(34)--7.5 枝状管网水力工况分析方法.pdf

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1、一一 管网系统水力工况分析的基本原理管网系统水力工况分析的基本原理p管网的流量是由管网管网的流量是由管网特性曲线和动力装置特性曲线和动力装置的性能曲线共同决定的性能曲线共同决定的。的。一一 管网系统水力工况分析的基本原理管网系统水力工况分析的基本原理p管网特性曲线管网特性曲线p枝状管网系统通常是由许多串联枝状管网系统通常是由许多串联和并联的管段组成和并联的管段组成p可以根据串联管段和并联管段总可以根据串联管段和并联管段总阻抗确定方法，逐步算出整个管阻抗确定方法，逐步算出整个管网的总阻抗网的总阻抗Szh值，从而求得管网值，从而求得管网的特性曲线。的特性曲线。p对于实际运行中的管网，我们还对于实际

2、运行中的管网，我们还可以通过可以通过测量某管段或某管网的测量某管段或某管网的流量和相应的压差流量和相应的压差，求得某管段，求得某管段或管网的阻抗。或管网的阻抗。一 管网系统水力工况分析的基本原理一 管网系统水力工况分析的基本原理p动力装置特性曲线动力装置特性曲线p由设备厂家由设备厂家根据实验数据绘制而成根据实验数据绘制而成。p也可以用也可以用代数方程代数方程来表示。来表示。图解法图解法 图解法求解管网的工况图解法求解管网的工况p即在同一坐标系中分别作即在同一坐标系中分别作出管网特性曲线和水泵性出管网特性曲线和水泵性能能曲线曲线图中图中：曲线曲线1为管网为管网特性曲线特性曲线曲线曲线2为动力为动

3、力设备性能曲线设备性能曲线p二者二者交点交点即为即为工况点工况点p由工况点参数确定由工况点参数确定管网管网的的总流量和总压降总流量和总压降。计算法计算法 p计算法的实质是将水泵的特性计算法的实质是将水泵的特性曲线用曲线用代数方程代数方程表示表示出来出来p然后将管网特性曲线方程与性然后将管网特性曲线方程与性能曲线方程能曲线方程联合求解联合求解，得出循，得出循环水泵工作点的环水泵工作点的P、Q和管网和管网总阻力总阻力P值。值。Pf Q Pf Q2stzhstPPS QPP流量分配及压力分布图流量分配及压力分布图 p在在求得管网的总流量后，求得管网的总流量后，利用串并联管段间的流量利用串并联管段间的

4、流量分配与阻抗间的关系，可分配与阻抗间的关系，可求得求得所有管段的流量所有管段的流量p计算各管段的压差，并用计算各管段的压差，并用压力分布图压力分布图表示管网的压表示管网的压力分布状况。力分布状况。p1-n为系统的为系统的n个用户个用户pr为设于冷热源站的循环水泵。为设于冷热源站的循环水泵。p管网总流量为管网总流量为Q。用户流量以。用户流量以Q1、Q2、Q3.Qn表示。表示。p干线各管段的阻抗干线各管段的阻抗:S、S、S.SNp各支线与用户的阻抗各支线与用户的阻抗:S1、S2、S3.Sn第第m个用户的相对流量比个用户的相对流量比123II-nIII-nM-nmnnnm nmmQSSSSQQSS

5、SS各用户的相对流量比仅取决于网路各管段和用户的各用户的相对流量比仅取决于网路各管段和用户的阻抗，而与管网流量无关。阻抗，而与管网流量无关。第第d个用户与第个用户与第m个用户个用户(md)之间的流量比，仅之间的流量比，仅取决于用户取决于用户d和用户和用户d以后以后(按水流动方向按水流动方向)各管段和各管段和用户的阻抗，而与用户用户的阻抗，而与用户d以前各管段和用户的阻抗无以前各管段和用户的阻抗无关。关。7476547sSSSsSSSQQQQnnnnnndmp也就是也就是两个用户之间的流量比两个用户之间的流量比仅取决于上游用户仅取决于上游用户(按供水流动方向按供水流动方向)之后管段的阻抗，而与上

6、游用户之后管段的阻抗，而与上游用户和热源之间的阻抗无关。和热源之间的阻抗无关。p也就是说，对系统上游用户的调节，将会引起该也就是说，对系统上游用户的调节，将会引起该系统下游用户之间的流量系统下游用户之间的流量成比例的变化成比例的变化。案例：案例：热水热水网路水力工况的分析网路水力工况的分析ABC12345p一个带有五个热用户的供热管网，定压点设于循环水泵一个带有五个热用户的供热管网，定压点设于循环水泵进口。假定各热用户的流量已调整到规定的数值，图中进口。假定各热用户的流量已调整到规定的数值，图中水压图的实线为此时的水压曲线。水压图的实线为此时的水压曲线。p图中调节阀图中调节阀A、B、C的设置位

7、置分别代表了在的设置位置分别代表了在冷热源处冷热源处、干管上干管上、用户处用户处进行调节。进行调节。当阀门当阀门A节流时的水力工况节流时的水力工况 p当阀门当阀门A阀门关小时，管网的阀门关小时，管网的总阻抗增大总阻抗增大，总流量总流量Q将减少将减少，管网循环水泵的扬程略有上升管网循环水泵的扬程略有上升。ABC12345总流量总流量Q将减少将减少管网循环管网循环水泵的扬水泵的扬程略有上程略有上升升 当阀门当阀门A节流时的水力工况节流时的水力工况 p当阀门当阀门A阀门关小时，管网的阀门关小时，管网的总阻抗增大总阻抗增大，总流量总流量Q将减少将减少，管网循环水泵的扬程略有上升。，管网循环水泵的扬程略

8、有上升。p由于由于热用户热用户1至至5的管网干管和用户分支管的阻抗无改变，的管网干管和用户分支管的阻抗无改变，根据流量分配规律可知，各热用户的流量分配比例也不变，根据流量分配规律可知，各热用户的流量分配比例也不变，即都按同一比例减少即都按同一比例减少;管网产生管网产生一致的等比失调一致的等比失调。p由于各管段流量均减少，因而虚线的水压线比原水压线变得由于各管段流量均减少，因而虚线的水压线比原水压线变得较较平缓平缓一些。各热用户的流量是按同一比例减少的。因而，一些。各热用户的流量是按同一比例减少的。因而，各热用户的作用压差也是按相同的比例减少。各热用户的作用压差也是按相同的比例减少。ABC123

9、45ABC12345 p当阀门当阀门B节流时，管网的总阻抗增加，节流时，管网的总阻抗增加，总流量总流量Q将减少将减少，管，管网循环水泵的扬程略有上升。网循环水泵的扬程略有上升。p供水管和回水管水压线将变得平缓一些，并且供水管水压供水管和回水管水压线将变得平缓一些，并且供水管水压线将在线将在B点出现一个点出现一个急剧的下降急剧的下降。当阀门当阀门B节流时的水力工况节流时的水力工况 ABC12345 p对于阀门对于阀门B以后的用户以后的用户3、4、5，相当于本身阻抗未变而总，相当于本身阻抗未变而总的作用压力却减少了，它们的流量也是的作用压力却减少了，它们的流量也是按相同的比例减少按相同的比例减少，

10、这些用户的作用压力也按同样的比例减少。因此，将出现一这些用户的作用压力也按同样的比例减少。因此，将出现一致的等比失调。致的等比失调。p对于阀门对于阀门B以前的用户以前的用户1、2，可以看出用户流量将，可以看出用户流量将按不同的按不同的比例增加比例增加，它们的作用压差都有增加但比例不同，这些用户，它们的作用压差都有增加但比例不同，这些用户将出现不等比的一致失调。对于全部用户来说，既然流量有将出现不等比的一致失调。对于全部用户来说，既然流量有增有减，那么整个管网的水力工况就发生了不一致失调。增有减，那么整个管网的水力工况就发生了不一致失调。当阀门当阀门B节流时的水力工况节流时的水力工况 ABC12

11、345p如果将阀门如果将阀门C关小或关闭，管网的总阻抗将增加，关小或关闭，管网的总阻抗将增加，总流量总流量Q将减少将减少，管网循环水泵的扬程略有上升。，管网循环水泵的扬程略有上升。p从热源到用户从热源到用户3之间的供水和回水管的水压线将变得平缓之间的供水和回水管的水压线将变得平缓一些，所以在一些，所以在用户用户3处供回水管之间的压差将会增加处供回水管之间的压差将会增加。当调节阀门当调节阀门C时的水力工况时的水力工况 ABC12345p用户用户3处的作用压差增加相当于用户处的作用压差增加相当于用户4和和5的总作用压差的总作用压差增加，因而使增加，因而使用户用户4和和5的流量按相同的比例增加的流量

12、按相同的比例增加，并使，并使用户用户3以后的供水管和回水管的水压线变得陡峭一些。以后的供水管和回水管的水压线变得陡峭一些。p而用户而用户3虽作用压差增加，但由于其阻抗增加，流量减少虽作用压差增加，但由于其阻抗增加，流量减少或直至关闭为零。变化后的水压线将成为图中虚线所示。或直至关闭为零。变化后的水压线将成为图中虚线所示。p在整个管网中，除用户在整个管网中，除用户3以外的所有热用户的作用压差和以外的所有热用户的作用压差和流量都会增加，出现流量都会增加，出现一致失调一致失调。对于用户。对于用户3后面的用户后面的用户4和和5，将是，将是等比的一致失调等比的一致失调。对于用户。对于用户3前面的热用户前

13、面的热用户1和和2，将是，将是不等比的一致失调不等比的一致失调。当调节阀门当调节阀门C时的水力工况时的水力工况 ABC12345p如管网未进行初调节，前端热用户的实际阻抗远小于设计如管网未进行初调节，前端热用户的实际阻抗远小于设计规定值。其实也相当于网路前端用户的调节阀规定值。其实也相当于网路前端用户的调节阀C开大的情开大的情况。管网总阻抗比设计的总阻抗小，管网的况。管网总阻抗比设计的总阻抗小，管网的总流量增加总流量增加。p位于位于管网前端的热用户，其实际流量比规定流量大得多管网前端的热用户，其实际流量比规定流量大得多。管网干管前部的水压曲线，将变得较陡管网干管前部的水压曲线，将变得较陡;p而

14、位于而位于管网后部的热用户，其作用压头和流量将小于设计管网后部的热用户，其作用压头和流量将小于设计值值。管网干管后部的水压曲线将变得平缓些。管网干管后部的水压曲线将变得平缓些。p供热管网投人运行时，必须很好地进行供热管网投人运行时，必须很好地进行初调节初调节！热水网络未进行初调节时的水力工况热水网络未进行初调节时的水力工况 用户增设回水加压泵时的水力工况用户增设回水加压泵时的水力工况 能够增加该用户的流量，但其他热用户的资用能够增加该用户的流量，但其他热用户的资用压头和循环水量将相应减少。压头和循环水量将相应减少。不能任意在用户增设加压泵，要有整体观念！不能任意在用户增设加压泵，要有整体观念！

15、图中的实线表示在用图中的实线表示在用户户3处未增设加压泵时的动处未增设加压泵时的动水压曲线。假设用户水压曲线。假设用户3未增未增设回水加压泵设回水加压泵2时，时，作用压作用压头为头为PBE，低于设计要求，低于设计要求。热用户热用户3及其支线上及其支线上(管管段段BE)增加了一个阻抗为负增加了一个阻抗为负值的管段值的管段,整个网路的总阻整个网路的总阻抗抗S值相应减少值相应减少,则热网总则热网总流量适当增加。流量适当增加。例题例题p管网在正常工况时的水压图和各热用户的流量如管网在正常工况时的水压图和各热用户的流量如图所示。如关闭热用户图所示。如关闭热用户3，试求其它各热用户的，试求其它各热用户的流量及其水力失调程度。其中，管网图中的数字流量及其水力失调程度。其中，管网图中的数字表示流量（表示流量（m3/h），水压图里的数字表示压差），水压图里的数字表示压差（kPa）。其中，循环水泵的性能参数如下表。）。其中，循环水泵的性能参数如下表。21345100100100100100500400300200100500400600kPa300200100600 m3/h442365501630620P kPa700300400783800