談熱網(wǎng)水力平衡分析軟件的應(yīng)用

談熱網(wǎng)水力平衡分析軟件的博達(dá)興創(chuàng)科技發(fā)展【摘要】本文主旨在于論述熱網(wǎng)水力平衡分析軟件（Flowra32）在熱網(wǎng)設(shè)計(jì)、改造、運(yùn)行中發(fā)揮的重要作用。該軟件從芬蘭引進(jìn)，有如下優(yōu)點(diǎn)：第一：可以對(duì)一次供熱或二次供熱進(jìn)行整體或局部管徑校核，以判斷設(shè)計(jì)是否合理，為后續(xù)詳細(xì)工況分析奠定基礎(chǔ)；第二：可以對(duì)熱網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行模擬分析，以直觀、全面地掌握熱網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)、每根管道的運(yùn)行狀態(tài)；第三：可以制定熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方案，以確定不同室外溫度對(duì)應(yīng)的熱源的出力情況；第四：可以制定熱網(wǎng)改造方案，以滿足集中供熱日益膨脹的需求；第五：可以模擬多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行工況。以上所述均可以通過詳細(xì)計(jì)算報(bào)告、水壓圖、熱網(wǎng)參數(shù)分布圖等多種方式進(jìn)行展示，以滿足不同使用者的需求。該軟件區(qū)別于一般的計(jì)算軟件，是國內(nèi)其他類似計(jì)算軟件不可比擬的?！尽克ζ胶廛浖軓叫：斯r模擬熱網(wǎng)改造方案聯(lián)網(wǎng)緒論供熱行業(yè)原本是一個(gè)粗放的管理行業(yè)，近年來逐步往精細(xì)化方向發(fā)展。要想精細(xì)化，離不開必要的軟件和硬件。從軟件方面來講，本文以熱網(wǎng)水力平衡分析軟件（以下簡(jiǎn)稱“l(fā)owa32”）為中心，論述其在供熱行業(yè)發(fā)揮的重要作用。本文將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述：1）管徑校核，判斷設(shè)計(jì)是否合理；2）實(shí)際運(yùn)行工況模擬分析；3）制定熱網(wǎng)調(diào)節(jié)方案；4）制定熱網(wǎng)改造方案；5）多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。首先不得不解釋下為什么一定要用Flowra32。第一，高效。每次計(jì)算消耗時(shí)間都是秒級(jí)，因此可以在很短的時(shí)間內(nèi)做大量的方案，提升工作效率。第二，準(zhǔn)確。顯而易見，人工計(jì)算可能會(huì)由于粗心或者數(shù)據(jù)量大造成不可避免的錯(cuò)誤，但是軟件計(jì)算過程是固定的，

不會(huì)產(chǎn)生這樣的問題。第三，適應(yīng)熱網(wǎng)類型多樣性。該軟件不區(qū)分單熱源或多熱源、枝狀網(wǎng)或環(huán)狀網(wǎng)、寒冷期或非寒冷期，這是其他計(jì)算軟件不能比擬的。第四，計(jì)算結(jié)果多樣性展示。通過詳細(xì)計(jì)算報(bào)告、水壓圖、熱網(wǎng)參數(shù)分布圖等多種方式展示各種計(jì)算參數(shù)，便于使用者多角度、全方位分析結(jié)果。管徑校核，判斷設(shè)計(jì)是否合一般情況下，熱力應(yīng)該是由專業(yè)的設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但是隨著近年中國城鎮(zhèn)化速度加快，很多城市的熱網(wǎng)規(guī)模超速發(fā)展，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了最初設(shè)計(jì)負(fù)荷，而為了滿足新增負(fù)荷的入網(wǎng)需求，由于各種因素，造成很多新增管線并沒有經(jīng)過專業(yè)的計(jì)算和論證，即使計(jì)算也只是“查表”，相當(dāng)粗放，造成后期的運(yùn)行中存在很多問題。應(yīng)用Flowra32的第一步，就是對(duì)運(yùn)行多年并且存在不熱和過熱問題的進(jìn)行校核，只有通過了這一步，才可以發(fā)現(xiàn)管徑偏大或偏小的問題為后續(xù)的改造或

案例一某一次熱網(wǎng)設(shè)計(jì)主干線管徑為DN600，DN500，DN450，DN400等。分支線管DN250，DN200等，模型如圖1-1所示。圖1 圖1經(jīng)過Flowra32計(jì)算，得出為保證全網(wǎng)最不利點(diǎn)最小壓差不能小于0.05MPa，主熱源需要輸出1.19MPa的壓，3600t/h，壓差和流量都比較大。主干線管道比圖1

摩阻為135Pa/m，主干線管道流速為2.16m/s，均超出熱網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范的范圍由此可見原有的設(shè)計(jì)方案不合理。經(jīng)過進(jìn)一步計(jì)算分析，原設(shè)計(jì)方案管徑過小。通過北線的水壓圖1-2也可以看出紅色和藍(lán)色線代表的供回水壓力線斜率過大，壓損過高。此時(shí)可以根據(jù)熱網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范，利用軟件的管徑計(jì)算功能對(duì)熱網(wǎng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果如圖1-3所示：：主干線管徑為DN300，DN250等，主干60Pa/m，主干線管道流速為1.2m/s。北線水壓圖1圖如圖1-4所示為保證全網(wǎng)最不利點(diǎn)最小壓差不能小于0.05MPa，主熱源需要輸出0.442MPa的壓差。主干線管道比摩阻為60Pa/m，主干線管道最大流1.2m/s，均符合熱網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范。由此可見基于軟件的設(shè)計(jì)方案是合理的。模擬熱網(wǎng)運(yùn)行工況，掌握熱網(wǎng)實(shí)際運(yùn)熱網(wǎng)流量的不均衡分配是熱網(wǎng)運(yùn)行常見的問題之一單憑設(shè)計(jì)參數(shù)無法掌握熱網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)因?yàn)閷?shí)際運(yùn)行往往偏離設(shè)計(jì)參數(shù)。下面就通過Flowra32對(duì)某熱網(wǎng)進(jìn)行模擬案例二：熱網(wǎng)模型如圖2-1所示

模擬嚴(yán)寒期，室外溫度-11℃的工況熱源的供水溫度83℃，回水溫度53℃；熱源供水壓力1.19MPa，回水壓力0.45MPa。其他參數(shù)略。經(jīng)過Flowra32計(jì)算找到10個(gè)最不利點(diǎn)，計(jì)算壓差都小于0.05MPa（0.05MPa是熱力站最小允許壓差低于此值不能保證用戶用熱需求），見表2-1。接下來通過查看熱源至最不利點(diǎn)的水壓圖也可發(fā)現(xiàn)的水力工況不理想，水壓圖路徑如圖2-2，水壓圖如圖2-3。為了從全局把握實(shí)際運(yùn)行工況通過熱網(wǎng)參數(shù)分布圖查看壓差的分布。如圖2-4所示，圖中紅域就是壓差小于0.05MPa的節(jié)壓差節(jié)壓差小乾人岔中

表2-1最小壓熱力站位置，黃域代表熱力站壓差小于0.15MPa，綠色代表壓差小于0.3MPa，藍(lán)色表壓差大于3bar。有此圖可以對(duì)當(dāng)前工況不好的站點(diǎn)一目了然給生產(chǎn)人員以明確的指圖2

在使用中可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)多種工況進(jìn)行模擬使熱力公司對(duì)各種工況的運(yùn)行結(jié)果都做到心中有數(shù)以提前做好各種應(yīng)對(duì)措施，并且為后期改造指明了方向。制定運(yùn)行調(diào)節(jié)方案，確定不同負(fù)荷熱對(duì)于單熱源熱網(wǎng)而言，可以通過輸入不同的室外溫度及對(duì)應(yīng)的負(fù)荷百分比計(jì)算出各圖2圖2個(gè)不同的外溫對(duì)應(yīng)的熱源的出力，包括溫度、對(duì)于多熱源熱網(wǎng)而言可以通過輸入不同的室外溫度及對(duì)應(yīng)的負(fù)荷百分比計(jì)算出各個(gè)不同的外溫對(duì)應(yīng)分別應(yīng)該啟動(dòng)幾個(gè)熱源，每個(gè)熱源的出力，包括溫度、壓力、流量等。下案例三：多熱源環(huán)網(wǎng)初寒期，一個(gè)熱源啟動(dòng)，室外溫度-3℃，主熱源（熱網(wǎng)東南方）出力40MW供回水壓

差0.519MPa供回水溫差53℃其他熱源未啟動(dòng)，均為0MW。在這種情況下進(jìn)行計(jì)算，得出壓差分布圖如圖3-1所示，圖中紅域是熱力站壓差小于0.05MPa的位置?？梢缘贸鼋Y(jié)論在采暖季初期只啟動(dòng)一個(gè)熱源是不能滿足整個(gè)熱網(wǎng)的需求的這時(shí)候主熱源的供熱能力已經(jīng)達(dá)到極限，必須啟動(dòng)輔熱源。圖3圖3考慮啟動(dòng)與主熱源呈對(duì)稱分布且熱價(jià)較

低的一個(gè)熱源，負(fù)荷為5MW，該熱源位于熱網(wǎng)的西北方向。主熱源輸出參數(shù)不變，其它熱源暫不啟動(dòng)。經(jīng)過計(jì)算，得出壓差分布圖如圖3-2所示。圖3-2與圖3-1進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，紅色的區(qū)域了，代表啟動(dòng)輔助熱源后之前壓差過小的熱力站的壓差都達(dá)到了0.05MPa以上，也就是說滿足了用戶用熱需求?？紤]到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素在初期只要啟動(dòng)一個(gè)輔助熱源就可以滿足供熱的需求此時(shí)主干線的比摩阻降低全網(wǎng)末端用戶壓差均大于0.05MPa全網(wǎng)水力工況明顯改善，但由于水力平衡點(diǎn)的存在熱網(wǎng)中部某些用戶通過圖3-3可以找到水力平衡點(diǎn)的位圖3圖3置，即圖中流量（黑線）極小的點(diǎn)，經(jīng)過查找發(fā)現(xiàn)713點(diǎn)是其中一個(gè)水力平衡點(diǎn)在熱網(wǎng)中找到該點(diǎn)后根據(jù)流向判斷此點(diǎn)確為平衡點(diǎn)其后面還有兩個(gè)熱用戶（50822和50082），如圖所示。因此在實(shí)際運(yùn)行中這兩個(gè)熱力站需要特別關(guān)注。本案例僅涉及初寒期。在中寒和嚴(yán)寒期也可以用軟件來模擬整個(gè)熱網(wǎng)的運(yùn)行狀況，相應(yīng)地調(diào)整熱源的4制定熱網(wǎng)改造方案，以滿足集中供熱隨著城鎮(zhèn)化腳步越來越快，集中供熱的需求日益膨脹，不管是一、二線城市還是三、四線城鎮(zhèn)，幾乎每年都有大量的新用戶入網(wǎng)，原有已經(jīng)不能滿足所有用戶的用熱需求。案例四：在原有熱網(wǎng)基礎(chǔ)上增加熱負(fù)荷，模型如圖4-1所示。

A站面積增31000m2，B站的面積增大6000m2，經(jīng)過計(jì)算得出最不利點(diǎn)壓差均小于0.05MPa，甚至有的站壓差出現(xiàn)負(fù)值也就是實(shí)際中的平壓差.通過下方的計(jì)算結(jié)果表（4-）和水壓圖（4-2）都可以看出增大熱負(fù)荷后，的供熱能力已經(jīng)不足。以其中一種改造方案為例增大熱源溫差，由20℃增加到23℃，而后重新計(jì)算得出的結(jié)果見表4-2。圖4

表4-1最小壓差節(jié)壓差郵教一號(hào)小區(qū)二號(hào)一號(hào)小區(qū)一號(hào)圖4節(jié)壓差郵教一號(hào)小區(qū)二號(hào)一號(hào)小區(qū)一號(hào)表節(jié)壓差郵教一號(hào)小區(qū)二號(hào)一號(hào)小區(qū)一號(hào) 當(dāng)熱負(fù)荷增大到超過一個(gè)熱源的最大供熱能力的時(shí)候，就需要增加新的熱源，這時(shí)候就需要多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，原有的兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的熱網(wǎng)需要聯(lián)網(wǎng)組成一個(gè)大網(wǎng)運(yùn)行。案例五：兩個(gè)熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，模型如圖5-1所示。該地區(qū)2個(gè)熱源，獨(dú)立運(yùn)行，圖中藍(lán)色圈的位置是解裂閥門的位置。由于高差的問圖5

圖4題，熱力公司一直不敢聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，下面模擬分析2個(gè)熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行是否可行。經(jīng)過多次試算，當(dāng)A熱源出力108MW，B熱源出力71MW時(shí)，全網(wǎng)供熱情況最為合理，計(jì)算結(jié)果如表5-1所示。水力平衡點(diǎn)在圖5-2中藍(lán)色圈的位置。通過最高點(diǎn)至最低點(diǎn)的水壓圖分析聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行有無超壓點(diǎn)或負(fù)壓點(diǎn)，5-3是最高點(diǎn)至最低點(diǎn)的路徑，圖5-4是對(duì)應(yīng)的水壓圖。通過圖5-4可以看出，沒有任何一個(gè)點(diǎn)表4-2、圖4-3與表4-1、圖4-2進(jìn)行 的供水壓力超出該點(diǎn)高程對(duì)應(yīng)的管道的承5-15-1最小節(jié)壓差地產(chǎn)BR12853鍋爐圖5圖5 圖5能力（上面那條綠色的線是上限），也沒有任何一個(gè)點(diǎn)的回水壓力低于該點(diǎn)高程對(duì)應(yīng)的靜水壓線（下面那條綠色的線是下限）。并且供回水壓力線距離上下限都還有一定的安全距離，因此推斷在該計(jì)算條件下，A、B兩個(gè)