解（傳統(tǒng)方法）

其中，A為關聯(lián)矩陣；Bf為基本回路矩陣；G為管段流量列向量；Q為節(jié)點凈流出流量列向量；⊿H為管段壓降列向量。

熱網(wǎng)模型與求解（傳統(tǒng)方法）33熱網(wǎng)建模與求解（新方法）算法為：從每一個葉節(jié)點出發(fā)，分別逐次沿著其父節(jié)點的方向搜索，每搜索到一個管路就將該葉節(jié)點的流量加到這個管路上，直到尋到根節(jié)點。當所有葉節(jié)點均把其流量加到了與根節(jié)點相連的所有管路上之后。整個網(wǎng)絡的流量分布就求出來了。

返回熱網(wǎng)建模與求解（新方法）算法為：從每一個葉節(jié)點出發(fā)，分別逐次34房間工藝流程圖

返回房間工藝流程圖返回35仿真系統(tǒng)在管理系統(tǒng)中的位置

系統(tǒng)總控熱網(wǎng)監(jiān)控多媒體介紹地理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理仿真系統(tǒng)

返回仿真系統(tǒng)在管理系統(tǒng)中的位置系統(tǒng)總控熱網(wǎng)監(jiān)控多媒體介紹地理系36大型供熱系統(tǒng)的智能仿真2003年3月大型供熱系統(tǒng)的智能仿真37目錄一背景介紹功能簡介總體規(guī)劃特色與創(chuàng)新目錄一背景介紹38目錄二設計情況難點和技術突破應用前景后繼開發(fā)目錄二設計情況39背景介紹供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構供熱系統(tǒng)微機監(jiān)控與管理熱力系統(tǒng)模型仿真分析圖背景介紹供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構40功能簡介典型房間的動靜態(tài)特性仿真典型樓房的靜態(tài)特性仿真典型熱力站的動靜態(tài)特性仿真熱力站自控系統(tǒng)仿真功能簡介典型房間的動靜態(tài)特性仿真41功能簡介流體網(wǎng)絡分析與優(yōu)化設計流體網(wǎng)絡擴供各種數(shù)據(jù)庫的集中管理工況流程組態(tài)顯示功能簡介流體網(wǎng)絡分析與優(yōu)化設計42總體規(guī)劃仿真系統(tǒng)封面主菜單系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護節(jié)點仿真熱網(wǎng)仿真系統(tǒng)管理仿真庫名稱維護仿真庫數(shù)據(jù)維護房間仿真樓仿真熱力站仿真優(yōu)化設計全自控仿真無自控仿真部分自控仿真熱網(wǎng)擴供系統(tǒng)簡介系統(tǒng)幫助系統(tǒng)推出總體規(guī)劃仿真系統(tǒng)封面主菜單系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護節(jié)點仿真熱網(wǎng)仿真系統(tǒng)管43主界面圖主界面圖44數(shù)據(jù)維護數(shù)據(jù)維護45單位名稱維護單位名稱維護46節(jié)點仿真節(jié)點仿真47房間仿真界面房間仿真界面48熱力站仿真趨勢圖熱力站仿真趨勢圖49熱網(wǎng)仿真熱網(wǎng)仿真50特色與創(chuàng)新供熱子系統(tǒng)粗粒度建模與求解自控系統(tǒng)優(yōu)化設計及參數(shù)整定熱力站最佳運行方案的確定流體網(wǎng)絡圖形自動生成特色與創(chuàng)新供熱子系統(tǒng)粗粒度建模與求解51特色與創(chuàng)新水壓圖的計算機繪制與輸出多種軟件集成與協(xié)調(diào)安全經(jīng)濟的設備選型與網(wǎng)絡擴展良好的人機交互與合理的人機分工特色與創(chuàng)新水壓圖的計算機繪制與輸出52設計情況多層次系統(tǒng)開發(fā)模塊化的設計方法大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的開發(fā)與提取多種工具軟件的合理選擇與使用設計情況多層次系統(tǒng)開發(fā)53多層次系統(tǒng)開發(fā)

最小系統(tǒng)原型系統(tǒng)進化系統(tǒng)信息反饋信息反饋信息反饋多層次系統(tǒng)開發(fā)

最小系統(tǒng)原型系統(tǒng)進化系統(tǒng)信息反饋信息反饋信息54難點和技術突破求解超越方程數(shù)據(jù)庫按采樣時間插值閥門和泵的選型組態(tài)與數(shù)據(jù)庫的合理連接難點和技術突破求解超越方程55難點和技術突破全網(wǎng)的流量分布計算全網(wǎng)的壓力分布計算各管段管徑選取系統(tǒng)中最不利環(huán)路的確定難點和技術突破全網(wǎng)的流量分布計算56應用前景可以實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化運行可以校核設計的合理性制定科學的熱負荷發(fā)展計劃指導供熱系統(tǒng)的改造指導供熱系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)優(yōu)化設計應用前景可以實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化運行57后繼開發(fā)進行供熱系統(tǒng)動靜態(tài)仿真進行系統(tǒng)故障診斷多熱源環(huán)網(wǎng)仿真后繼開發(fā)進行供熱系統(tǒng)動靜態(tài)仿真58謝謝

2003.3謝謝59水壓圖顯示

返回水壓圖顯示返回60熱網(wǎng)圖形自動生成返回熱網(wǎng)圖形自動生成返回61供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構

返回供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構返回62熱力系統(tǒng)模型仿真分析圖

返回熱力系統(tǒng)模型仿真分析圖返回63房間動態(tài)離散模型與求解(1)先對其物理模型作如下簡化：標準房間與鄰房不發(fā)生熱交換；常物性；室內(nèi)對流換熱系數(shù)為常數(shù)，室外對流換熱系數(shù)為風速的單值函數(shù)；冷風滲透、太陽輻射及其他因素作為房間內(nèi)熱源（冷源）考慮，且變化規(guī)律已知室內(nèi)溫度分布均勻，室內(nèi)空氣的熱慣性忽略；不考慮散熱器的熱慣性。下面將外墻分成m層，分別對每一層列熱平衡方程如下：房間動態(tài)離散模型與求解(1)先對其物理模型作如下簡化：64房間動態(tài)離散模型與求解（2）

m—分層數(shù)；M—質(zhì)量kg/m3；C—比熱J/(kg·℃；⊿time—時間步長s；r—熱阻m2·℃/w；αw—墻外對流換熱系數(shù)w/(m2·℃)；αn—墻內(nèi)對流換熱系數(shù)w/(m2·℃)；twnew—室外溫度℃；tnnew—室內(nèi)溫度℃；tnew(i)—第i層墻體溫度℃；told(i)—第i層墻體的上一時間步長時的溫度℃。

返回房間動態(tài)離散模型與求解（2）

m—分層數(shù)；M—質(zhì)量kg/65樓模型與算法Q1=qv(tni-tw)Q2=AF[(ti+ti+1)/2-tni]1+BQ3=1.163G(ti+1-ti)Q1—房間的實際耗熱量(w)；Q2—散熱器的實際耗熱量(w)；Q3—供熱系統(tǒng)的實際供熱量(w)；q—房間供暖體積概算熱指標(w/(m3℃))；G—供熱系統(tǒng)的實際流量(t/h)；tni—第i層房間實際溫度(℃)；tw—室外實際溫度(℃)；ti—第i層散熱器的出口實際溫度(℃)；ti+1—第i層散熱器的入口實際溫度(℃)；

返回樓模型與算法Q1=qv(tni-tw)66熱力站建模與仿真基本假設：⒈板間流體的流動為一維穩(wěn)態(tài)流動；⒉常物性；⒊廠家提供對流換熱系數(shù)的可靠實驗數(shù)據(jù)；⒋污垢系數(shù)可以在運行中實測出來；⒌各板間參數(shù)均勻一致。

在上述基本假設下可以提出如下基于實驗數(shù)據(jù)得到的半經(jīng)驗數(shù)學模型。：熱力站建模與仿真基本假設：67熱力站建模與仿真

返回熱力站建模與仿真返回68熱網(wǎng)模型與求解（傳統(tǒng)方法）

其中，A為關聯(lián)矩陣；Bf為基本回路矩陣；G為管段流量列向量；Q為節(jié)點凈流出流量列向量；⊿H為管段壓降列向量。

熱網(wǎng)模型與求解（傳統(tǒng)方法）69熱網(wǎng)建模與求解（新方法）算法為：從每一個葉節(jié)點出發(fā)，分別逐次沿著其父節(jié)點