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、改造、運行中發(fā)揮的重要作用。該軟件從芬蘭引進，有如下優(yōu)點：第一：可以對一次供熱或二次供熱進行整體或局部管徑校核，以判斷設(shè)計是否合理，為后續(xù)詳細工況分析奠定基礎(chǔ)；第二：可以對熱網(wǎng)實際運行工況進行模擬分析，以直觀、全面地掌握熱網(wǎng)中每個節(jié)點、每根管道的運行狀態(tài)；第三：可以制定熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)方案，以確定不同室外溫度對應(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)運行工況。以上所述均可以通過詳細計算報告、水壓圖、熱網(wǎng)參數(shù)分布圖等多種方式進行展示，以滿足不同使用者的需求。該軟件區(qū)別于一般的計算軟件，是國內(nèi)其他類似計算軟件不可比擬的。【】水力平衡軟件管徑校核工況模擬熱網(wǎng)改造方案聯(lián)網(wǎng)緒論供熱行業(yè)原本是一個粗放的管理行業(yè)，近年來逐步往精細化方向發(fā)展。要想精細化，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。本文將從以下幾個方面進行論述：1）管徑校核，判斷設(shè)計是否合理；2）實際運行工況模擬分析；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)運行。首先不得不解釋下為什么一定要用Flowra32。第一，高效。每次計算消耗時間都是秒級，因此可以在很短的時間內(nèi)做大量的方案，提升工作效率。第二，準確。顯而易見，人工計算可能會由于粗心或者數(shù)據(jù)量大造成不可避免的錯誤，但是軟件計算過程是固定的，

不會產(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，這是其他計算軟件不能比擬的。第四，計算結(jié)果多樣性展示。通過詳細計算報告、水壓圖、熱網(wǎng)參數(shù)分布圖等多種方式展示各種計算參數(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)計是否合一般情況下，熱力應(yīng)該是由專業(yè)的設(shè)計院進行設(shè)計的，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，遠遠超出了最初設(shè)計負荷，而為了滿足新增負荷的入網(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)的計算和論證，即使計算也只是“查表”，相當(dāng)粗放，造成后期的運行中存在很多問題。應(yīng)用Flowra32的第一步，就是對運行多年并且存在不熱和過熱問題的進行校核，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計算，得出為保證全網(wǎng)最不利點最小壓差不能小于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)計規(guī)范的范圍由此可見原有的設(shè)計方案不合理。經(jīng)過進一步計算分析，原設(shè)計方案管徑過小。通過北線的水壓圖1-2也可以看出紅色和藍色線代表的供回水壓力線斜率過大，壓損過高。此時可以根據(jù)熱網(wǎng)設(shè)計規(guī)范，利用軟件的管徑計算功能對熱網(wǎng)重新進行設(shè)計。計算結(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)計規(guī)范。由此可見基于軟件的設(shè)計方案是合理的。模擬熱網(wǎng)運行工況，掌握熱網(wǎng)實際運熱網(wǎng)流量的不均衡分配是熱網(wǎng)運行常見的問題之一單憑設(shè)計參數(shù)無法掌握熱網(wǎng)實際運行狀態(tài)因為實際運行往往偏離設(shè)計參數(shù)。下面就通過Flowra32對某熱網(wǎng)進行模擬案例二：熱網(wǎng)模型如圖2-1所示

模擬嚴寒期，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計算找到10個最不利點，計算壓差都小于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。為了從全局把握實際運行工況通過熱網(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，藍色表壓差大于3bar。有此圖可以對當(dāng)前工況不好的站點一目了然給生產(chǎn)人員以明確的指圖2

在使用中可以根據(jù)實際運行參數(shù)對多種工況進行模擬使熱力公司對各種工況的運行結(jié)果都做到心中有數(shù)以提前做好各種應(yīng)對措施，并且為后期改造指明了方向。制定運行調(diào)節(jié)方案，確定不同負荷熱對于單熱源熱網(wǎng)而言，可以通過輸入不同的室外溫度及對應(yīng)的負荷百分比計算出各圖2圖2個不同的外溫對應(yīng)的熱源的出力，包括溫度、對于多熱源熱網(wǎng)而言可以通過輸入不同的室外溫度及對應(yīng)的負荷百分比計算出各個不同的外溫對應(yīng)分別應(yīng)該啟動幾個熱源，每個熱源的出力，包括溫度、壓力、流量等。下案例三：多熱源環(huán)網(wǎng)初寒期，一個熱源啟動，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，均為0MW。在這種情況下進行計算，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一個熱源是不能滿足整個熱網(wǎng)的需求的這時候主熱源的供熱能力已經(jīng)達到極限，必須啟動輔熱源。圖3圖3考慮啟動與主熱源呈對稱分布且熱價較

低的一個熱源，負荷為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。經(jīng)過計算，得出壓差分布圖如圖3-2所示。圖3-2與圖3-1進行對比后發(fā)現(xiàn)，紅色的區(qū)域了，代表啟動輔助熱源后之前壓差過小的熱力站的壓差都達到了0.05MPa以上，也就是說滿足了用戶用熱需求?？紤]到經(jīng)濟運行的因素在初期只要啟動一個輔助熱源就可以滿足供熱的需求此時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的位圖3圖3置，即圖中流量（黑線）極小的點，經(jīng)過查找發(fā)現(xiàn)713點是其中一個水力平衡點在熱網(wǎng)中找到該點后根據(jù)流向判斷此點確為平衡點其后面還有兩個熱用戶（50822和50082），如圖所示。因此在實際運行中這兩個熱力站需要特別關(guān)注。本案例僅涉及初寒期。在中寒和嚴寒期也可以用軟件來模擬整個熱網(wǎng)的運行狀況，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)過計算得出最不利點壓差均小于0.05MPa，甚至有的站壓差出現(xiàn)負值也就是實際中的平壓差.通過下方的計算結(jié)果表（4-）和水壓圖（4-2）都可以看出增大熱負荷后，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)壓差郵教一號小區(qū)二號一號小區(qū)一號圖4節(jié)壓差郵教一號小區(qū)二號一號小區(qū)一號表節(jié)壓差郵教一號小區(qū)二號一號小區(qū)一號 當(dāng)熱負荷增大到超過一個熱源的最大供熱能力的時候，就需要增加新的熱源，這時候就需要多熱源聯(lián)網(wǎng)運行，原有的兩個或多個獨立的熱網(wǎng)需要聯(lián)網(wǎng)組成一個大網(wǎng)運行。案例五：兩個熱源聯(lián)網(wǎng)運行，模型如圖5-1所示。該地區(qū)2個熱源，獨立運行，圖中藍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)運行，下面模擬分析2個熱源聯(lián)網(wǎng)運行是否可行。經(jīng)過多次試算，當(dāng)A熱源出力108MW，B熱源出力71MW時，全網(wǎng)供熱情況最為合理，計算結(jié)果如表5-1所示。水力平衡點在圖5-2中藍色圈的位置。通過最高點至最低點的水壓圖分析聯(lián)網(wǎng)運行有無超壓點或負壓點，5-3是最高點至最低點的路徑，圖5-4是對應(yīng)的水壓圖。通過圖5-4可以看出，沒有任何一個點表4-2、圖4-3與表4-1、圖4-2進行 的供水壓力超出該點高程對應(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），也沒有任何一個點的回水壓力低于該點高程對應(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，因此推斷在該計算條件下，A、B兩個