第４Ｏ卷第１４期 ・１４２・ ２ ０ １ ４年５月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１４ Ｍａｖ． ２０１４ 文章编号：１００９．６８２５（２０１４）１４—０１４２．０２ 基于模拟分析法的供热管网调节研究 李双贵 （山西省城乡规划设计研究院，山西太原０３０００１） 摘要：通过管网的节点方程与回路压力平衡方程，建立了供热管网的模型，并求解了各分支管段的流量，经过对模型的分 析，确定了各用户通过理想流量时，用户调节阀所需的理想阻抗，同时对其进行了实证分析，以供参考。 关键词：调节阀，供热管网，流量，模型 中图分类号：ＴＵ８３３ 文献标识码：Ａ １ 建立模型 １）管网的节点方程。 所有分支的流量，其代数和等于零，即供热管网的节点方程为： ２模型分析 首先通过各种可能的方法来确定各分支的阻抗值，建立方程 各用户通过理想流量时，用户调节阀所需要的理想阻抗。最后通 过逐一改变方程中“调节阀”的阻抗，也就是用理想阻抗值逐个替 即建立了管网的模型，并求解各分支管段的流量。其次，确定 根据质量守恒原理，在恒定流动过程中，与任一节点关联的 组，∑ｂ × ＝０。 ２）回路压力平衡方程。 代实际“调节阀”的阻抗值，来模拟实际管网的初调节。根据水利 工况原理可知，某一个阀门的阻抗被替代，全网的流量、压力就重 根据管网恒定流动过程中，任意回路中沿回路方向，各个分 新分布一次。而第一次“调节阀”用理想的阻抗替代后，流过该 称为过渡流 支管段压降的代数和等于零。对于环路ｉ，回路压力平衡方 “调节阀”的流量和设计流量不等，是一个确定的值，程为： 量。但是，当最后一个用户的“调节阀”用理想阻抗替代后，该用 户以及其他用户的过渡流量就达到了设计流量。因此，虽然实际 ∑ｃ ×（ 一 ）＝０。 工程无法直接测得理想的阻抗，但是可以测得过渡流量。按照计 记录下替代后对应调节阀的过渡流量， 图１中，ｎ＝１０√＝８，所以有７个的节点流量方程和３个 算过程阻抗替代的顺序，回路方程。当对各管段阻抗赋权后，可以求解出１Ｏ个管段 在现场按照替代顺序，逐个调节热用户的调节阀，使其流量达到 的流量。 ２ ３ ４ 过渡流量。当最后一个用户阀门调节完毕后，全网各用户的流量 就达到了规定的工况，初调完毕。 —— ——～ —、、 ｛ ｝ ／３｛ ４ ８ ７ ６ ５ 图１供热系统网络分析图 …，…● ，…｜ …， ｌ…】… 图２模拟调节示意图 ｏｆ ＭＢＲ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ａ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｎｏｌｏｇｙ，１９９９，３９（５）：１２１—１２８． ｏｆ ｐｕｌｐｉｎｇ ｅｆｌｆｕｅｎｔｓ［Ｊ］．ｐｕｌｐ＆ｐａｐｅｒ Ｃａｎａｄａ，１９９８，９９（２）： ［１３］ 高 永，胡荣政．ＭＢＲ——光催化氧化处理印染废水的实 ５１． 验研究［ｊ］．水处理技术，２０１０，３６（３）：ｌ１２－１１４． 进展【Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２． 何义亮．膜生物反应器——在污水处理中的研究 ［１１］ 韩怀芬，金漫彤．膜生物反应技术处理造纸废水试验［Ｊ］． ［１４］ 顾国维，水处理技术，２００１，２７（２）：９６－９８． ５］ 王晓琳．膜的污染和劣化及其防治对策［Ｊ］．工业水处理， ［１２］Ａ Ｒｏｚｚｉ，Ｆ Ｍａｌｐｅｉ，Ｌ Ｂｏｎｏｍｏ ａｎｄ Ｒ Ｂｉｎｅｈｉａ．Ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ［１ｒｅｕｓｅ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ，Ｉｔｌａｙ（ｃｏｍｏ）［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ．Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈ－ ２００１，２１（９）：１－５． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｂｙ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｉｏｒｅａｅｔｏｒ ＷＡＮＧ Ｌｅｊ （Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆＣｈｉｎａ，Ｌｔｄ，Ｂｅ ｎｇ １０００４８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ ｐｉｌｏｔ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｒｅａｌ ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ＣＯＤ ａｎｄ ｃｈｒｏ－ ｍａｔｉｅｉｔｙ ｗｅｒｅ ９３．７％ａｎｄ ７９．２％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｉｔｈ ａ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｃｙｃｌｅ ａｔ １５０ ｄａｙｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ，ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｏｕｌｉｎｇ 收稿日期：２０１４－０２－２４ 作者简介：李双贵（１９６０－），男，高级工程师 第４２ ｏ 舞１ｌ ４年５月 ４ 智 ３实证分析 李双贵：千从贝：基于模拟分析法的供热管网调节研究 歪ｊ 『天ｊ ／Ｊ Ｉ伍口 ｆ六 茸 ｑ『Ｊ ｆ九 ２）计算所有用户的理想阻抗。 ・１４３・ 假设某供热系统如图２所示，共有４个用户，一台循环水泵， 扬程Ｄ ＝６２ｍＨ：Ｏ。系统编号如图，其中管段编号为１，２，３，…， 即在设计流量下用户及其分支的阻抗。按照回路方程， 计算结果见表２。 １３，节点编号为①，②，③，…，④。 设循环水泵入口点即节点编号①为参考节点，按初调节的四 个步骤进行。 ３）阻抗替代、运算回路方程组。 按用户１，２，３，４（离热源由近及远）的调节顺序，即将用户１ 的理想阻抗代入后得到第一组过渡流量，将用户１，２的理想阻抗 代入后得到第二组过渡流量，将用户１，２，３的理想阻抗代入后得 到第三组过渡流量，将用户１，２，３，４的理想阻抗代入后得到第四 组过渡流量，共得到４组流量值，结果见表３。 表１实际工况 表２理想工况 阻抗 ．１）通过实测管段流量和读取各相关压力表，确定管段实际阻 抗，结果见表１。 管段编号 流量 压降 ｌ 阻抗 管段编号 流量 压降 ８ ｌ４０ ４０．０００ ｏ．２０４ １ ｘｌＯ一２ ６０ １．８００ ｏ５００ ｏ×１ｏ一２ 管段编号 流量 压降 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ 阻抗 管段编号 流量 压降 ８ ９ １０ １１ ｌ２ ｌ３ ．阻抗 １００ ４０．Ｏ００ ０．２０４ １×１０—２ ｌ２０ ３２．４８９ ０．２２５ ６×１０—２ ８０ ２７．５８９ ０．４３１ ｌ×ｌ０—２ ６０ ２３．９８９ ０．６６６ ４×１０—２ ４００ ５．００ｏ ０．３１２ ５×１０—２ ２６Ｏ ３．７５６ ０．５５５ ６ ｘ１０—２ １４０ ２．４５０ ０．１２５ ０×１０—２ ６０ １．８００ ０５００ ０ ｘｌ０—２ ６０ １．８ｏｏ ０５００ ０×１０—２ ．２ ３ ４ ５ ６ ７ ｌ２０ ３２．４８９ ｏ．２２５ ６×１ｏ一２ ８０ ２７．５８９ ｏ．４３１ １×１ｏ一２ ６０ ２３．９８９ ｏ．６６６ ４×ｌＯ一２ ４ｏ０ ５．０（）ｏ ｏ．３１２ ５ ｘ１０—２ ２印 ３．７５６ ０．５５５ ６×１０—２ １４０ ２．４５０ ０．１２５ ０×１０—２ ９ ｌＯ ｌ１ ｌ２ ｌ３ ６０ １．８０ｏ ｏ．５００ ｏ×ｌＯ一２ ｌ４０ ２．４５０ ｏ１２５ ｏ×ｌＯ一２ ．１４０ ２．４５０ ０１２５ ０×１０—２ ．２６０ ３．７５６ ｏ．５５５ ６×ｌＯ一２ ４００ ５，Ｏ０ｏ ０．３１２ ５×１０—２ ４００ ｌ２．Ｏ０ｏ ０．７５×１０—２ ２６０ ３．７５６ ０５５５ ６×１０—２ ．４００ ５．０ｏ０ ０３１２ ５×ｌ０—２ ．４００ １２．Ｏ００ ０７５００×１０—２ ．表３调节方案（一） 管段编号 ｌ 起始工况（实际工况） Ｓｆ ０．２０４ １ ｘ１０—２ 调节用户１ △Ⅳ ５ ０４０００ｘ１０—２ ．调节用户２ △ ４１．５ ．Ｇ ｌ０ｏ Ｇｆ １０１．９５６ Ｓ ０４００ ０ｘ１０—２ ０—２ ０３０００×１．Ｇｉ ｌ０２５７８ ．△日 ４２．０８９ ３４．９９６ ０．００Ｏ ４２ ３ ０．２２５ ６×１０—２ ０．４３１ １×１０—２ １２０ ８０ ３２．４８９ ２７．５８９ ０．２２５ ６×１０—２ ０．４３１ Ｉ×１０—２ １２２．３５２ ８１．５６３ ３３．７７２ ２８．６７９ ｌｏ７．９６ ０４３１ １×１０—２ ．８２．９９２ ６２．２４４ ３５５．７７４ ２５３．１９５ １４５．２３６ ６２．２４４ ６２２４４ ．２９．６９３ ２５．８ｌ８ ３．９５５ ３．６５２ ２．６７３ １．９３７ １．９３７ ２．６３７ ３．６５２ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ ｌ】 ｌ２ ｌ３ ０．６６６ ４×１０—２ ０．３１２ ５ ｘｌ０—２ ０．５５５ ６×ｌ０—２ ０．１２５ ０×１０—２ ０．５００ ０×１０—２ ０．５００ ０×１０—２ ０．１２５ ０×１０—２ ０．５５５ ６ ｘ１０—２ ０．３１２ ５×１０—２ ０．７５０ ０ ｘ１０—２ ６０ ４ＯＯ ２６０ １４０ ６０ ６０ ｌ柏 ２６ｏ ４００ ４００ ２３．９８９ ５．０００ ３．７５６ ２．４５０ １．８００ １．８００ ２．４５０ ３７５６ ．０．６６６ ４×１０—２ ０３１２ ５×１０—２ ．６１．１７２ ３６７．０４３ ２６５．０８６ １４２．７３５ ６１．１７２ ６１．１７２ １４２．７３５ ２６５．０８６ ２４．９３７ ４．２１ ３．９０４ ２．５４７ ６１．１７２ ６ｔ．１７２ ｌ４２．７３５ ２６５．０８６ ０．６６６ ４×１０—２ ０．３１２ ５×１０—２ ０．５５５ ６×１０—２ ０．１２５ ０×１０—２ ０５０００×１０—２ ．０５５５ ６ ｘ１０—２ ．０１２５ ０ ｘ１０—２ ．０５０００×１０—２ ．０５００ ０×１０—２ ．０５００ ０×１０—２ ．０１２５ ０×１０—２ ．ｘ１０—２ ０１２５ ０ ．１４５２３６ ．０．５５５ ６×１０—２ ０５５５ ６×１０—２ ．２５３．１９５ ５０ｏ０ ．０．３１２ ５×１０—２ ０７５０ ０×１０—２ ．３６７．Ｏ４３ ３６７．Ｏ４３ ３６７．Ｏ４３ ３６７．Ｏ４３ ０．３１２ ５×１０—２ ０７５０ ０×１０—２ ．３５５．７７４ ３５５７７４ ．３．９５５ ９．４９３ ｌ２．０ｏＯ 表４调节方案（二） 管段编号 Ｓｉ ｌ 的过渡流量达到计算值的同时，其他用户的过渡流量也就达到了 调节用户４ 调节用户３ Ｇ △Ｈ ．计算值。如表３所示，调节用户１，当过渡流量Ｇ，＝１０１．９５６ ｍ ／ｈ △ ０ ４Ｓ Ｇｉ ｌ００ ０．４０Ｏ ０×１０—２ １０１．４２ｌ ４１．１４５ ０４００ ０×１０—２ 时用户１的阻抗达到理想值；再调节用户２，当过渡流量Ｇ２＝ １０７．９６ ｍ ／ｈ时用户２的阻抗达到理想值；再调节用户３，当过渡 流量Ｇｓ＝１１２．８５９ ｍ ／ｈ时用户３的阻抗达到理想值；最后调节用 ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ ｌｌ ｌ２ ｌ３ ０．３００ ０×１０—２ ｌｏ４．４７２ ３２．７４３ ０．３００ ０×１０—２ ０．２００ ０×１０—２ ｌ１２．８５９ ２５．４７４ ０２０００×１０—２ ．４００ ３００ ２ｏ０ １ｏ０ １００ ２０ｏ ｌ００ ｌ００ ２ｏ０ ３００ ４００ ４００ ３０ ２０ １０ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ １２ ０．６６６４×１０—２ ５７．６５３ ２２．１５１ Ｏ．３１２ ５ ｘ１０—２ ３６７．０５ ４．４２８ ４０．５５５ ６×１０—２ ２７４．９８５ ４．２０１ ０．１２５ ０×１０—２ １ｏ７．５ｌ３ ３．６３４ ０．５０００×１０—２ ５７．６５３ １．６６２ ０．５００ ０×１０—２ ５７．６５３ １．６６２ ０．１２５ ０×１０—２ １７０．５ｌ３ ３．６３４ ０．５５５ ６×１０—２ ２７４．９８５ ４．２０１ ０．３１２ ５×ｌ０—２ ３６７．加５ ４．４２８ ０１００ ０×１０—２ ．０３１２ ５×１０—２ ．户４，当过渡流量Ｇ４＝１００ ｍ ／ｈ时所有用户的阻抗均达到理想 值，调节完成（见表４）。 ０５５５ ６×１０—２ ．０１２５ ０×１０—２ ．０５００ ０×１０—２ ．需要说明的是：在供热规模大，用户数量多的条件下，节点方 程和回路方程的求解只有采用矩阵方法才是可行的。 ０５００ ０×１０—２ ．０１２５ ０×１０—２ ．４结语 当用户入口安装的调节阀具备阻抗和开度一一对应的函数 关系时，就可以通过计算机求解，直接得到各个用户调节阀的理想 开度。不难求解，在现场调节时，只要把全部用户的调节阀调节到 ０５５５ ６×１０—２ ．０３１２ ５×１０—２ ．０．７５０ ０×１０—２ ３６７．４ｏ５ １０．６２６ ０７５０ ０ ｘ１０—２ ．４）现场调节。 就能达到理想的流量分配而与调节顺序无关。 按照阻抗替代的顺序，调节相应的用户调节阀。当被调用户 理想开度并锁定，Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｈｅａｔ－ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ＬＩ Ｓｈｕａｎｇ－ｇｕｉ （Ｓｈａｎｘｉ Ｕｒｂａｎ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏｄａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｍｅｓｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｌａｎｃｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｅａｔ—ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｌｆｏｗ ｏｆ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｂｒｎｃｈ ａｐｉｐｅ ｓｅｇｍｅｎｔｓ，ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ｂｙ ｕｓｅｒｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅｙ ｈｆｉｖｅ ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｆｌｏｗ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｈａｓ ｔｈｅ ｅｍｐｉｉｃａｒｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ，ｈｅａｔ－ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｆｌｏｗ，ｍｏｄｅｌ
