H1为管段出口流股的蒸汽焓值，所述S2为管段入口流股的蒸汽熵值，所述S管段出 口流股的蒸汽熵值，所述Tci为环境温度。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述瓶颈管段的功损失和热损 失的过程，包括：计算所述瓶颈管段的功损失，所述Eftlc]SS为功损失；式中 T为定性温度，P为定性压力；，计算所述瓶颈管段的热损失，所述Eti1cissS热损失。式中 T为定性温度。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算所述瓶颈管段的最优管径的过 程，包括：计算所述瓶颈管段的最 优管径，所述d'i为最优管径，所述f为能量价格，所述τ为管道年运行时间，所述Pci为 保温层的造价，所述S为投资贷款年分摊率，所述A为与蒸汽物性相关的系数，所述T为定 性温度，所述λ2为保温材料的导热系数，所述a^为管外对流传热系数。8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算所述瓶颈管段保温层的最优厚 度的过程，包括：和公式δ= ((1。-(1)/2,计算所述瓶 颈管段保温层的最优厚度，所述d为管道外径，所述Clci为保温层外径，所述f为能量价格，所 述τ为管道年运行时间，所述Pci为保温层的造价，所述S为投资贷款年分摊率，所述T。为 环境温度，所述T为蒸汽温度，所述λ2为保温材料的导热系数，所述a^为管外对流传热系 数，所述S为保温层的最优厚度。9. 一种蒸汽管网的优化装置，其特征在于，包括： 第一获取单元，用于获取蒸汽管网中各个节点的节点温度和节点压力，所述节点为汽 源端或不同管道之间的管道汇集点或用户端； 第二计算单元，用于利用各个节点的节点温度和节点压力，计算各个节点的蒸汽焓值 和蒸汽熵值； 第三计算单元，用于利用各个节点的蒸汽焓值和蒸汽熵值，计算所述蒸汽管网中各个 管段的有效能损失，所述管段为两个节点之间连接的管道或所述节点与所述用户端之间 连接的管道或所述节点与所述汽源端之间连接的管道； 第一确定单元，用于对各个管段的有效能损失进行比较，确定有效能损失最大的管段 为瓶颈管段； 第一比较单元，用于计算所述瓶颈管段的功损失和热损失，并比较所述功损失和所述 热损失的大小，若所述功损失不小于预设倍数的所述热损失，触发第四计算单元确定所述 瓶颈管段的管道结构不合理，并计算所述瓶颈管段的最优管径，以按照所述最优管径对所 述瓶颈管段进行改造；若所述热损失不小于所述预设倍数的功损失，则触发第五计算单元 确定所述瓶颈管段的保温效果差，并计算所述瓶颈管段保温层的最优厚度，以按照所述最 优厚度对所述瓶颈管段进行改造；若所述功损失小于所述预设倍数的热损失且所述热损失 小于所述预设倍数的功损失，则触发优化单元同时对所述瓶颈管段的管径和保温层进行优 化。10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元包括： 第一读取子单元，用于读取所述蒸汽管网中支路j中入口流股的温度、压力和出口流 股的温度、压力，所述j= {1，2,……，M}，所述M为所述蒸汽管网中的支路个数； 第一初始化子单元，用于对所述支路j的保温层导热系数、管壁粗糙度及污垢热阻进 行初始化； 第二读取子单元，用于读取所述支路j中管段i的入口流股的温度、压力和蒸汽的质量 流量，所述i= {1，2,……，N}，所述N为所述蒸汽管网中的管段个数； 第二初始化子单元，用于对所述管段i的出口流股的温度、压力初始化，得到所述管段i的出口流股的初始温度和初始压力； 第一计算子单元，用于利用所述管段i的入口流股的温度、压力和所述出口流股的初 始温度和初始压力，计算所述管段i中蒸汽的定性温度和定性压力； 第二计算子单元，用于利用所述管段i中蒸汽的定性温度和定性压力，计算所述管段i中蒸汽的蒸汽物性； 第三计算子单元，用于利用所述管段i中蒸汽的定性温度、定性压力和蒸汽物性，计算 所述管段i的管道压降和散热损失； 第四计算子单元，用于将所述管段i的入口流股的压力减去所述管道压降，得到所述 管段i的出口流股的出口流股压力； 第五计算子单元，用于对所述管段i的入口流股的温度和所述管段i的散热损失进行 计算，得到所述管段i的出口流股的出口流股温度； 第一比较子单元，用于比较所述管段i的出口流股的初始温度和出口流股温度的差 值是否在温度合理范围内，以及所述出口流股的初始压力和所述出口流股压力的差值是否 在压力合理范围内，若所述管段i的出口流股的初始温度和所述出口流股温度的差值在温 度合理范围内、并且所述出口流股的初始压力和所述出口流股压力的差值在压力合理范围 内，则触发第一判断子单元判断所述i是否小于N，若所述i小于N，则触发第一确定子单元 将i+Ι作为i，并返回执行所述第二读取子单元，若所述i不小于N，则触发第二比较子单元 比较所述管段i的出口流股温度与所述支路j的出口流股的温度及比较所述管段i的出口 流股压力与所述支路j的出口流股的压力，若所述管段i的出口流股温度与所述支路j的 出口流股的温度的差值在合理范围内且所述管段i的出口流股压力与所述支路j的出口流 股的压力的差值在合理范围内，则触发第二判断子单元判断所述j是否小于M，若所述j小 于M，则触发第一输出子单元输出所述支路j中各个节点的节点温度和节点压力，并将j+1 作为j，并返回执行第一读取子单元，若所述j不小于M，则触发第二输出子单元输出所有节 点的节点温度和节点压力； 若所述管段i的出口流股温度与所述支路j的出口流股的温度的差值不在合理范围内 或所述管段i的出口流股压力与所述支路j的出口流股的压力的差值不在合理范围内，则 返回执行第一初始化子单元，直至所述管段i的出口流股温度和所述支路j的出口流股的 温度的差值在合理范围内、并且所述管段i的出口流股压力和所述支路j的出口流股的压 力的差值在合理范围内时，执行所述第二判断子单元； 若所述管段i的出口流股的初始温度和出口流股温度的差值不在温度合理范围内或 所述管段i的出口流股的初始压力和出口流股压力的差值不在压力合理范围内，则触发 第二确定子单元将所述出口流股温度作为所述管段i的出口流股的初始温度，将所述出口 流股压力作为所述管段i的出口流股的初始压力，并返回执行所述第一计算子单元，直至 所述管段i的出口流股的初始温度和所述出口流股温度的差值在温度合理范围内、并且所 述管段i的出口流股的初始压力和所述出口流股压力的差值在压力合理范围时，执行所述 第一判断子单元； 其中，所述管段i的入口流股的温度为所述管段i的始端节点的节点温度，所述管段i的入口流股的压力为所述管段i的始端节点的节点压力，所述管段i的出口流股温度为所 述管段i的末端节点的节点温度，所述管段i的出口流股压力为所述管段i的末端节点的 节点压力。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第三计算子单元包括：第六计算子 单元和第七计算子单元； 第六计算子单元，用于利用公式计算所述管段i 的管道压降，所述ΛP为管道压降，所述托为持液率，所述γ为流动阻力系数，所述F为蒸 汽的质量流量，所述Vsg为汽相表观流速，所述Θ为管道与水平方向的夹角，所述ρg为汽 相密度，所述Pi为液相密度，所述1为管道长度，Cl1为管道内径，A为管道内截面积，V为汽 液混合流速，所述P为定性压力； 第七计算子单元，管段i的散热损失，所述Q为散热损失，所述T为定性温度，所述Tci为环境温度，所述d管道内径，所述d为管道外径，所述d。为保温层外径，所述λ管壁材料的导热系数，所述 入2为保温材料的导热系数，所述ai为管内对流传热系数，所述a^为管外对流传热系数， 所述民为管内污垢热阻，所述R。为管外污垢热阻。12. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：第八计算子单元，用于利用公式 分别计算各个节点的蒸汽焓值，所述H为蒸汽焓值，所述T为节点的温度，所述P为节点的 压力；第九计算子单元，用于利用公式 分别计算各个节点的蒸汽熵值，所述S为蒸汽熵值。13. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第三计算单元包括：第十计算子单 元，用于利用公式Elciss=F(Η^H1-Tci (S2-S1))，分别计算所述蒸汽管网中各个管段的有效能 损失，所述Elciss为有效能损失，所述F为蒸汽的质量流量，所述H2为管段入口流股的蒸汽焓 值，所述H1为管段出口流股的蒸汽焓值，所述S2为管段入口流股的蒸汽熵值，所述Si为管 段出口流股的蒸汽熵值，所述Tci为环境温度。14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第四计算单元包括： 第十一计算子单元，用于利用，计算所述瓶颈管段的功损失，所述Epilciss为功损失； 第十二计算子单元，用于 计算所述瓶颈管段的热损失，所 述ET,lciss为热损失。15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第五计算单元包括：第十三计算子 单元，用于利用公式（计算所述瓶颈管 段的最优管径，所述d'i为最优管径，所述f为能量价格，所述τ为管道年运行时间，所述Ρ。为保温层的造价，所述S为投资贷款年分摊率，所述A为与蒸汽物性相关的系数，所述T 为蒸汽温度，所述λ2为保温材料的导热系数，所述a^为管外对流传热系数。16. 根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第六计算单元包括：第十四计算子 单元，和公式δ= ((1。-(1)/2,计算所 述瓶颈管段保温层的最优厚度，所述d为管道外径，所述Clci为保温层外径，所述f为能量价 格，所述τ为管道年运行时间，所述Pci为保温层的造价，所述S为投资贷款年分摊率，所述 T。为环境温度，所述T为蒸汽温度，所述λ2为保温材料的导热系数，所述a^为管外对流传 热系数，所述S为保温层的最优厚度。
【专利摘要】本申请提供了一种蒸汽管网的优化方法及装置，蒸汽管网的优化方法包括：计算蒸汽管网中各个节点的节点温度和节点压力；计算各个节点的蒸汽焓值和蒸汽熵值；利用各个节点的蒸汽焓值和蒸汽熵值，计算蒸汽管网中各个管段的有效能损失；对各个管段的有效能损失进行比较，确定有效能损失最大的管段为瓶颈管段；计算瓶颈管段的功损失和热损失，并比较功损失和热损失的大小来确定蒸汽管网能耗过大的主要原因(即确定蒸汽管网能耗过大的原因为管道结构不合理或保温效果差或管道结构不合理且保温效果差)，确定能耗过大的主要原因后，计算最优管径或最优厚度来对瓶颈管段进行优化改造，从而降低蒸汽输送过程中的能量损耗，提高蒸汽能源综合利用效率。
【IPC分类】G06Q10/04
【公开号】CN105389642
【申请号】CN201510999036
【发明人】王宽心, 李达, 吴玉成, 张华云, 侯卫锋, 康聪慧
【申请人】浙江中控软件技术有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月25日