供热管网水力平衡调节计算机算法的制作方法

本发明涉及供热管网技术领域，具体是供热管网水力平衡调节计算机算法。

背景技术：

集中供热的供热管网承担着热源到热用户的热能输配任务，供热管网在设计、施工阶段本身就处于水力失调状态，老旧的供热管网由于锈蚀等原因水力失调问题更加突出，供热管网水力平衡调节是供热企业的重要工作内容，主要就是为了解决热用户流量分配不合理造成室内温度冷热不均问题，但供热管阻力特性数值非常小且跳跃性强，双精度的变量才能存储，管网锈蚀阻力特性值更不好确定，需要实测参数才能确定真实阻力特性值，因此，只有研发供热管网水力平衡调节计算机算法才能求解真实的水力平衡实施方案。

目前，我国供热管网水力平衡调节主要采用的设备有手动流量调节阀、自力式流量差压控制阀、带标定值的平衡阀和喷射泵等，还包括智能网络动态调节方案等，其中，手动流量调节阀属静态水力平衡调节法，通过调节开度调节流量，测量回水温度作为衡量标准，有一定的调节能力，也是目前广泛使用的调节手段，但是由于流水温度具有惰性，调节耗时耗力，须反复调节，精度根本达不到要求；水力失调严重的供热管网调节没有保障，整个供暖期都可能调节不平；

自力式流量差压平衡阀属动态水力平衡调节范畴，成本高昂，调节效果在只能停留在理论上，根据需要设定差压值，调节开度控制流量，庞大的水力失调严重的热力管网由于种种原因，这种阀门束手无策。在实际运行中，存在诸多不足，这个阀门有一定的差压使用范围，极限工作会失去调节能力，剩余压头较小时，该阀门工作在最大开度，丧失了调节能力，变成阻力元件，这种阀门调节效果没有有效的方法进行验证，这种阀门一旦由于水质原因造成自立元件的通道堵塞、传动元件卡死就会失去调节功能，真正达到水力平衡状态只是理想。

带标定值的平衡阀，属静态水力平衡调节范畴，调节精度有限，水力失调严重的供热管网不能满足水力平衡调节需要，通过运用孔板阀+水力平衡算法的实践经验已经证明，靠近热力站的单元孔板孔径差0.1mm，温度差2℃，特定标定值的平衡阀根本无法达到水力平衡的调节精度。

喷射泵属静态水力平衡调节范畴，原理是回水二次利用，增大流量，热量二次利用，节电。造价高昂，平衡无法保障。如果用水力平衡算法实现小流量大温差达到同样的供热效果，造价低廉。

智能网络动态调节方案属动态水力平衡调节范畴，反复调节达到所谓的平衡状态，造价昂贵，须建设有线网络、无线网络或安装物联网模块，通讯维护成本高，是没有算法支持的高成本方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供供热管网水力平衡调节计算机算法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

供热管网水力平衡调节计算机算法，实现方法包括以下步骤：

s1、确定实测参数采集所需要的阀门，阀门采用孔板阀门，孔板阀门两侧有两个测压小阀，用于用户侧实测差压参数的测量；

s2、确定供热管网水力平衡计算机算法所需的各种管网图形参数，开发图形录入界面，并将供热管网逻辑图详实的绘制到电脑内；

s3、开发参数输入界面：开发基础参数输入代码，将管径、管长输入电脑，建立各管段连接逻辑关系，输入资用差压、设定流量、水密度、阀门口径等参数输入电脑内，开发实测参数录入代码，通过测量阀门两侧差压值、供回水差压值、流量值等参数，作为实测参数，将这些参数输入电脑；

s4、开发供热管网水力平衡计算界面:依据基础参数和实测参数，运用计算机算法，计算供热管网的实际阻力特性值，从而精确地计算分配到各个用户节点水力平衡工况状态下的流量值，确定截面积、孔板孔径值或阀门开度值；得到多组水力平衡实施方案的解，每组解都都是基于系统计算，都是平衡的，供热企业可根据自己的理念采用不同的解；

s5、开发水力平衡方案报表输出界面，从而用于加工孔板开孔时孔板孔径大小的科学计算数据的依据，根据上述步骤探索基于供热管网系统计算的水力平衡计算机算法，并开发供热管网水力平衡计算系统软件，将探索到的热力管网水力平衡计算机算法融入到该软件内。

作为本发明再进一步的方案：所述用户侧实测差压参数的测量包括以下步骤：

s11、在管网系统没装任何孔板前，先对每个用户压头进行测量；

s12、装入测量孔板，再测用户端压头及孔板两侧压头；

s13、把测试孔板拆除恢复原状，所测得参数进行记录，并将所有的入户全部测量完毕，从而在每个入户均能获得装入孔板前的用户压头、装入孔板后的用户压头、孔板两侧压头、阀门口径及测试孔板的孔径五个基本参数，通过以上参数，可间接计算出流经孔板的流量、用户的实际流量、用户系统的阻力特性、用户系统的资用压头。

作为本发明再进一步的方案：所述s13步骤中流经孔板的流量的计算公式如下：

w1＝(△p3/r1)^1/2

其中，w1为流经孔板的流量，单位：kg/h，△p3为孔板两侧压头，单位：kpa，r1为孔板阻力特性。

作为本发明再进一步的方案：所述s13步骤中用户系统的阻力特性的计算公式如下：

r＝△p2/w1²

其中，r为用户系统的阻力特性，△p2为装入孔板后用户压头kpa。

作为本发明再进一步的方案：所述s13步骤中用户的实际流量的计算公式如下：

w2＝(△p1/r)^1/2

其中，w2为用户的实际流量，△p1为装入孔板前用户压头，单位：kpa。

作为本发明再进一步的方案：所述s13步骤中用户系统的资用压头的计算公式如下：

△p＝r*w²

其中，△p为用户系统的资用压头，单位：kpa，w为用户设定流量，为供热面积给定值，单位：kg/h。

作为本发明再进一步的方案：所述s5步骤中供热管网水力平衡计算系统软件包括管网图形绘制模块、参数输入计算模块、平衡计算模块和报表模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

通过将供热管网的各类参数详实的输入供热管网水力平衡计算系统软件中，包括管径、管长、供热面积、供回水温度、各种流量参数、各种差压数据等等，根据这些参数探寻供热管网的水力平衡计算机算法，计算各个用户端节点阀门水流的截面积、孔板孔径值或阀门开度值等多组水力平衡实施方案的解，且每个解都是平衡的，取得水力平衡实施方案，方案实施后，使该供热管网供热工况达到平衡状态，通过计算机的高速运算能力和研发水力平衡算法，使其具有调节快速、精确，平衡状态好。

附图说明

图1为供热管网水力平衡调节计算机算法中供热管网逻辑图绘制界面的示意图；

图2为供热管网水力平衡调节计算机算法中参数输入界面的示意图；

图3为供热管网水力平衡调节计算机算法中水力平衡计算界面的示意图。

具体实施方式

请参阅图1～3，本发明实施例中，供热管网水力平衡调节计算机算法，实现方法包括以下步骤：

s1、确定实测参数采集所需要的阀门，阀门采用孔板阀门，孔板阀门两侧有两个测压小阀，用于用户侧实测差压参数的测量，阀门还可以采用其他具有流量计量功能的阀门；

s2、确定供热管网水力平衡计算机算法所需的各种管网图形参数，开发图形录入界面，并将供热管网逻辑图详实的绘制到电脑内；

s3、开发参数输入界面：开发基础参数输入代码，将管径、管长输入电脑，建立各管段连接逻辑关系，输入资用差压、设定流量、水密度、阀门口径等参数输入电脑内，开发实测参数录入代码，通过测量阀门两侧差压值、供回水差压值、流量值等参数，作为实测参数，将这些参数输入电脑；

s4、开发供热管网水力平衡计算界面:依据基础参数和实测参数，运用计算机算法，计算供热管网的实际阻力特性值，从而精确地计算分配到各个用户节点水力平衡工况状态下的流量值，确定截面积、孔板孔径值或阀门开度值；得到多组水力平衡实施方案的解，每组解都都是基于系统计算，都是平衡的，供热企业可根据自己的理念采用不同的解；

s5、开发水力平衡方案报表输出界面，从而用于加工孔板开孔时孔板孔径大小的科学计算数据的依据，根据上述步骤探索基于供热管网系统计算的水力平衡计算机算法，并开发供热管网水力平衡计算系统软件，将探索到的热力管网水力平衡计算机算法融入到该软件内。

优先的，用户侧实测差压参数的测量包括以下步骤：

s11、在管网系统没装任何孔板前，先对每个用户压头进行测量；

s12、装入测量孔板，再测用户端压头及孔板两侧压头；

s13、把测试孔板拆除恢复原状，所测得参数进行记录，并将所有的入户全部测量完毕，从而在每个入户均能获得装入孔板前的用户压头、装入孔板后的用户压头、孔板两侧压头、阀门口径及测试孔板的孔径五个基本参数，通过以上参数，可间接计算出流经孔板的流量、用户的实际流量、用户系统的阻力特性、用户系统的资用压头。

优先的，s13步骤中流经孔板的流量的计算公式如下：

w1＝(△p3/r1)^1/2

其中，w1为流经孔板的流量，单位：kg/h，△p3为孔板两侧压头，单位：kpa，r1为孔板阻力特性。

优先的，s13步骤中用户系统的阻力特性的计算公式如下：

r＝△p2/w1²

其中，r为用户系统的阻力特性，△p2为装入孔板后用户压头kpa。

优先的，s13步骤中用户的实际流量的计算公式如下：

w2＝(△p1/r)^1/2

其中，w2为用户的实际流量，△p1为装入孔板前用户压头，单位：kpa。

优先的，s13步骤中用户系统的资用压头的计算公式如下：

△p＝r*w²

其中，△p为用户系统的资用压头，单位：kpa，w为用户设定流量，为供热面积给定值，单位：kg/h。

优先的，s5步骤中供热管网水力平衡计算系统软件包括管网图形绘制模块、参数输入计算模块、平衡计算模块和报表模块。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。