太原双热源联网运行浅析

张博 那威 赵玺灵

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.047

摘 要：随着城市规模的不断扩大，集中供热系统也越来越复杂，大型热网中普遍存在多个不同形式的热源，多热源联网运行已经逐渐成为很多大中型城市集中供热运行的模式。多热源联网运行系统与单一热源独网运行系统相比可以提高供热稳定性并通过热源的优化调度，如按热源效率顺序投入或调解热量输出，大幅提高运行的经济性。其次多热源管网与单一热源管网相比其特殊点在于水利交汇点的存在，其位置的不同使得各个热源承担的负荷也要进行相应的调整，所以该文以太原热网作为研究对象，通过绘制水压图来寻求水利平衡点，为供热管网的优化设计提供指导。

关键词：供热系统 双热源联网 太原

中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0047-03

实现多热源联网运行是一个水力动态变化的过程，并不是简单将各个热源联通阀门打开就是所谓的联网。这需要对各个热源自有属性变化及工况的改变进行有针对性的分析，首先是要表述出独网运行到联网运行前后的不同状态，然后通过前后状态的对比找出存在的水力工况问题，并提出解决问题的方法，最后提出联网运行最佳水力状态并以此方法为基础用来优化多热源联网水力工况。

该文以太原一电、二电为研究对象，通过对独网运行和联网运行的压力、流量变化等一系列参数的对比，模拟两个热源联网运行的过程中存在的问题及解决方案。

1 一电、二电独网运行水力计算

从图1可以看出太原一电厂独网运行水力计算结果如表1所示。

太原一电回水定压点位于循环泵入口，定压值为30 m。太原二电回水定压点位于循环泵入口，定压值为20 m（因水力计算过程相似，故该文只列出供水压力水力计算结果）。

2 一电、二电联网运行水力计算

为了方便看出联网前后变化，还是以解列点压力为研究对象，从图2可以看出太原一电、二电联网运行水力计算结果如表2所示。

一电、二电联网运行的定压点选为太原一电循环泵入口，定压值为30 m。太原二电补水系统可作为事故补水点，但不作为定压点。联网运行水力计算如图2所示。

3 一电、二电联网运行过程分析

第1章节和2章节分别列出了独网运行与联网运行水力工况图，均为以太原一电循环泵入口为定压点，回水定压值也为30 m，热源相互关系为以太原一电为基础热源，太原二电为调峰热源。联通阀门的位置从太原一次管网拓扑图可得知有两处，因变化趋势一致，该文为便于分析只以一处作为分析对象。通过水力计算我们已经得到了独网运行和联通阀全开后联网运行的最终水力工况，现只需要分析从独网状态至联网状态是如何达到的，并阐述转化过程中是否存在对水力工况有无不利影响等因素。这就需要通过两者前后压力的变化来详细分析，继而要描绘出水压变化曲线图，如图3所示（图中热源1为太原二电，热源2为太原一电）。

从图2可以看出太原一电、二电联网运行时联通阀供、回水压力及压差如表3所示。

通过联通阀打开前后状态的水力计算我们可以看出：联通阀门打开前二电厂的压力和压差高于一电厂，不论是环状管网还是枝状管网，当联通阀门打开后根据水力交汇点只有一个压力值的原理，联网运行后一电厂侧供暖区域的压力必然提高到打开阀门后二电厂联网运行时的供、回水压力。阀门打开前后如果经过负荷调配保持各自热源循环水总流量保持不变且二电侧为了保持末端用户的需求压差也不变，那么水压线必然移动到图中灰色线段所处位置。根据水泵特性曲线，由于管网阻力的增大导致压差增大，如，一电厂主循环泵的频率不改变流量会下降，二电厂的流量就会增加。如果联网运行中热源压差过大，甚至会造成压力低的热源不能正常供热的情况发生，这时就需要对热源进行相应的调整。调整的原则应遵循尽量保持末端资用压头并调整水力交汇点最近阀门的方法来消耗掉两者的差值，即最小剩余压头的消除。

4 联网供热时的水力优化调度总结

通过对一电、二电联网运行水力工况的分析，基本上找出了联网运行时容易出现的问题，如，各自热源在独网运行时压力不同必然会导致联网运行时压力低的热源一部分供热区域被高压侧热源所取代，这时需要将高压侧的压力消耗掉，但需要寻找对管网影响最大的点来完成操作即水力平衡点附近消耗剩余压头，同时要结合各自热源主循环泵的特性及变频技术的应用。

水力优化调度是指在现有管网形式水力计算结果的基础上，如，一电、二电联网运行的前后对比可以发现：要想达到最佳的联网运行状态，需要对压力、温度（太原各个热源供回水温度相对一致）进行控制，这就需要调节阀门或者水泵等一系列措施。对于多个热源的联网运行研究方法也需要对联网前后的各项参数进行对比分析，发现水力工况问题及时通过技术手段进行完善。比如，通过对多个热源水联网运行计算结果可知各个热源所提供的流量、水泵的扬程、水利平衡点以及各个热力站的资用压头，其目的在于使管道中的流量分布满足连续性方程和流量方程。多热源枝状管网水力优化包括干管上阀门的调度和各循环泵的调度。其中主循环泵可以按照管网中某一点的压差来调节，而各辅助热源的循环泵则按照各自的流量进行调节。综合上述调节方法总结提出了多热源水力优化调节的基本步骤。

（1）实时测量各站点的流量和热源的流量。计算整个网络的实时流量分布，确定水力汇交点的位置。

（2）若各站点的总体流量分布变化达到设定量或水力汇交点位置发生较大偏移，则可以启动干管阀门优化调度过程。

（3）根据实测的各末端供回水压力确定各热源所供范围的最小剩余压头。若存在差值，关小最小剩余压头小的一侧离汇交点最近的阀门使之消耗掉二者的差值。

（4）在这一过程中相应地降低另一侧热源循环水泵的转速。

（5）重复（3）（4）步骤直到两侧用户的小剩余压头接近相等。

在上述调度过程中，时间步长可取得大一些，而且只有当工况变化到一定程度时才会启动水力调度过程，因此这一过程一般不会破坏各末端流量调节的稳定性。

参考文献

[1] 石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].清华大学出版社，1994.

[2] 秦冰.集中供热系统热动态特性研究[D].北京：清华大学，2004.

[3] 张迪.带有调峰热源的集中供热系统的热力工况研究[D].北京建筑工程学院，2010.

[4] 秦冰.太原市多热源联网供热技术初探[D].北京：清华大学，2016.

[5] 贺平，孙刚.供热工程[M].中国建筑工业出版社，1993.

[6] 秦绪忠，江亿.集中供热系统的可及性分析[J].暖通空调，1999（1）：4-9.