枝状供热管网水力工况模拟分析

张娇娇+尚少文

（沈阳建筑大学 110168）

摘 要：文章从枝状供热管网水利工况模拟分析的数学模型建立展开分析，重点探讨在分析过程中所遇到的不同故障问题，以及相应故障的模拟分析形势，帮助提升枝状供热管网的热能效应，并有效的将供热工程中的热能损耗将至最低点，为枝状供热管网管理计划落实创造有利环境，有效的规避故障在运行状态下发生。

关键词：只装供热管网；水力工况；工况模拟分析

一、分析模型的建立

1、模型建立的方程式基础

在对枝状供热管网水力工况进行模拟分析时，第一步是建立起模型，为方便分析，会根据已知的数据来建立方程式，方便在分析过程中将未知数带入到方程式中，有了方程式的基础，所建立的模型能够准确分析出水力工况，并对现场所存在的问题有更深入合理的研究，方程式确定同样是一个比较复杂的过程，方程组合是常用的形式。分析所面对的环形网络，可以更好的解决方程式问题，在对分析基础进行选择时，会定义一个矩阵的范围，这样后续进行的分析工作也能更加的顺利准确。比较基础的是单热源枝状供热管网，具体形式如图一所示。

图中并没有将回路显示出来，这种基础表现形式，可以采用基本回路方程来表示，方程公式如下：B（ΔHp-Hpum）=0。其中B所代表的意义便是基本回路矩阵。方程式与所应用的范围确定后，需要进入到更加深入的探讨范围中，针对分析模型的具体针对对象来进行，确保所得到的分析结果可以与实际情况保持一致，这样才能够避免出现资源浪费的现象。

2、枝状管网的数学模型

管网中所流通的流量具体体积在分析时是需要计算确定的，相同的供热管网中，出水管与回水管在长度上的相同的，这样的环境更方进行整体化的模型分析。建立数学模型前，对出水与回水线路进行调查，能够了解到其中所存在的问题，并对长度相同的部分进行对比分析，可以采用相同的数学模型来代替，这样更符合系统运行使用的需求标准。每一户居民在供热网络中都是以回路的形式出现的，在计算过程中对于未知数据可以定位一个范围，这样更方便进行后续的计算分析，并且所建立的模型也能发挥作用，帮助了解整体供热管网水力工况。水利工况表示的内容是在不同供热状态下，枝状供热管网的运行状态，因此在计算过程中需要对几种不同的状态进行模拟，这样才能够才根源上了解影响供热状态的因素，以及提升供热性能稳定性的有效方法。

二、枝状供热管网中的故障水力工况分析

当运行中的供热管网发生故障，整体枝状网络的运行状态会发生改变，但由于供热管理的规模比较大，仅仅通过简单的技术性方法很难在短时间内确定故障发生在哪一个区域中，面对如此的环境，可以通过加强各个系统之间数学模型建立的配合来进行故障区域确定。供热管网在运行使用状态下一旦发生了故障，需要关闭部分阀门对供热进行停止，这样才能够开展维修施工，并在系统恢复正常后继续进行供暖。即使是在故障工况下，整体管网的管路仍然是对称的，因此在分析过程中仍然可以采用矩阵建立的方法来帮助探讨其中所存在的问题，先确定一个大的故障发生区域，在此基础上所进行的分析工作目的在于不断的缩短范围，故障发生后关闭阀门可能会影响到一些正常运行的线路，要以尽量减小影响范围为前提，在维修时间上也要考虑用户的正常使用，避免对对用户造成长时间的影响，在此环境下，工作任务开展也能更加顺利。

首先确定枝状供热网络中的全部供热用户，在此基础上对供热过程中热能损耗严重或者供热流通性发生明显改变的用户端进行判断。同时改变供热段的流通量，进入到分析阶段，分别在不同压力状态下计算出供热管网的故障工况，水在压力改变的状态下流通性能也会有明显变化，这也是故障分析判断的有利依据。根据所得到的计算结果来进行更深层次的维修方案分析，并将分析结果采用曲线的形式显示出来，技术人员在维修时通过观察曲线可以很容易的判断故障具体方位以及维修需要關闭的阀门数量。通过这种分析还能够帮助优化枝状供热管网的线路设计方案，在设计初期通过故障模拟来优化方案，并分析是否发生故障后维修工作能够顺利开展，来帮助提升供热系统的运行效率，同时将设计与建设的成本控制在合理范围内，进一步提升建立模型后的系统性能，所建立的模型可以根据未知数改变来表示不同的含义，这一点符合枝状供热管网水力工况的模拟与使用分析，如果所面对的故障问题比较复杂，可以将区域内视为一个整体进行数学计算建立模型分析。

结语：通过以上文章论述可以了解到。针对一般的枝状管网的供、回水管网对称的特点，对管网环路平差方法进行了简化，只需生成供水或回水管网的基本关联矩阵和搜索各热用户与热源之间的路径，而无须对包括供、回水管在内的管网生成树构建基本回路矩阵。该方法编程求解简单，方便实用，收敛速度快。

参考文献：

[1]周守军.基于管网动态模型的城市集中供热系统参数预测及运行优化研究[D].山东大学，2012（04）.

[2]高光洋.分布式热水集中供热系统水力特性分析及运行调节[D].山东建筑大学，2014（04）.