热网仿真系统教学课件

大型供热系统的智能仿真2003年3月大型供热系统的智能仿真1目录一背景介绍功能简介总体规划特色与创新目录一背景介绍2目录二设计情况难点和技术突破应用前景后继开发目录二设计情况3背景介绍供热系统的基本结构供热系统微机监控与管理热力系统模型仿真分析图背景介绍供热系统的基本结构4功能简介典型房间的动静态特性仿真典型楼房的静态特性仿真典型热力站的动静态特性仿真热力站自控系统仿真功能简介典型房间的动静态特性仿真5功能简介流体网络分析与优化设计流体网络扩供各种数据库的集中管理工况流程组态显示功能简介流体网络分析与优化设计6总体规划仿真系统封面主菜单系统数据维护节点仿真热网仿真系统管理仿真库名称维护仿真库数据维护房间仿真楼仿真热力站仿真优化设计全自控仿真无自控仿真部分自控仿真热网扩供系统简介系统帮助系统推出总体规划仿真系统封面主菜单系统数据维护节点仿真热网仿真系统管7主界面图主界面图8数据维护数据维护9单位名称维护单位名称维护10节点仿真节点仿真11房间仿真界面房间仿真界面12热力站仿真趋势图热力站仿真趋势图13热网仿真热网仿真14特色与创新供热子系统粗粒度建模与求解自控系统优化设计及参数整定热力站最佳运行方案的确定流体网络图形自动生成特色与创新供热子系统粗粒度建模与求解15特色与创新水压图的计算机绘制与输出多种软件集成与协调安全经济的设备选型与网络扩展良好的人机交互与合理的人机分工特色与创新水压图的计算机绘制与输出16设计情况多层次系统开发模块化的设计方法大量现场数据的开发与提取多种工具软件的合理选择与使用设计情况多层次系统开发17多层次系统开发

最小系统原型系统进化系统信息反馈信息反馈信息反馈多层次系统开发

最小系统原型系统进化系统信息反馈信息反馈信息18难点和技术突破求解超越方程数据库按采样时间插值阀门和泵的选型组态与数据库的合理连接难点和技术突破求解超越方程19难点和技术突破全网的流量分布计算全网的压力分布计算各管段管径选取系统中最不利环路的确定难点和技术突破全网的流量分布计算20应用前景可以实现供热系统的优化运行可以校核设计的合理性制定科学的热负荷发展计划指导供热系统的改造指导供热系统自动控制系统优化设计应用前景可以实现供热系统的优化运行21后继开发进行供热系统动静态仿真进行系统故障诊断多热源环网仿真后继开发进行供热系统动静态仿真22谢谢

2003.3谢谢23水压图显示

返回水压图显示返回24热网图形自动生成返回热网图形自动生成返回25供热系统的基本结构

返回供热系统的基本结构返回26热力系统模型仿真分析图

返回热力系统模型仿真分析图返回27房间动态离散模型与求解(1)先对其物理模型作如下简化：标准房间与邻房不发生热交换；常物性；室内对流换热系数为常数，室外对流换热系数为风速的单值函数；冷风渗透、太阳辐射及其他因素作为房间内热源（冷源）考虑，且变化规律已知室内温度分布均匀，室内空气的热惯性忽略；不考虑散热器的热惯性。下面将外墙分成m层，分别对每一层列热平衡方程如下：房间动态离散模型与求解(1)先对其物理模型作如下简化：28房间动态离散模型与求解（2）

m—分层数；M—质量kg/m3；C—比热J/(kg·℃；⊿time—时间步长s；r—热阻m2·℃/w；αw—墙外对流换热系数w/(m2·℃)；αn—墙内对流换热系数w/(m2·℃)；twnew—室外温度℃；tnnew—室内温度℃；tnew(i)—第i层墙体温度℃；told(i)—第i层墙体的上一时间步长时的温度℃。

返回房间动态离散模型与求解（2）

m—分层数；M—质量kg/29楼模型与算法Q1=qv(tni-tw)Q2=AF[(ti+ti+1)/2-tni]1+BQ3=1.163G(ti+1-ti)Q1—房间的实际耗热量(w)；Q2—散热器的实际耗热量(w)；Q3—供热系统的实际供热量(w)；q—房间供暖体积概算热指标(w/(m3℃))；G—供热系统的实际流量(t/h)；tni—第i层房间实际温度(℃)；tw—室外实际温度(℃)；ti—第i层散热器的出口实际温度(℃)；ti+1—第i层散热器的入口实际温度(℃)；

返回楼模型与算法Q1=qv(tni-tw)30热力站建模与仿真基本假设：⒈板间流体的流动为一维稳态流动；⒉常物性；⒊厂家提供对流换热系数的可靠实验数据；⒋污垢系数可以在运行中实测出来；⒌各板间参数均匀一致。

在上述基本假设下可以提出如下基于实验数据得到的半经验数学模型。：热力站建模与仿真基本假设：31热力站建模与仿真

返回热力站建模与仿真返回32热网模型与求解（传统方法）

其中，A为关联矩阵；Bf为基本回路矩阵；G为管段流量列向量；Q为节点净流出流量列向量；⊿H为管段压降列向量。

热网模型与求解（传统方法）33热网建模与求解（新方法）算法为：从每一个叶节点出发，分别逐次沿着其父节点的方向搜索，每搜索到一个管路就将该叶节点的流量加到这个管路上，直到寻到根节点。当所有叶节点均把其流量加到了与根节点相连的所有管路上之后。整个网络的流量分布就求出来了。

返回热网建模与求解（新方法）算法为：从每一个叶节点出发，分别逐次34房间工艺流程图

返回房间工艺流程图返回35仿真系统在管理系统中的位置

系统总控热网监控多媒体介绍地理系统数据处理仿真系统

返回仿真系统在管理系统中的位置系统总控热网监控多媒体介绍地理系36大型供热系统的智能仿真2003年3月大型供热系统的智能仿真37目录一背景介绍功能简介总体规划特色与创新目录一背景介绍38目录二设计情况难点和技术突破应用前景后继开发目录二设计情况39背景介绍供热系统的基本结构供热系统微机监控与管理热力系统模型仿真分析图背景介绍供热系统的基本结构40功能简介典型房间的动静态特性仿真典型楼房的静态特性仿真典型热力站的动静态特性仿真热力站自控系统仿真功能简介典型房间的动静态特性仿真41功能简介流体网络分析与优化设计流体网络扩供各种数据库的集中管理工况流程组态显示功能简介流体网络分析与优化设计42总体规划仿真系统封面主菜单系统数据维护节点仿真热网仿真系统管理仿真库名称维护仿真库数据维护房间仿真楼仿真热力站仿真优化设计全自控仿真无自控仿真部分自控仿真热网扩供系统简介系统帮助系统推出总体规划仿真系统封面主菜单系统数据维护节点仿真热网仿真系统管43主界面图主界面图44数据维护数据维护45单位名称维护单位名称维护46节点仿真节点仿真47房间仿真界面房间仿真界面48热力站仿真趋势图热力站仿真趋势图49热网仿真热网仿真50特色与创新供热子系统粗粒度建模与求解自控系统优化设计及参数整定热力站最佳运行方案的确定流体网络图形自动生成特色与创新供热子系统粗粒度建模与求解51特色与创新水压图的计算机绘制与输出多种软件集成与协调安全经济的设备选型与网络扩展良好的人机交互与合理的人机分工特色与创新水压图的计算机绘制与输出52设计情况多层次系统开发模块化的设计方法大量现场数据的开发与提取多种工具软件的合理选择与使用设计情况多层次系统开发53多层次系统开发

最小系统原型系统进化系统信息反馈信息反馈信息反馈多层次系统开发

最小系统原型系统进化系统信息反馈信息反馈信息54难点和技术突破求解超越方程数据库按采样时间插值阀门和泵的选型组态与数据库的合理连接难点和技术突破求解超越方程55难点和技术突破全网的流量分布计算全网的压力分布计算各管段管径选取系统中最不利环路的确定难点和技术突破全网的流量分布计算56应用前景可以实现供热系统的优化运行可以校核设计的合理性制定科学的热负荷发展计划指导供热系统的改造指导供热系统自动控制系统优化设计应用前景可以实现供热系统的优化运行57后继开发进行供热系统动静态仿真进行系统故障诊断多热源环网仿真后继开发进行供热系统动静态仿真58谢谢

2003.3谢谢59水压图显示

返回水压图显示返回60热网图形自动生成返回热网图形自动生成返回61供热系统的基本结构

返回供热系统的基本结构返回62热力系统模型仿真分析图

返回热力系统模型仿真分析图返回63房间动态离散模型与求解(1)先对其物理模型作如下简化：标准房间与邻房不发生热交换；常物性；室内对流换热系数为常数，室外对流换热系数为风速的单值函数；冷风渗透、太阳辐射及其他因素作为房间内热源（冷源）考虑，且变化规律已知室内温度分布均匀，室内空气的热惯性忽略；不考虑散热器的热惯性。下面将外墙分成m层，分别对每一层列热平衡方程如下：房间动态离散模型与求解(1)先对其物理模型作如下简化：64房间动态离散模型与求解（2）

m—分层数；M—质量kg/m3；C—比热J/(kg·℃；⊿time—时间步长s；r—热阻m2·℃/w；αw—墙外对流换热系数w/(m2·℃)；αn—墙内对流换热系数w/(m2·℃)；twnew—室外温度℃；tnnew—室内温度℃；tnew(i)—第i层墙体温度℃；told(i)—第i层墙体的上一时间步长时的温度℃。

返回房间动态离散模型与求解（2）

m—分层数；M—质量kg/65楼模型与算法Q1=qv(tni-tw)Q2=AF[(ti+ti+1)/2-tni]1+BQ3=1.163G(ti+1-ti)Q1—房间的实际耗热量(w)；Q2—散热器的实际耗热量(w)；Q3—供热系统的实际供热量(w)；q—房间供暖体积概算热指标(w/(m3℃))；G—供热系统的实际流量(t/h)；tni—第i层房间实际温度(℃)；tw—室外实际温度(℃)；ti—第i层散热器的出口实际温度(℃)；ti+1—第i层散热器的入口实际温度(℃)；

返回楼模型与算法Q1=qv(tni-tw)66热力站建模与仿真基本假设：⒈板间流体的流动为一维稳态流动；⒉常物性；⒊厂家提供对流换热系数的可靠实验数据；⒋污垢系数可以在运行中实测出来；⒌各板间参数均匀一致。

在上述基本假设下可以提出如下基于实验数据得到的半经验数学模型。：热力站建模与仿真基本假设：67热力站建模与仿真

返回热力站建模与仿真返回68热网模型与求解（传统方法）

其中，A为关联矩阵；Bf为基本回路矩阵；G为管段流量列向量；Q为节点净流出流量列向量；⊿H为管段压降列向量。

热网模型与求解（传统方法）69热网建模与求解（新方法）算法为：从每一个叶节点出发，分别逐次沿着其父节点