谈热网水力平衡分析软件的应用

谈热网水力平衡分析软件的博达兴创科技发展【摘要】本文主旨在于论述热网水力平衡分析软件（Flowra32）在热网设计、改造、运行中发挥的重要作用。该软件从芬兰引进，有如下优点：第一：可以对一次供热或二次供热进行整体或局部管径校核，以判断设计是否合理，为后续详细工况分析奠定基础；第二：可以对热网实际运行工况进行模拟分析，以直观、全面地掌握热网中每个节点、每根管道的运行状态；第三：可以制定热网运行调节方案，以确定不同室外温度对应的热源的出力情况；第四：可以制定热网改造方案，以满足集中供热日益膨胀的需求；第五：可以模拟多热源联网运行工况。以上所述均可以通过详细计算报告、水压图、热网参数分布图等多种方式进行展示，以满足不同使用者的需求。该软件区别于一般的计算软件，是国内其他类似计算软件不可比拟的。【】水力平衡软件管径校核工况模拟热网改造方案联网绪论供热行业原本是一个粗放的管理行业，近年来逐步往精细化方向发展。要想精细化，离不开必要的软件和硬件。从软件方面来讲，本文以热网水力平衡分析软件（以下简称“lowa32”）为中心，论述其在供热行业发挥的重要作用。本文将从以下几个方面进行论述：1）管径校核，判断设计是否合理；2）实际运行工况模拟分析；3）制定热网调节方案；4）制定热网改造方案；5）多热源联网运行。首先不得不解释下为什么一定要用Flowra32。第一，高效。每次计算消耗时间都是秒级，因此可以在很短的时间内做大量的方案，提升工作效率。第二，准确。显而易见，人工计算可能会由于粗心或者数据量大造成不可避免的错误，但是软件计算过程是固定的，

不会产生这样的问题。第三，适应热网类型多样性。该软件不区分单热源或多热源、枝状网或环状网、寒冷期或非寒冷期，这是其他计算软件不能比拟的。第四，计算结果多样性展示。通过详细计算报告、水压图、热网参数分布图等多种方式展示各种计算参数，便于使用者多角度、全方位分析结果。管径校核，判断设计是否合一般情况下，热力应该是由专业的设计院进行设计的，但是随着近年中国城镇化速度加快，很多城市的热网规模超速发展，远远超出了最初设计负荷，而为了满足新增负荷的入网需求，由于各种因素，造成很多新增管线并没有经过专业的计算和论证，即使计算也只是“查表”，相当粗放，造成后期的运行中存在很多问题。应用Flowra32的第一步，就是对运行多年并且存在不热和过热问题的进行校核，只有通过了这一步，才可以发现管径偏大或偏小的问题为后续的改造或

案例一某一次热网设计主干线管径为DN600，DN500，DN450，DN400等。分支线管DN250，DN200等，模型如图1-1所示。图1 图1经过Flowra32计算，得出为保证全网最不利点最小压差不能小于0.05MPa，主热源需要输出1.19MPa的压，3600t/h，压差和流量都比较大。主干线管道比图1

摩阻为135Pa/m，主干线管道流速为2.16m/s，均超出热网设计规范的范围由此可见原有的设计方案不合理。经过进一步计算分析，原设计方案管径过小。通过北线的水压图1-2也可以看出红色和蓝色线代表的供回水压力线斜率过大，压损过高。此时可以根据热网设计规范，利用软件的管径计算功能对热网重新进行设计。计算结果如图1-3所示：：主干线管径为DN300，DN250等，主干60Pa/m，主干线管道流速为1.2m/s。北线水压图1图如图1-4所示为保证全网最不利点最小压差不能小于0.05MPa，主热源需要输出0.442MPa的压差。主干线管道比摩阻为60Pa/m，主干线管道最大流1.2m/s，均符合热网设计规范。由此可见基于软件的设计方案是合理的。模拟热网运行工况，掌握热网实际运热网流量的不均衡分配是热网运行常见的问题之一单凭设计参数无法掌握热网实际运行状态因为实际运行往往偏离设计参数。下面就通过Flowra32对某热网进行模拟案例二：热网模型如图2-1所示

模拟严寒期，室外温度-11℃的工况热源的供水温度83℃，回水温度53℃；热源供水压力1.19MPa，回水压力0.45MPa。其他参数略。经过Flowra32计算找到10个最不利点，计算压差都小于0.05MPa（0.05MPa是热力站最小允许压差低于此值不能保证用户用热需求），见表2-1。接下来通过查看热源至最不利点的水压图也可发现的水力工况不理想，水压图路径如图2-2，水压图如图2-3。为了从全局把握实际运行工况通过热网参数分布图查看压差的分布。如图2-4所示，图中红域就是压差小于0.05MPa的节压差节压差小乾人岔中

表2-1最小压热力站位置，黄域代表热力站压差小于0.15MPa，绿色代表压差小于0.3MPa，蓝色表压差大于3bar。有此图可以对当前工况不好的站点一目了然给生产人员以明确的指图2

在使用中可以根据实际运行参数对多种工况进行模拟使热力公司对各种工况的运行结果都做到心中有数以提前做好各种应对措施，并且为后期改造指明了方向。制定运行调节方案，确定不同负荷热对于单热源热网而言，可以通过输入不同的室外温度及对应的负荷百分比计算出各图2图2个不同的外温对应的热源的出力，包括温度、对于多热源热网而言可以通过输入不同的室外温度及对应的负荷百分比计算出各个不同的外温对应分别应该启动几个热源，每个热源的出力，包括温度、压力、流量等。下案例三：多热源环网初寒期，一个热源启动，室外温度-3℃，主热源（热网东南方）出力40MW供回水压

差0.519MPa供回水温差53℃其他热源未启动，均为0MW。在这种情况下进行计算，得出压差分布图如图3-1所示，图中红域是热力站压差小于0.05MPa的位置。可以得出结论在采暖季初期只启动一个热源是不能满足整个热网的需求的这时候主热源的供热能力已经达到极限，必须启动辅热源。图3图3考虑启动与主热源呈对称分布且热价较

低的一个热源，负荷为5MW，该热源位于热网的西北方向。主热源输出参数不变，其它热源暂不启动。经过计算，得出压差分布图如图3-2所示。图3-2与图3-1进行对比后发现，红色的区域了，代表启动辅助热源后之前压差过小的热力站的压差都达到了0.05MPa以上，也就是说满足了用户用热需求。考虑到经济运行的因素在初期只要启动一个辅助热源就可以满足供热的需求此时主干线的比摩阻降低全网末端用户压差均大于0.05MPa全网水力工况明显改善，但由于水力平衡点的存在热网中部某些用户通过图3-3可以找到水力平衡点的位图3图3置，即图中流量（黑线）极小的点，经过查找发现713点是其中一个水力平衡点在热网中找到该点后根据流向判断此点确为平衡点其后面还有两个热用户（50822和50082），如图所示。因此在实际运行中这两个热力站需要特别关注。本案例仅涉及初寒期。在中寒和严寒期也可以用软件来模拟整个热网的运行状况，相应地调整热源的4制定热网改造方案，以满足集中供热随着城镇化脚步越来越快，集中供热的需求日益膨胀，不管是一、二线城市还是三、四线城镇，几乎每年都有大量的新用户入网，原有已经不能满足所有用户的用热需求。案例四：在原有热网基础上增加热负荷，模型如图4-1所示。

A站面积增31000m2，B站的面积增大6000m2，经过计算得出最不利点压差均小于0.05MPa，甚至有的站压差出现负值也就是实际中的平压差.通过下方的计算结果表（4-）和水压图（4-2）都可以看出增大热负荷后，的供热能力已经不足。以其中一种改造方案为例增大热源温差，由20℃增加到23℃，而后重新计算得出的结果见表4-2。图4

表4-1最小压差节压差邮教一号小区二号一号小区一号图4节压差邮教一号小区二号一号小区一号表节压差邮教一号小区二号一号小区一号 当热负荷增大到超过一个热源的最大供热能力的时候，就需要增加新的热源，这时候就需要多热源联网运行，原有的两个或多个独立的热网需要联网组成一个大网运行。案例五：两个热源联网运行，模型如图5-1所示。该地区2个热源，独立运行，图中蓝色圈的位置是解裂阀门的位置。由于高差的问图5

图4题，热力公司一直不敢联网运行，下面模拟分析2个热源联网运行是否可行。经过多次试算，当A热源出力108MW，B热源出力71MW时，全网供热情况最为合理，计算结果如表5-1所示。水力平衡点在图5-2中蓝色圈的位置。通过最高点至最低点的水压图分析联网运行有无超压点或负压点，5-3是最高点至最低点的路径，图5-4是对应的水压图。通过图5-4可以看出，没有任何一个点表4-2、图4-3与表4-1、图4-2进行 的供水压力超出该点高程对应的管道的承5-15-1最小节压差地产BR12853锅炉图5图5 图5能力（上面那条绿色的线是上限），也没有任何一个点的回水压力低于该点高程对应的静水压线（下面那条绿色的线是下限）。并且供回水压力线距离上下限都还有一定的安全距离，因此推断在该计算条件下，A、B两个