热水管网水力计算模型的建立和应用

河北能源职业技术学院学报
Journal of Hebei Energy Institute of Vocation and Technology
第3期（总76期）
2019年9月
No. 3( Sum. 76)Sep. 2019
热水管网水力计算模型的建立和应用
么会梅，刘钦
(唐山市热力总公司，河北唐山063000)
摘 要：本文就应用计算机技术，针对热水管网水力工况计算模型的建立和应用进行了阐述。

关键词：计算模型；热水管网水力工况
中图分类号:TU995.3 文献标识码：A 文章编号：1671 -3974(2019)03 -0065 -03
The Establishment and Application of Hydraulic Computing Model for Hot Water Pipeline Network
YAO Hui-mei,LIU Qin
(Tangshan Heating Power Company , Tangshan 063000, China)
Abstract : This paper expounds the establishment and application of the calculation model for the hydraulic
condition of the hot water pipeline network by using computer technology.
Key words : calculation model ； hydraulic condition of hot water pipe network 随着国家节能环保政策的推进,热力公司都要
在保证热用户室内温度的前提下，努力降低供热成 本。

每年供热初期，热力公司都要投入大量人力物 力调节管网水力平衡，以期达到用最少的供热量实 现热用户需要的供热温度。

运行调节时就需要一个
水力计算软件，如果买水力计算软件一般的要20 ~ 100万元，对于小热力公司没有条件，对于小区二次 线没有必要。

随着计算机应用技术的不断发展，把
计算机应用技术和水力计算结合起来，建立一个可
以随着管网扩供能够不断调整的软件，来更好地提 高供热质量，已成为可能。

1.程序的设计思想
管网的水力工况调节的主要目的是在满足各热 用户（这里指供暖建筑）的设计流量下，各热用户（供 暖建筑）到热源（热力站）的水力工况也就是压降趋 于平衡。

我们先计算出各管段设计水流量,再根据
各管段参数计算出各管段压降，然后把从热力站到 供暖建筑的该供暖建筑热水流过的所有管段的压降 累加起来，就得到了该供暖建筑到该站的总压降。

同理计算岀其他供暖建筑的总压降，就得到了整个 管网的水力模型。

这样就知道了哪些供暖建筑资用 压头不足,哪些资用压头过剩。

利用水力计算数据, 通过静态平衡阀调节管网，在满足各热力站设计水
流量的情况下，使各供暖建筑至热力站的总压降趋 于平衡，从而完成管网的水力工况调节。

该程序用VISUAL - BASIC 语言编制和数据输
出，用VISUAL - FOXPRO 进行数据库管理。

2.程序的设计
1、我们用VISUAL - FOXPRO 建立数据库文件 “供暖建筑”，该数据库的字段名包括:编号、供暖建
筑名、供暖建筑面积、供暖建筑热负荷、设计流量、总
压降。

首先依次输入编号、供暖建筑名、供暖建筑面 积三个参数，然后由各热力站的供暖建筑面积概算 出各供暖建筑的供暖建筑热负荷、设计流量。

具体
计算公式如下：
先计算某一供暖建筑的概算热负荷Q 。

Q = q • F 式中,Q ——供暖建筑概算热负荷,w ；
q ——供暖建筑面积热指标,w/n?,根据所供暖 建筑的节能结构分为板楼、砖混楼、二步节能、三步 节能等；
F ——供暖建筑建筑面积,m 2然后计算供暖建筑的设计流量G
G = ——■ s3600
c （J-th ）式中,Q ——供暖建筑概算热负荷,w ；C ——水的质量比热,c =4187J/k g r ；
s ——漏损系数,一般取1.05；
t g 占——热水管网计算供、回水温度,乜；
G ——供暖建筑所需的设计流量,kg/h 0经简化，该式变为
收稿日期:2019-05 -06
作者简介:么会梅（1983 -）,女，大专，唐山市热力总公司助理工程师，从事供热运行管理工作。

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么会梅，刘钦：热水管网水力计算模型的建立和应用
G0.86Q
(Q-h)
将供暖建筑热负荷和设计流量的计算结果输入到数据库文件“供暖建筑”中。

2、在管网平面图上对管网的各管段进行编号。

建立管网特性数据库文件“管段”，其字段名包括:编号、管道长度、管径、弯头、套筒、波纹补偿器、闸阀、截止阀、分流三通、汇流三通、背向分流三通、对向汇流三通、变径、设计流量、局部阻力系数和、局部阻力的当量长度和、比摩阻和压降。

首先,计算出各管段的设计流量，并和编号、管道长度、管径、弯头、套筒、波纹补偿器、闸阀、截止阀、分流三通、汇流三通、背向分流三通、对向汇流三通、变径等参数一起输入到数据库文件“管段”中。

然后计算该管段的局部阻力系数和、局部阻力的当量长度和、比摩阻和压降后输入到数据库文件“管段”中。

具体计算公式如下：
第i管段的局部阻力系数和为
[(i)=0.5x wt(i)+2x bw(i)+0.4x tt(i) +…
式中，wt(i)——第i管段弯头的个数；
bw(i)——第i管段波纹补偿器的个数；
tt(i)——第i管段套筒的个数；
0.5、2、0.4——相对于每个弯头、波纹补偿器、套筒的局部阻力系数；
计算第i管段局部阻力的当量长度和：
】d(i)=〈⑴弟｝(m)
式中,d(i)------第i管段管道的内径,m；
室外热水管网热水在管道中的流动状态大多处于阻力平方区内，所以，由希弗林松公式，第i管段的摩擦系数
式中,k—
—管道的粗糙度，取为k=0.5mm;
将第i管段“局部阻力系数和”“©(i)”并局部阻力的当量长度“(i)”的计算结果输入到数据库文件“管段”中。

计算第i管段管道的比摩阻：
由达西公式R(i)=、⑴期.疋①②
2d(i)
式中,p-----供热介质的密度,kg/m3;
v(i)——第i管段管道内供热介质的平均流速, m/s；
又第i管段管道内供热介质的平均流速
v(i)=——*)厂③
900x(d(i))~p
将式①、③代入式②,经简化得
R(i)=6.88xlO-3k025(^(/-?v25④
P•(d(i))'
由④式计算出第i管段管道的比摩阻“R(i)”并输入到数据库文件“管段”中。

然后由下式计算第i管段压降“P(i)”并输入到数据库文件“管段”，
P⑴=R(i)•[l(i)+ld(i)](Pa)
式中,l(i)第i管段管道的长度,m。

分别把各供暖建筑热水从热力站到供暖建筑所经过管段的压降累加并乘以2就得到各热力站到供暖建筑的总压降，并输入到数据库文件“供暖建筑”中。

3、将各供暖建筑的编号、供暖建筑名、供暖建筑面积、供暖建筑热负荷、设计流量、总压降打印出来用以分析各供暖建筑的水力工况。

还可以把各管段或者相关管段的编号、管道长度、管径、弯头、套筒、波纹补偿器、闸阀、截止阀、分流三通、汇流三通、背向分流三通、对向汇流三通、变径、局部阻力系数和、局部阻力的当量长度和、比摩阻的全部或部分内容打印出来进行分析。

3.程序的应用
1、当要扩供新供暖建筑时,可用来做方案论证。

首先把新扩供供暖建筑的供热面积、设计流量等输入到本模型中。

先计算出未扩供时各供暖建筑总压降情况，再计算出扩供后各供暖建筑的总压降，两者进行比较就可以得到是否可以扩供该供暖建筑，或者扩供该供暖建筑后各供暖建筑的水力工况变化情况。

对于扩供后局部管段比摩阻较大需要增大管径的，分别计算增大管径前和增大管径后的各供暖建筑的总压降进行比较，并结合工程概预算工作，对多方案进行比较，就可以很方便的实现技术可行性和投资可行性分析。

2、对原有管网进行水力工况分析和水力调节做理论指导。

通过计算得到各供暖建筑的总压降，找出该热水管网的最不利环路，然后结合各供暖建筑流量的实测值，对各供暖建筑的流量进行调节，使各供暖建筑的实际热负荷即实际流量达到设计值。

3、当管网中有个别供暖建筑关停时，计算关停前后的水力工况进行比较，然后结合各供暖建筑流量的实测值,对各供暖建筑的流量重新进行调节，使各供暖建筑的实际热负荷即实际流量达到设计值。

4、本水力计算模型也可以应用于一次线管网。

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么会梅，刘钦:热水管网水力计算模型的建立和应用
这时热力站就相当于“供暖建筑”、而电厂相当于“热力站”。

通过计算各电厂到热力站的总压降来进行比较，来了解该一次线管网的水力平衡状态，来指导该一次线管网的水力工况调节工作。

4.本程序的优点和缺点
优点：
1、各管段的局部阻力能够考虑到弯头、三通、波纹补偿器等管件，使得该模型的计算结果和实际管网水力工况更符合。

2、该软件是一个可以不断升级的软件。

随着新热用户的不断扩供,该模型可以不断增加新内容，以实现对新水利工况的模拟。

缺点：
1、通用性不好。

如果是另一个管网，需要重新建立模型；
2、由于现有的管网资料不全，有些管段的局部阻力情况还不全面；
3、由于阀门等可变动管件调节状态的不确定性，使得本模型和实际情况还欠缺符合性。

参考文献：
［1］孙刚.供热工程［皿］.中国建工出版社：北京,2009:242 -261.
［2］汤蕙芬，范季贤.城市供热手册［M］.天津科学技术出版社：天津,1992:200-240.
(上接64页)波动情况。

如电压长期不稳定,则应采用稳压设备。

电动机不可缺相和过载运行。

(7)电视机、音响设备、充电设备等用完后应彻底断电，否则，机内变压器的一次侧仍可能带电，时间长了轻则费电，重则烧毁机内变压器。

电褥子在高档使用时时间不可超过4小时。

(8)电气设备使用场所要有良好的通风和散热条件,要配备一定数量的灭火器。

电热设备周围及电气线路下方不准堆放易燃物品。

5.结论
人们在生产、生活和工作中离不开电气设备设施，发生电气火灾的次数处于所有火灾原因之首，预防电气火灾具有重要的意义。

当电气设备设施存在隐患，周围存在易燃品时，在电气设备实施发生故障时,极易发生电气火灾。

通过从设计、施工、监管等源头进行防范，配合日常检查，维护和监测，进行有效预防电气火灾的发生。

参考文献：
［1］金河龙.火灾痕迹物证与原因认定［M］.长春：吉林科学技术出版社,2005.
［2］何乾.浅谈电气消防安全检测的有关问题.中国西部科技.2004年12期.
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