给您讲解供热系统热网运行中水力计算软件的技术应用问题

近年来，城市建设得到了快速发展，采暖、空调、生活热水等城市基础设施建设也出现了同步增长，但由于管网的设计供热能力与实际供热能力不同，以及供热管道管径的非无级变化，导致了热网运行的水力失调；热网不同部位供热面积的增加或减少，致使供热管网的水力特性和供热运行状况随之发生变化；另外，因电厂供热故障造成的供热热负荷的不足而引起的用户不满等，都是需要我们通过调节热网消除或降低。
 
因此，在供热期前及时准确了解热网的运行状况，对做好冬季供热热网的平衡、提高热网运行的经济、安全、可靠和改善供热质量就显得尤为重要。唐山热力总公司利用计算机软件进行热网的水力分析，并将其应用于实际的供热运行调度，本文即对近年来积累的相关经验进行了整理、汇总，以供交流和借鉴。
 
一、概述
唐山市热力总公司在2010～2011年度供热期前供热面积为2286.4万平方米，基本全部由原来的5座热电厂供热。2010～2011供热期将有500万平方米纳入热网供热。一方面热源之一的高耗能的小型热电厂—缸窑热电厂即将停产，热源不足，一方面新热源—丰润热电厂引入市区，加之电厂故障引起的低温状态。如何做好热网的调节，提高供热质量，是摆在我们面前的实实在在的问题。为此我们通过计算机模拟了30多种热网运行状态，以适应供热运行的需要。

二、水力计算软件简介
唐山热力总公司应用的水力计算软件最初是自主研发的分析软件，它将供热水力计算的过程程序化，热源、热网和热用户基本信息数据化。即：把各热源循环泵的特性；管网各部分的管径、长度、泄漏量、高程、方向；热用户的热负荷、名称等数据输入到软件的数据库中，建成数据库，并按既定的程序进行计算，得出热网运行的结果，指导运行调度。它的基本功能主要有：
1.绘制出热网的平面示意图，直观表达热网的运行状况；
2.根据热源参数和热用户负荷情况，自动计算出热网达到水力平衡时各热源、管网节点和热用户的流量及供、回水压力；
3.计算出各热用户的剩余压差，确定最不利环路；
4.绘制热源至任意热力站（热用户）的水压图；
5.确定各热力站（热用户）的Kv值；
6.计算结果报表输出。

三、实际应用
3、软件的应用方向
3.1校核供热管网、提供供热管网改造方案，分析管网、热力站或热用户供热面积发生变化时对其他热用户的影响程度；
3.2确定多热源环状或支状管网联网供热时的最佳水利交汇点和各热源的运行参数、供热范围，
根据热源供热能力实现部分热力站（热用户）在不同热源间择网运行；
3.3根据仿真计算结果中的流量和Kv值进行站内自控系统电动调节阀的选型，并根据热网的发展状况及时调整、合理利用电动调节阀；
3.4根据仿真计算结果中的流量和剩余压差，进行管网调节；
3.5确定各热力站（热用户）对其他热力站（热用户）供热效果无明显影响时的最大供热面积。

4、应用实例
4.1 联网计算及划分热源供热区域
2010年唐山热力拥有6大热源厂（含即将完工的丰润电厂和即将停产的缸窑电厂），大环网构架已经初具规模，但各热源厂的补水能力和协调联动能力不足，仍然处于各自独立运行的状态。为了确保各热源、热网的水力工况处于最佳状态，策划了四种方案模拟环网联网状态进行水力计算：一是丰润电厂未完工，5大热源联网；二是丰润电厂未完工，缸窑电厂停产，4大热源联网；三是丰润电厂供热，缸窑电厂未停产，6大热源联网；四是丰润电厂完工，缸窑电厂停产，5大热源联网。通过水力计算软件分析，得到了合理的供热范围划分的方案，最终以丰润电厂未完工，缸窑电厂停产，4大热源供热的模式步入供热期。随着2010年12月18日丰润热网注水的完成，我们启动了丰润电厂，并入了热网中，由于丰润电厂距离市中心较远，仅热网DN1200的主干线就长达21.2km，且中继泵尚未安装，我们按软件分析、计算的结果，将市区热网裕华道支线的176万平方米，西郊热网主干线的15万平方米划入了丰润热网，实施平衡调节后的热网，各系统运行良好。

4.2 加装分段阀门，提高热网的可调性
唐山市中心区的供热任务主要由西郊电厂、市区电厂、陡河电厂和丰润电厂供热，热网的敷设使得西郊电厂分别与市区电厂和丰润电厂相联，市区电厂与上述3座电厂均相联，陡河电厂目前仅与市区电厂相联。虽然最佳的水力工况点——各热源的供热区域已经确定，但是，当某一热源厂进入故障状态，供热能力明显不足时，必然会影响事故热源区供热效果，引发用户的不满。为此，公司决定再次对各热源的供热区域进行适当调整，并以整体向下微调正常供热区域的供热温度的方式来提升故障区域的供热温度。几年来，公司在热网原有分支阀门的基础上，增加了多处分段阀门，其中在西郊和市区电厂联网的兴源道支干线上增加了两道阀门，使两段热网各自保有约43万平方米的调整空间；西山道支干线上增加了两道阀门，使两段热网分别有35.5万平方米和40万平方米的调整空间；国防道支干线增加了1道阀门，使该热网有17万平方米的调整空间；市区与陡河电厂热网分别有81万平方米和122万平方米的调整空间等，确保在某一热源厂出现故障时能最大限度降低负面影响，体现了唐山热力“保民生”的服务宗旨。

4.3 择网运行，提高热网可靠性
2010～2011供热期，市区电厂发生了多次的故障，供热温度偏低，通过与西郊电厂之间分段阀门的调整，减小了故障带来的影响。在市区电厂故障造成供热效果最差的阶段，我们启动了陡电热网的中继泵站，将市区热网的203万平方米划入陡电热网、161.5万平方米划入了西郊热网，使市区电厂的供热面积降至460余万平方米，极大地降低了因此带来的负面影响。

4.4 科学选择电动阀，保证热网运行安全
由于部分热力站的实际供热负荷达不到设计负荷，个别热力站因热源厂供热量过高，导致站内自控阀门发生震动，引起站内设备共振，危害运行安全。2005年夏季，我公司根据水力计算软件计算结果中各站的Kv值和站内现有自控阀门的Kvs值，对问题严重的36＃-1等热力站的自控阀门进行了调整，运行效果良好，再也未出现过震动现象。
多年来，随着我公司供热面积及热网的不断扩大，热网原有的设计水力工况与现有的实际工况已大不相同。2010年，我公司提出了建设热网智能监控系统，实施热力站的远程监控、无人值守，2011年，已经实现了全网运行，目前现有的360座站将全部纳入该系统。两年来，我们依据计算结果调整或新加装了约130座站的电动阀，这些阀门将在热网运行安全在发挥重要作用。

4.5 调节管网，降低水力失调度
近两年，我公司的供热面积每年以300万平方米的速度递增，今年有望达到400～500万平方米纳入热网，唐山热力总公司未雨绸缪提前使用水力计算软件热网的运行工况进行了计算、分析，并对部分不适宜的管线进行了翻建，同时依据水力计算的结果，调度、监督各热力站的运行调节，使热网在供热面积和热网不断扩大的状态下，不仅未增加管道泵的投入，而且还在逐年减少管道泵的使用，降低了热网的水力失调度，实现了节能供热、经济运行。