[发明专利]一种蒸汽管网水力-热力计算方法及系统

说明书

本发明涉及一种蒸汽管网水力‑热力耦合计算的方法和系统，属于蒸汽管网技术领域。该方法步骤为：通过管网参数表或数据库读取蒸汽管网参数，经计算得到关联矩阵；根据管网参数计算每段管道的温降系数和压降系数；读取汽源和用户蒸汽工况，作为边界计算条件；用汽源处压力和温度作为蒸汽密度和比热初始条件；利用节点方程法计算得到节点压力和管段流量；利用流动分层法计算得到所有节点温度和管段温降；根据计算出来的管段平均温度和压力重新计算蒸汽密度和比热；重复上述计算过程，直到精度满足要求，则计算结束。本发明充分考虑蒸汽混合的情况，使计算结果和过程更符合蒸汽实际流动的热力过程，让计算结果更加准确。

技术领域

本发明属于蒸汽管网技术领域，涉及一种蒸汽管网水力-热力计算方法及系统。

背景技术

现有技术使用管网节点方程法分别对节点压力、温度进行计算，将压力、温度计算结果进行耦合，不断迭代直到满足精度要求：

式(1)和式(2)分别为用节点方程法计算压力和温度的方程，其中：A为管网关联矩阵，为管段压降系数形成的对角矩阵，A^T为矩阵A的倒置矩阵，P为节点压力，T为节点温度，G₀为节点流量。利用这两个公式可以求解出管网内所有节点的温度和压力，然后进行耦合，完成水力-热力耦合计算。

现有技术的缺点：

水力和热力计算主要通过蒸汽密度和定压比热的变化相互影响,若在计算过程中始终考虑管网中蒸汽的密度、比热等参数是恒定值，则会产生较大误差。因而在水力和热力耦合计算时,其关键问题就是水力-热力计算的耦合，从而保证密度和比热的准确计算。水力和热力耦合计算是通过对管段密度、比热进行反复迭代，直到管段平均密度、平均比热达到精度要求，则计算完成。

在利用节点方程计算压力和温度的过程中，其本质就是根据每段管道的压降系数和温降系数对管段流量进行分配，从而使其满足节点方程。在压力计算过程中，根据管段压降系数对管段流量进行分配的过程符合管网中蒸汽流动的实际物理意义，计算结果比较准确。但是在温度计算过程中，节点方程法无法考虑管段在节点处汇合的情况，计算出的管段平均温度和根据管段平均温度计算出的管段散热损失误差较大，因此利用节点方程法计算温度存在缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蒸汽管网水力-热力计算方法及系统，在进行蒸汽管网热力计算时，利用流动分层法来计算各节点温度和管段平均温度，在管段交汇的地方，充分考虑蒸汽混合的情况，使计算结果和过程更符合蒸汽实际流动的热力过程，让计算结果更加准确。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种蒸汽管网水力-热力计算方法，该方法包括以下步骤：

S1：读取蒸汽管网物理参数，并根据物理参数计算各管段摩擦系数与传热系数；

S2：读取蒸汽管网中汽源和用户处的蒸汽参数；

S3：用任意汽源或用户的压力和温度对应下的蒸汽密度和比热作为初始值，进行蒸汽管网的水力计算，求得每个管段内蒸汽的流动方向、流量与压降；

S4：根据蒸汽管网结构和水力计算结果，对管网内部所有节点进行流动分层，根据分层结果，进行热力计算，依次计算每个管段散热量、温降和内部蒸汽平均温度；

S5：根据管段内蒸汽在节点处汇流混合的物理过程，计算节点温度；

S6：根据热力计算结果，进行水力-热力耦合，重新计算各个管段内蒸汽的平均密度、比热与蒸汽流量；

S7：不断循环上述过程，直到第i次与i+1次计算结果之差满足精度要求，则计算结束；

S8：输出并储存计算结果。