[发明专利]一种多热源枝状供热管网关联矩阵的生成方法

说明书

本发明涉及一种多热源枝状供热管网关联矩阵的生成方法，步骤如下：1)由图论构建供热管网简化图；2)整理多热源枝状供热系统信息；3)利用枝状管段间热负荷关系式计算各管段热负荷；4)制定管段流向判定原则；5)确定各管段流向；6)生成管网的关联矩阵。在已知热源实际热负荷的条件下，本发明多热源枝状供热管网的关联矩阵生成方法能够准确、快速地得到相应供热工况下管网的关联矩阵，为供热管网的水力计算工作提供方便。

技术领域

本发明属于集中供热系统水力计算技术领域，具体涉及到一种多热源枝状供热管网关联矩阵的生成方法。

背景技术

水力计算是集中供热系统设计和运行调节的关键，随着集中供热系统的日益庞大和复杂，往往借助图论理论用以辅助供热系统的水力计算。在运用图论知识进行供热管网简化后，管网关联矩阵的构造工作至关重要。只有准确地得到相应工况下供热管网的关联矩阵，才能利用基尔霍夫定律求出管网中各管段的流量，再结合已知的管径信息，通过查水力计算表或公式计算得到管段的实际比摩阻，从而完成管网的压降计算。但是对于多热源枝状集中供热系统，管网结构复杂，管网的节点和管段数量较多，并且供热系统实际运行过程中多个热源存在不同的负荷分配组合，这导致管网中管段内介质流向和流量存在变化。显然，多热源枝状供热管网关联矩阵的构建难度和工作量加大。

供热管网构造关联矩阵，需要通过管网内各管段流向去判断节点和管段的关系，因此确定各管段流向是工作的前提。对于多热源供热管网，管网内各管段的流向可能随着热源负荷分配的变化而变化，在不同供热工况下，管网的关联矩阵可能也会发生变化。一般的多热源枝状供热管网关联矩阵生成方法未能给出系统、合理的管段流向判定方法，设计人员需要先通过各热源实际热负荷确定管网水力交汇点大致位置，再根据水力交汇点位置的划分确定各区域管网的流向，经过繁琐的管网流向判定最终完成关联矩阵的构造；上述方法不能很好地解决多热源枝状供热系统热源负荷分配变化带来的关联矩阵构造方面的难题，水力交汇点的位置会随着热源负荷分配发生变化，导致构造关联矩阵的工作较为繁琐。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出一种多热源枝状供热管网关联矩阵的生成方法，通过建立完整的枝状供热管网管段流向判定方法，便捷、准确地输出管段流向，提高枝状供热管网关联矩阵生成工作的效率；并且该方法适用于多热源枝状供热管网，热源负荷分配变化带来的工作量较小，可以快速完成不同供热工况下的关联矩阵构造。该方法易于计算机编程实现，仅需多热源供热系统任意工况时各热源的实际热负荷，即可准确、快速地求得相应工况下管网的关联矩阵。

一种多热源枝状供热管网关联矩阵的生成方法，包括以下步骤：

1)由图论构建供热管网简化图，简化图包括节点和管段；所述节点根据位置不同，分为热源点、换热站节点和中间节点；所述节点的数量为N，节点集为n＝{n₁，n₂，…，n_N}；所述管段的数量为B，管段集为b＝{b₁，b₂，…，b_B}；所述节点的数量N和管段的数量B，满足B＝N-1；

2)整理多热源枝状供热系统信息，包括热负荷信息和由图论构建的管网简化图信息；所述热负荷信息包括热源实际热负荷Q_r，a(a＝1，2，...，m)、热源设计热负荷Q’_r，a(a＝1，2，...，m)、换热站设计热负荷Q’_h，c(c＝1，2，...，M)和供热系统设计热负荷Q’；所述热源的数量m，满足m＜B；所述换热站的数量M，满足M＜B；所述管网简化图信息包括节点编号、节点集和管段集；

3)利用枝状供热管网管段间热负荷关系，结合所述步骤1)和所述步骤2)，计算管段热负荷值，管段b_i热负荷满足函数：

式中，Q_r，a——热源a实际热负荷，MW；