一种供热网管补水定压系统及定压点压力确定方法与流程

1.本发明属于供热系统领域，涉及一种供热网管补水定压系统，尤其涉及一种供热网管补水定压系统及定压点压力确定方法。


背景技术：

2.在供热系统的运行中，系统失水漏水是不可避免的。若系统的失水漏水不能得到及时补充，系统的正常循环将会破坏，影响供热效果。
3.城市供热管网的设计压力取决于系统的高程差、管道阻力和供水温度，高程差大，水的静压产生的压力越高；管道阻力越大，循环泵提供的扬程越大；供水温度越高，水的汽化压力越高。通常用动压线和静压线组成的水压图分析其水力情况。
4.目前城市供热管网采用最广泛的是补水泵定压，补水泵定压方式主要包括以下三种：
5.(1)补给水泵连续定压方式：使用变频补水泵布置于热网循环泵入口，定压值设定为高程差加上供水温度下的汽化压力，并适当增加3-5m的裕量。运行中通过向供热系统中补水维持管网定压点压力值恒定，确保系统高点不发生气化现象。
6.(2)补水泵间歇定压方式：使用工频补水泵布置于热网循环泵入口，定压值设定为高程差加上供水温度下的汽化压力，并适当增加8m的裕量,运行期间设定两个补水压力值。采用低压力启动，高压力停止模式运行。
7.(3)旁通定压：对于大型的热水供热系统，为了适当的降低管网的运行压力和便于调节运行工况，在供回水的干管上连接一个旁通管，在循环水泵运行时，通过循环泵进出口之间的旁通管模拟热网管道，将定压点向上游移动，降低回水压力，从而降低管网运行压力。cn 111878890a公开了一种供热系统的旁通管定压系统，所述定压系统具体包括供水管道、回水管道、旁通管道、循环泵、加热器、压力变送器、第一调节阀、第二调节阀、补水阀、补水泵、补水箱及补水管道：回水管道经循环泵及加热器与供水管道相连通，旁通管道与循环泵并联连通，旁通管道上沿工质流动方向依次设置有第一调节阀及第二调节阀，压力变送器设置于第一调节阀与第二调节阀之间，补水阀的一端均与回水管道相连通，补水阀另一端经补水泵与补水箱连通，该系统能够有效保证供热系统的安全稳定运行。
8.然而，上述补水泵定压方式均存在一定的缺陷，例如补水泵间歇定压方式以及补水泵间歇定压方式的定压方式结构简单，运行稳定。设在热网循环泵入口点。在大规模供热中应用由于不能降低回水管动压水线，为提高供热效率，需要加大供回水温差，将供水温度提高至120-160℃。为防止停泵汽化问题，又需要预留一定的汽蚀余量。单纯采用上述两种定压方式会导致供热管网超压或压力长期在承压临界点运行，供热管网承压越高，管网泄漏和磨损加剧发生概率也越大。
9.旁通管定压方式理论上虽然可以适当降低供热管网的回水管动压水线，但由于其运行过程中由于旁通阀的杂质截留等因素导致阻力特性变化，旁通定压点可能发生漂移，就会导致管网压力的波动。循环流量变化也会导致定压点漂移。
10.随着城市供热区域不断扩大，热源点距离用热点扩展到几十公里甚至上百公里。部分供热系统地形高差达到100m以上。不断提高供热管网的设计承压能力将大大增加管网投资成本，且区域老旧管网供热管网半径小设计压力低，设计压力无法太高。因此稳定的降低供热系统的运行压力就成为大规模供热需要攻克的主要技术难题。降低回水管动水压线是降低供热系统运行压力的重要手段之一。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种供热网管补水定压系统及定压点压力确定方法，所述供热网管补水定压系统采用“一点定压多点保护”的方式，克服了旁通管定压可能出现漂移问题；并且对于已有管网或者新老管网改造项目，完全可以利用管网中的现有补水点实现多点定压。
12.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
13.第一方面，本发明提供了一种供热网管补水定压系统，所述供热网管补水定压系统包括依次连接设置的热源、供水干管、至少一个热用户以及回水干管；
14.所述回水干管上设置有回水中继泵以及定压点；
15.所述回水中继泵与热源通过循环水泵连接；
16.所述补水及控制装置包括依次连接的水箱以及补水泵；
17.所述定压点上设置有补水及控制装置；
18.所述定压点包括控制定压点以及至少一个辅助保护定压点。
19.本发明提供的供热网管补水定压系统在管网设计阶段可以选定控制定压点，回水管上的补水点均可考虑作为控制定压补水点，控制定压点为正常运行补水点，其他补水点则梯度设定定压值作为辅助保护定压点。
20.当多点定压时，补水泵扬程选取需要考虑高程，在高点的定压值低，需要的补水泵扬程也降低。多点定压，一方面简单可靠，克服了旁通管定压可能出现漂移问题，另一方面对于已有管网或者新老管网改造项目，完全可以利用管网中的现有补水点实现多点定压。
21.优选地，所述供水干管上设置有供水中继泵。
22.优选地，所述控制定压点设置于回水干管上。
23.本发明所述的控制定压点的位置是根据具体的计算情况设置的，具体设置于回水干管上的某一点。
24.优选地，所述辅助保护定压点的压力值小于其自身的实际压力值，并梯度设置。
25.第二方面，本发明提供了一种第一方面提供的供热网管补水定压系统的定压点压力确定方法，所述压力确定方法包括如下步骤：
26.(1)根据所述供热网管补水定压系统的运行工况，计算所述供热网管的静压线压力；
27.(2)根据步骤(1)所得静压线压力计算控制定压点压力以及辅助保护定压点压力。
28.优选地，步骤(1)所述静压线压力的计算公式为：
29.p＝(h
最高-h) p
汽
δp
裕量
30.其中，p为静压线压力，h为静压线的海拔高度，h
最高
为管网最高点海拔高度，p
汽
为静压线的汽化压力，δp
裕量
为裕量。
31.优选地，步骤(2)所述控制定压点压力的计算公式为：
32.p1＝p-(h
1-h
最低
)
33.其中，p1为控制定压点压力，h1为控制定压点的海拔高度，h
最低
为管网最低点海拔高度。
34.优选地，步骤(2)辅助保护定压点压力的计算公式为：
35.p
保护
＝p h
回水中继泵
(h-h2)-δp
36.其中，p
保护
为辅助保护定压点压力，h
回水中继泵
为回水中继泵的运行扬程，h2为循环泵的海拔高度，δp为静压线与辅助保护定压点之间的管道阻力。
37.优选地，所述静压线压力的计算公式中δp
裕量
为4-6m，例如可以是4m、4.2m、4.4m、4.6m、4.8m、5m、5.2m、5.4m、5.6m、5.8m或6m，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
38.本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
39.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
40.(1)本发明提供的供热网管补水定压系统克服了旁通管定压可能出现漂移问题；
41.(2)供热系统在运行过程中，发生管网泄漏情况下，本发明提供的供热网管补水定压系统中的定压点和补水点通过自动控制持续补水，保证系统的带缺陷稳定运行。为缺陷查找消除赢得时间，保证连续供热。
附图说明
42.图1为本发明实施例1提供的供热网管补水定压系统；
43.图2为本发明实施例1提供的供热网管补水定压系统的供回水压线。
44.其中，1为热源，2为热用户，3为供水中继泵，4为回水中继泵，5为循环水泵，6为水箱，7为补水泵。
具体实施方式
45.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
46.实施例1
47.本实施例提供了一种供热网管补水定压系统，所述供热网管补水定压系统包括依次连接设置的热源1、供水干管、7个热用户2以及回水干管；
48.所述供水干管上设置有供水中继泵3；
49.所述回水干管上设置有回水中继泵4以及定压点；
50.所述回水中继泵4与热源1通过循环水泵5连接；
51.所述补水及控制装置包括依次连接的水箱6以及补水泵7；
52.所述定压点上设置有补水及控制装置；
53.所述定压点包括控制定压点以及八个辅助保护定压点。
54.所述供热网管补水定压系统的供水干管单程37.1km，管网最低点为海拔8m，管网
最高点为厂外某换热站海拔57m，管网设计压力为1.6mpa，设计供回水温度为110℃/60℃。
55.应用例1
56.本应用例提供了一种采用实施例1提供的供热网管补水定压系统的定压点压力确定方法，所述方法包括如下步骤：
57.(1)根据所述供热网管补水定压系统的运行工况，计算所述供热网管的静压线压力；
58.(2)根据步骤(1)所得静压线压力计算控制定压点压力以及辅助保护定压点压力。
59.本应用例所述网管静压线的压力p＝(h
最高-h1) p
汽
δp
裕量
＝(57-6.36) 14 5＝69.64m。
60.本应用例提供的450万
㎡
供热110℃不同定压点定压情况如表1所示。
61.表1
[0062][0063][0064]
图1为为当选择各个站为控制定压点时管网回水压力的变化，图中各点压力均指表压。
[0065]
随着控制定压补水点由首站a依次向上游移动直至h点，管网回水压力整体不断降低。当定压点上移至f点时，循环泵入口压力降低至24m左右，与水泵保护线相等，g、h点定压均有低于汽化线的情况，因此需要将控制定压补水点设置到f点之前。
[0066]
本应用例选择d点为控制定压点，a点至中继站点以及e点至h点为辅助保护定压点。d点能够在保护循环泵、满足汽化线以上的情况下尽量降低管网的运行压力，d点的定压值为64.36m，循环泵入口压力为46.89m，较首站a点定压的方式，降低了20m左右的压力。
[0067]
应用例2
[0068]
本应用例提供了一种采用实施例1提供的供热网管补水定压系统的定压点压力确定方法。
[0069]
本应用例与应用例1的区别仅在于：本应用例将h点作为控制定压点，中继泵点以及a点作为辅助保护定压点。
[0070]
在额定工况下，h点为管网最某端补水点。距离首站距离最远，管网阻力最大。当采用补水点h作为管网定压点时，为了保证首站循环泵入口压力＞23m，将h点控制表压力为0.43mpa。首站a表压0.23mpa，可以保证系统正常运行和循环泵停运事故工况。
[0071]
通过管道阻力、地势计算，中继泵点表压力0.23mpa，保护定压点设置0.21mpa。用于保护补水点h至中继泵站漏水时快速补水。首站a补水点表压0.23mpa，保护定压点设置0.21mpa。用于保护中继泵站至首站a点漏水时快速补水。
[0072]
应用例1-2通过实践和计算验证了在450万
㎡
供热系统中，在保证管网110℃不汽化和管网不超压的情况下，热网循环泵设计扬程为110m，地势高差为55m。通过采用多点定压系统能够有效降低管网运行压力20m以上。实现了设计压力由2.5mpa降低至1.6mpa，大大节约了工程造价。同时，由于多点设置梯度保护补水，为管网提供了更多的保护。
[0073]
综上所述，本发明提供的供热网管补水定压系统采用“一点定压多点保护”的方式，克服了旁通管定压可能出现漂移问题；并且对于已有管网或者新老管网改造项目，完全可以利用管网中的现有补水点实现多点定压。
[0074]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。