热网水力平衡分析软件(FLOWRA) 在热网中的应用

区域供热20063期热网水力平衡分析软件( FLOWRA)在热网中的应用沈阳皇姑热电有服公司孟钢杨亮闫靖荀太平北京博达新创科技发展有限责任公司李洪军顾孔满孙建新【摘要】本文通过热网水力平衡分析软件( FLOWRA)在沈阳皇姑热网运行工况诊断分析和技术改造中的应用,说明热网水力平衡分析软件在热网系统运行调节技术改造中的重要作用和必要性。【关键词】水力失调管网改造环网水力平衡点供热系统,特别是大型集中供热系统,要随着城市经济的发展、热网供热面积的保证供暖质量,实现节能运行,基本条件是保增大,出现了越来越多的环状供热管网、甚至证热网的水力工况平衡。但热网系统由于其是多热源环状网,热网调节的难度进一步增固有的结构特点,普遍存在着水力工况失调大。这就更需要有热网水力平衡分析软件系的问题。具体表现就是近端热用户或者换热统指导运行调节,为技术人员提供了基本数站的实际流量远大于设计流量,而远端流量却据和理论依据。小于设计流量,近端过热,远端过冷。这个问题沈阳皇姑热电热网的实际情况直困扰着热力行业。过去主要采取一些手动沈阳皇姑热电热网供热面积为530万平调节辅之以小温差、大流量的运行方式;目前方米,共有65个换热站。热网由两部分组成:主要措施为在前端用户设置电动调节阀和自南线热网和北线热网,其中南线热网形式为力式差压控制器等。但不管是那种措施和方单热源环网系统,供暖面积为300万平方米;法,如果没有进行原热网运行工况的模拟和诊北线热网为单热源枝状网,东北线供暖面积断分析,没有对热网在各种运行工况下运行参230万平方米。热网存在着水力工况失调的问数的具体数值及分布有准确的掌握和了解缺题,末端的一些热力站,压差很小,流量不足,乏对热网技术改造方案和调节方案预期效果导致供热质量不稳定。的分析和评估(包括经济性方面的),都只能说热网运行工况的诊断与分析是定性的或不准确的。而使用热网水力平衡热网存在着水力工况失调的问题,大家分析软件可很好地模拟热网运行的实际情都知中国煤化工不同,导致流况,定量地掌握管网的状况,使得管网技改、量分司CNMHG实际运行中全扩建更有针对性和目的性,从而大大提高技网的压差流量等参数是怎样分布的,各站的改、扩建的有效性,并降低费用。参数具体跟设计的参数相差多少,这仅仅靠4方数据区域供热20063期热网监控系统是不能完全做到的,还要跟专区委站和实验小学站为参考点。业的软件系统相结合。通过软件系统模拟出符号说明:热网的各个工况,然后对各个工况下的参数T一室外温度;Pg-供水压力;Ph-回水水压图,流量、压差等参数分布图等进行分压力;△P一压差;g一供水温度;Th-回水温析,就可以知道热网工况失调的具体原因所度;△T温差;F-流量;R一比摩阻;在,指导热网调节和热网改造。结合2004V—流速。2005年采暖季热网的运行参数对热网运行工12004-2005年采暖季中寒期的时候况进行模拟分析,分别模拟中寒期(-9℃)和(-9℃)热源出口参数:供水温度95℃,回水温最寒期(-19℃)的热网运行工况,为便于分析度60℃;供水压力074MPa,回水压力对比,分别以热网近端的六旅站和水榭花都05MPa,流量3240/h站,中间的怒江小学站和翔风花园站,末端的工况模拟结果:衰1各站参数站名称T(℃)| Pg(MPa) Ph(Pa))△PMPa)Tg(℃)|Th(℃)aT(℃)|Fmh)0.7220.1680.55459.2水榭花都站0.7130.1770.536103.17怒江小学站0.5520.3380215的好2翔风花园站0.55203680.153区委站0.4490.441990203实验小学站04470.4430004622.2004-2005年采暖季最寒期的时候通过软件对热网运行工况的模拟分析可(-19℃)热源出口参数:供水温度95℃,回水以非常方便地找到环网的水力平衡点(在水温度55℃;供水压力09MPa,回水压力022压图中体现为流量最小的点或管段)。通过水MPa,流量3550/h。工况模拟结果:压图可知环网的水力平衡点存在于克莱斯勒各站参数站名称T(℃PMPa) Ph(MPa))-△PMPa)Tg(℃)|mh(℃)△T℃)(m3h)190241648水榭花都站-1908680.252061693112.86怒江小学站0.445002326.17翔风花园站1906380.4820.156351858区委站190.5510.5698816622197实验小学站-190480502391站与主干线接口点和金穗站与主干线接口点设计流量,末端站如区委站和实验小学站等之间,而区委站和实验小学站位于该水力平远小于中国煤化工端的压差差衡点附近,水力工况可想而知。又结合各站在异原因YHCNMHG工况失调比2004-2005采暖季的运行参数记录,发现热较严重。通过软件计算的流量与实际运行流网前端站如六旅、水榭花都站等流量远大于量的对比,可以非常方便地了解各个站的水49区域供热20063期表3关键管段参数单位长度上摩擦阻力最大管段压降bar/km)流速(m/s)流量kgs)开始结束供水回水供水回水供水回水A32AA33A134178810.80810.75103-1.312-1.3122.1521582658263A33A13101310801.301251.255784441.2491.249782.3878233创业圣康1.1441.0618.2318.23创业0.9900.99014014074.057405-18-3005305309290929-324.00-323.9910008740.874201412.5941257力失调度,为流量调节阀的设置等水力调节宁山路支线:翔风三期站96万平方米;手段提供理论依据。此外,从表3也可以看出43中学站7.10万平方米;在热网前端的主干线部分管道比摩阻、流速名士之都站757万平方米;均过大,可见这些管道的输送能力已经不足,中乾站6.76万平方米,合加之2005年系统还要增加100多万平方米计:313万平方米。的供热面积,所以需要对这些管道进行技术怒江街至泰山路支线:绿园站96万平方改造米;建工丽园站22.23万平管网改造方案的制定方米;辽宁大学2站11.6万管网改造的目的是为了增加管网供热能平方米;电校站33.83万平力和改善水力工况、解决热网末端用户资用方米;辽歌站14.5万平方压头小,流量不足的问题。该热网为一个环状米;省物业站10万平方米,管网,新增规划供暖负荷挂网位置又不确定合计:10176万平方米。如何确定与新增用户所连接管道的位置和管各种管网改造方案的模拟径,使之对新增负荷的位置和大小有良好的通过软件对以往采暖季热网运行工况的适应性;新增负荷对原有管网用户会产生什计算和模拟的结果可知,紫山路的主干管么影响;如何使改造成本最低。这一系列问题(DN700,长750米,简称GD1)比摩阻过大;都需要进行多方案多工况的水力模拟分析。怒江街车轮厂站到办公楼站之间管道热网水力平衡分析软件为我们提供了方便、(DN600,长540米,简称CD2)比摩阻过大;快捷、准确的手段,进行管网的工况分析。使泰山路的农牧厅站与轻工站之间主干管得我们在各种方案中,优选出一个管网适应(DN450,490米,简称GD3)的管径过小;紫山性强,投资低的方案,大大降低了管网重复改路车轮厂站到建工丽园站之间的水源地上需造的风险,节约了投资。05年新增供热负荷的分布新成M凵中国煤化工商称GD4),局部形CNMHG过原来怒江街干线西江街支线铁路技校站116万平方米;的流量。上述管道都需要进行改造,但采用西江悦园站677万平方米,多大的管径,改造以后是否能取得预期效果,合计:183万平方米。这些都需要进行多种方案的模拟和优化。为万数据区城供热2006.3期方便管网改造方案的运行模拟结果,采用上热源输出参数2:供水温度95℃,回水温述拟改造管道和末端的区委站和实验小学度55℃;供水压力09MPa,回水压力022站、新增的名仕之都站、翔风三期站、辽宁大MPa;流量5378h。学2站、西江悦园站为参考管道和参考点。管网改造方案—运行模拟结果分析模拟管网改造方案一:GD1采用DN800,在管网改造方案一运行模拟中,在热源出口GD2采用DN700,GD3采用DN600,CD4采温差为40度的情况下,如果热源出口压差为用DN700。065公斤,那么末端的站和新增的站资用压热源输出参数1:供水温度95℃,回水温头就不足,会影响供热效果,同时由于新增负度55℃;供水压力0.85MPa,回水压力022荷后系统流量增加,主干线怒江街支线管道MPa;流量5378u/h。压力损失比较大,导致在系统中后端的紫荆工况模拟结果花园站的资用压头不足,也就是说热网新增表4拟改造管道运行模拟结果管道流量th)流速(m/s)比摩阻(Pam)GDI45212.55GD22341.5643GD3161215GD42390表5换热站运行模拟结果换热站名称温差C℃流量th压差(Pam区委站24084031实验小学站中乾站78.550.3翔风三期站0.4辽宁大学239134.12西江悦园站78.555.3表6拟改造管道运行模拟结果管道流量h)流速(m/)比摩阻Pa/m)GDI4522682.55GD218301.52GD31772.51.68GD42639.1961.75表7换热站运行模拟结果换热站名称温差C℃流量(m)压差(am区委站实验小学站中国煤化工中乾站翔风三期站89999CNMHG1122辽宁大学2站134.672.76西江悦园站39区域供热20063期负荷以后,原本运行工况比较好的站受到了工况模拟结果:影响。当热源出口压差为068公斤的时候,末管网改造方案二运行模拟结果分析:端的站和新增的站资用压头才比较大,但这当室外温度接近计算温度时候,在热源时候热源运行费用增加。同时主干线CD1的出口温差为35度的情况下,热网末端的区委比摩阻和流速也很大,可见CD所选管径偏站、新增的中乾站翔风三期站等资用压头不小,其它管道管径还是比较合理的。足,而热源出口温差达到40度的情况下,整个模拟管网改造方案二:GD1采用DN900,系统的工况都非常好,进行管网改造的管道的GD2采用DN700,GD3采用DN600,GD4采比摩阻、流速等参数均没超过规范的规定,从用DN800。而可见管网改造方案二还是比较合理的。热源输出参数1:供水温度95℃,回水温综上,通过 FLOWRA软件对热网运行工度55℃;供水压力09MPa,回水压力0.2况的诊断分析,找到了影响供热效果的原因,MPa;流量5378t/h。同时结合热源的实际能力输出情况,通过多个热源输出参数2:供水温度95℃,回水温管网改造方案的运行模拟分析,优化了管网改度60℃;供水压力09MPa,回水压力022造方案。经过经济技术比较分析沈阳皇姑热Ma;流量6028uh电公司确定方案二为最终的管网改造方案。表8拟改造管道运行模拟结果管道流量(th)流速(m/s)比摩阻(Pam)GDI4522.6820253GD218301.3432GD3177251.7161GD42639.196149表9换热站运行模拟结果换热站名称流量(Th)压差Pam)区委站1.83实验小学站中乾站1.83翔风三期站11221.98辽宁大学2站99909134673.82西江悦园站5.03表10拟改造管道运行模拟结果管道流量(th)流速(m/s比摩阻(Pam)GDI514532.29G2208656中国煤化工GD32002CNMHG78GD429981.69(下转第60页)-万疔数据区域供热20063期234温度综合查询曲线够及时的对供热热源和供热管网进行控制和均衡调节,极大的提升了企业运行管理水平取得了较好的经济和社会效益,主要体现在以下几方面:3.1采用自动化采集温度系统代替人工采集,每年可以节省部分人工费用。按节省10个人计算,每个月1500元,一个供暖期可以节省1500×10×4=6万元/年。3.2通过用户室温数据反馈到监控中心,及时进行供热均衡调节,节能按总成本的1.8%计算,供暖成本按0.27元/侮每平米·每天根据日期、小区或SM卡号进行温度查询供暖期120天,供暖面积按500万平米计算,并生成曲线此功能反应整体供暖品质的优劣。节约费用:0.27×120×5000002×x1.8%=291.63结束语万元。采用室内用户温度测量系统后,可以实33避免了客户的投诉,提高了客户满意时在线的采集用户室温,根据用户室温情况度,同时提升了企业专业化管理水平和企业及时反馈信息到监控中心,监控中心从而能形象,收到到了良好的社会效益。(上接第52页)表11换热站运行模拟结果换热站名称温差(℃)流量(T/h压差(Pa/m)区委站2719实验小学站30.38中乾站0.36翔风三期站128270.55辽宁大学2站899999153.92.94西江悦园站897结论证用户供热参数的前提下,最大程度地降低通过热网水力平衡分析软件进行方案优了热网的运行成本,节省了技术人员的工作选,沈阳皇姑热电有限公司2005年改造工程时间、提高了工作效率。从10月末采暖季开取得了十分满意的效果,原计划分两年投资始到现在热网运行工况良好,末端用户不热约3000万元的改造项目,通过管线路由的重的情况得到了很好的解决。由于篇幅的原因,新选择,采用热网水力平衡分析软件进行方软件的具体计算分析过程在这里不做说明。案优选,仅用一年时间,投资2000万元,就完参考文献成了全部管网改造任务,大大降低了改造费[1]石兆玉供热系统运行调节与控制,清华大学出用,同时增加了管网对负荷的适应性。结合热网改造和现有热源的实际情况,(2中国煤化工2筑工业出版社,第沈阳皇姑热电公司从9月份开始就利用CNMHGFLOWRA软件制定0506年采暖季热网系3]陆耀庆实用供热空调设计手册,中国建筑工业统运行方案、热源投运方案、事故预案,在保出版社9数据