第6章管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析課件

第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整一.管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性

■水力失調(diào)的概念管路中某些管段的流量分配不符合設(shè)計值，其原因有多種因素，實際值與設(shè)計值的不一致性，稱為水力失調(diào)，用水力失調(diào)度來表征：

■

產(chǎn)生水力失調(diào)的原因管網(wǎng)中流體流動的動力源提供的能量與設(shè)計不符管網(wǎng)的流動阻力特性發(fā)生變化，即管網(wǎng)阻抗Si的變化導(dǎo)致Si改變有很多原因：管路安裝、管材、管件、閥門返回第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整一.管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)1一.管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性

■

水力失調(diào)對管網(wǎng)系統(tǒng)的不利影響并聯(lián)環(huán)路之間的水力工況相互影響系統(tǒng)中任一個管段的Q改變,其他管段的Q亦即改變某些環(huán)路因發(fā)生水力失調(diào)而流量過小,

則可能發(fā)生爆管事故.(管爐水冷管)供熱空調(diào)系統(tǒng)中,Q的改變,其水力失調(diào)必然導(dǎo)致熱力失調(diào)第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回一.管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性■水力失調(diào)對管網(wǎng)系統(tǒng)的2一.管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性■管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性在管網(wǎng)中各個管段或用戶,在其他管段或用戶的流量改變時,保持本身流量不變的能力,稱為管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性.用管段或用戶管段流量Qg和工況變動后可能達(dá)到的最大流量Qmax的比值

y

來衡量管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性.

即在管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計中,應(yīng)考慮采取措施降低可能發(fā)生的水力失調(diào)度,運(yùn)行中對用戶流量調(diào)整時,其他各管段和用戶的流量盡量穩(wěn)定在原有的水平上.第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整工況變動后的最大水力失調(diào)度規(guī)定流量用戶最大流量一.管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性■管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性第四節(jié)管3二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法■

分析的基本原理水力工況：是指管網(wǎng)某一流動狀態(tài)下與之對應(yīng)的阻力特性、壓差和流量的表達(dá)，

三者的關(guān)系為串聯(lián)管段的總阻抗：并聯(lián)管段的總阻抗：并聯(lián)環(huán)路的流量比值與各自阻抗之間的關(guān)系以通導(dǎo)數(shù)分析并聯(lián)管路的阻力特性：利用Si、ɑ

i逐步算出整個管網(wǎng)的總阻抗Szh利用Szh求出水泵工作點(diǎn)：圖解法、計算法第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法■分析的基本原理第4二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法

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管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析的基本原理圖解法：根據(jù)繪出網(wǎng)路的水力特性曲線根據(jù)水泵樣本繪出水泵的特性曲線兩條曲線的交點(diǎn)為水泵的工作點(diǎn)計算法：水泵特性曲線的函數(shù)式：網(wǎng)路水力特性曲線的函數(shù)式兩個公式聯(lián)立求解,得出循環(huán)水泵工作點(diǎn)的ΔP和Q值第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法■管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析的5二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法

■網(wǎng)路正常水力工況改變后流量再分配的計算步驟■根據(jù)正常水力工況下的流量和壓降,求出網(wǎng)路各管段和用戶系統(tǒng)的阻抗；■根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中管段的連接方式,利用求串聯(lián)管段和并聯(lián)管段總阻抗的計算公式,逐步求出正常水力工況改變后整個系統(tǒng)的總阻抗；■得出整個系統(tǒng)的總阻抗后,利用圖解法,畫出網(wǎng)路的特性曲線,與網(wǎng)絡(luò)循環(huán)水泵的特性曲線相交,求出新的工作點(diǎn)；或利用計算法求解確定新的工作點(diǎn)的ΔP和Q值.■

順次按各并聯(lián)管段流量分配的計算方法分配流量,求出網(wǎng)路各管段及各用戶在正常工況改變的流量第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法■網(wǎng)路正常水力工況改變67.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法方法1：定量計算管網(wǎng)水力工況分析法以供熱管網(wǎng)為例，分析和計算供熱管網(wǎng)的流量分配，研究它的水力失調(diào)狀況。如下圖管網(wǎng)：總流量為：Q，各用戶流量分別為：Q1、Q2、Q37.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法方法1：定量計算7第6章管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析ppt課件87.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法用戶1處的△PAA：△PAA=S1Q12=S1-nQ2S1代表熱用戶1分支點(diǎn)的管網(wǎng)總阻抗，S1-n為用戶1到用戶n的總阻抗；用戶1占總流量的比例：7.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法用戶1處的△PAA：97.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法用戶2，S2-n-熱用戶2分支點(diǎn)管網(wǎng)總阻抗從另一角度分析：7.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法用戶2，107.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法上兩式相除：7.4.2管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析方法上兩式相除：11上圖所示的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中：用戶的相對流量只與管網(wǎng)各管段的阻抗有關(guān)，而與流量無關(guān)。第d個用戶與第m個用戶(m>d)之間的流量比，僅取決于用戶d和用戶d以后(按水流動方向)各管段和用戶的阻抗，而與用戶d以前各管段和用戶的阻抗無關(guān)。上圖所示的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中：用戶的相對流量只與管網(wǎng)各管段的阻抗有關(guān)12二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法

■方法2：根據(jù)水力工況計算的基本原理，利用水壓圖，定性地分析水力失調(diào)的規(guī)律性.已知一個帶有五個熱用戶的熱水網(wǎng)路，各熱用戶的流量已調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值，如果改變閥門的開啟度，網(wǎng)路中各熱用戶將產(chǎn)生水力失調(diào).閥門A節(jié)流時的水力工況網(wǎng)絡(luò)的Szh↑、Qzh↓,網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一致的等比失調(diào).閥門B節(jié)流時的水力工況網(wǎng)絡(luò)的Szh↑、

Qzh↓,B后用戶產(chǎn)生一致的等比失調(diào)，B前用戶產(chǎn)生不等比的一致失調(diào).閥門C關(guān)閉時的水力工況網(wǎng)絡(luò)的Szh↑、Qzh↓,用戶3后面的用戶4、5將產(chǎn)生一致的等比失調(diào)，用戶3前面用戶1、2將產(chǎn)生不等比的一致失調(diào).熱水網(wǎng)路未進(jìn)行初調(diào)節(jié)的水力工況■例題--自學(xué)第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法■方法2：第四節(jié)管網(wǎng)13二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法

■

方法2：第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回二.管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的分析方法■方法2：第四節(jié)管網(wǎng)147.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性閥門A節(jié)流時的水力工況管網(wǎng)總阻抗增大，總流量Q將減少，管網(wǎng)循環(huán)水泵的揚(yáng)程略有上升，認(rèn)為基本不變。由于熱用戶1至5的管網(wǎng)干管和用戶分支管的阻抗無改變，各用戶分配比例也不變，所以各用戶的流量分配比例也不變。即將按同一比例減少，為等比失調(diào)。虛線水壓線比原水壓線變得較平緩一些，各熱用戶的流量是按同一比例減少的。因而，各用戶的作用壓差也是按同一比例減少。7.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性閥門A節(jié)流時的水力工況157.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性閥門B節(jié)流時的水力工況總阻抗增加，總流量減少，供回水管水壓線將變得平緩，并且供水管水壓線將在B點(diǎn)出現(xiàn)一個急劇的下降對于閥門B后的用戶3、4、5，相當(dāng)于本身阻抗未變而總的作用壓力卻減少了，它們的流量也是按相同比例減少，出現(xiàn)一致的等比失調(diào)閥門B以前的用戶1，2；用戶流量將按不同比例增加，作用壓差都有增加，出現(xiàn)不一致失調(diào)。7.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性閥門B節(jié)流時的水力工況167.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性閥門C關(guān)閉時的水力工況管網(wǎng)總阻抗增加，總流量將減少，熱源到用戶3的水壓曲線變得平緩；假定水泵的揚(yáng)程并無改變，用戶3處供回水壓差將增加，用戶3處的作用壓差增加相當(dāng)于用戶4和用戶5的總作用壓差增加，用戶4和5流量按同比例增加用戶3以后供回水管水壓線變得陡峭一些；用戶1和2的流量將會有所增加；7.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性閥門C關(guān)閉時的水力工況177.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性供熱管網(wǎng)未進(jìn)行初調(diào)節(jié)的水力工況近熱媒用戶作用壓差大，在選擇管徑時受到熱媒流速和管徑規(guī)格的限制，剩余壓差在用戶分支管上很難全部消除。如未進(jìn)行初調(diào)節(jié)，前端熱用戶的實際阻抗遠(yuǎn)小于設(shè)計規(guī)定值，管網(wǎng)的總流量增加，前端用戶流量大于規(guī)定流量，后端用戶作用壓頭和流量小于規(guī)定值7.4.1管網(wǎng)水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性供熱管網(wǎng)未進(jìn)行初調(diào)節(jié)的水力18例題1管網(wǎng)在正常工況時的水壓圖和各熱用戶的流量如圖所示。如關(guān)閉熱用戶3，試求其它各熱用戶的流量及其水力失調(diào)程度。其中，管網(wǎng)圖中的數(shù)字表示流量（m3/h），水壓圖里的數(shù)字表示壓差（kPa）。其中，循環(huán)水泵的性能參數(shù)如下表。例題1管網(wǎng)在正常工況時的水壓圖和各熱用戶的流量如圖所示。如關(guān)19第6章管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析ppt課件20例題1、根據(jù)正常工況下的流量和壓降，求管網(wǎng)干管和各熱用戶的阻抗Si２、工況改變后的管網(wǎng)總阻抗分清哪些變化了，哪些未改變利用串并聯(lián)公式求解３、求管網(wǎng)變動后的總流量（圖解法、數(shù)據(jù)擬合）４、根據(jù)流量分配比例，求各用戶流量例題1、根據(jù)正常工況下的流量和壓降，求管網(wǎng)干管和各熱用戶的阻21例題2如圖4是某熱水供暖管網(wǎng)圖。水泵運(yùn)行時，測得各管段流動阻力ΔP12=ΔP23=ΔP34=5000Pa,ΔP1’2’=ΔP2’3’=ΔP3’4’=5000Pa,ΔP11’=25000Pa,ΔP44’=65000Pa。測得用戶A、B、C流量均為20m3/h，不考慮管網(wǎng)泄露。求：1）水泵運(yùn)行時的流量和揚(yáng)程？2）開大調(diào)節(jié)閥c，繪制管網(wǎng)調(diào)節(jié)前后動水壓圖和靜水壓圖，說明用戶A、B、C流量將如何變化？3）如果測得開大調(diào)節(jié)閥c后用戶C的流量為30m3/h，調(diào)節(jié)c后ΔP44’=45000Pa求此時用戶A、B的流量各是多少？此時水泵的流量和揚(yáng)程是多少？例題2如圖4是某熱水供暖管網(wǎng)圖。水泵運(yùn)行時，測得各管段流動阻22例題2例題223例題2（1）水泵運(yùn)行時的流量為A、B、C流量之和，揚(yáng)程為最不利環(huán)路各段阻力之和。即：

Q=20×3=60m3/h,H=5000×3×2+25000+65000=120000Pa

（2）開大調(diào)節(jié)閥C后，水壓圖如下，實線表示調(diào)節(jié)前動水壓圖，虛線表示調(diào)節(jié)后動水壓圖，靜水壓圖在調(diào)節(jié)前后不變，如j—j所示。由于調(diào)節(jié)后管網(wǎng)總阻抗變小，總流量將變大。調(diào)節(jié)后供、回干管水壓線均比調(diào)節(jié)前變陡，A、B用戶資用壓力減少，流量將變?。挥钟捎诳偭髁吭龃?，故C用戶流量將增大。例題2（1）水泵運(yùn)行時的流量為A、B、C流量之和，揚(yáng)程為最不24例題2例題225例題2（3）節(jié)流前后管段3—4阻抗不變，設(shè)ΔP34為調(diào)節(jié)后管段3—4阻力，對管段3—4有：5000=S34×202

ΔP34=S34×302

；解得ΔP34=11250Pa；同理管段3‘—4’調(diào)節(jié)后阻力也為11250Pa；因為管段3—3‘與管段4—4‘、3‘—4’、3—4并聯(lián)所以管段3—3‘調(diào)節(jié)后阻力為11250X2+45000=67500Pa；管段3—3‘調(diào)節(jié)前阻力為5000X2+65000=75000Pa；用戶B調(diào)節(jié)后流量QB‘=m3/h對管段2—3、2‘—3‘

，調(diào)節(jié)后的阻力均為（30+18.97）2/（20+20）2X5000=7493.94Pa

例題2（3）節(jié)流前后管段3—4阻抗不變，設(shè)ΔP34為調(diào)節(jié)后管26例題2所以管段2—2‘調(diào)節(jié)后阻力為7493.94X2+67500=74993.94Pa管段2—2‘調(diào)節(jié)前阻力為5000X4+65000=85000Pa用戶A調(diào)節(jié)后流量QA‘=m3/h調(diào)節(jié)后管網(wǎng)總流量Q‘=30+18.97+18.79=67.76m3/h對管段2—1—1‘—2’，調(diào)節(jié)后管段阻力為

Pa最不利環(huán)路總阻力為44636.26+74993.94=119630.2Pa即開大調(diào)節(jié)閥C后，當(dāng)用戶C流量為30m3/h時水泵流量變?yōu)?7.76m3/h，水泵揚(yáng)程變?yōu)?19630.2Pa。例題2所以管段2—2‘調(diào)節(jié)后阻力為7493.94X2+67527四.提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途經(jīng)與方法

■

水力穩(wěn)定性■

管網(wǎng)中某管段或用戶的規(guī)定流量計算式：■

一個用戶可能的最大流量出現(xiàn)在其他用戶全部關(guān)斷時：■

管網(wǎng)的作用壓差ΔPr

近似地認(rèn)為等于網(wǎng)路正常工況下的網(wǎng)絡(luò)干管的壓力損失ΔPw和這個用戶在正常工況下的壓力損失ΔPy之和.

即■

水力穩(wěn)定性：第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回四.提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途經(jīng)與方法■水力穩(wěn)定性第四28四.提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途經(jīng)與方法

■

水力穩(wěn)定性■

在ΔPw=0時，y=1.這個用戶的水力失調(diào)度xmax=1,即工況無論如何變化都不會使它水力失調(diào),水力穩(wěn)定性最好.■

在ΔPy=0或ΔPy=∞時,y=

0.用戶的水力失調(diào)度xmax=∞,水力穩(wěn)定性最差■

實際上：管徑di不可能無限小或無限大，y在0～1之間.第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回四.提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途經(jīng)與方法■水力穩(wěn)定性第四29四.提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途經(jīng)與方法

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提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的主要方法■

相對的減少管路干管壓降：網(wǎng)路水力計算，R值的選取可盡量?。弧鱿鄬Φ脑龃笥脩粝到y(tǒng)的壓降：采用噴水器、調(diào)壓板、安裝高阻力小管徑閥門；■

運(yùn)行時合理地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的初調(diào)整和運(yùn)行調(diào)節(jié),網(wǎng)路上的所有閥門盡可能開大,把剩余的作用壓差消耗在用戶系統(tǒng)上■

對于運(yùn)行質(zhì)量要求較高的系統(tǒng),可在各用戶進(jìn)入口處安置必要的自動調(diào)節(jié)裝置,保證各用戶的流量恒定.第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整返回四.提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途經(jīng)與方法■提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定30三.管路調(diào)整

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在管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行中,因多種因素的影響,使管段和用戶需要的流量和作用壓頭發(fā)生變化,不能滿足要求,因此必須采取相應(yīng)的管路調(diào)整。第四節(jié)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析與調(diào)整