現(xiàn)階段，隨著供熱公司所轄熱網(wǎng)的不斷擴(kuò)展，想要在熱網(wǎng)安全的前提下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就需要了解管網(wǎng)的負(fù)荷分配、壓力分布、流量分配，但在實(shí)際工程中，由于管網(wǎng)的復(fù)雜性與逐年負(fù)荷變化等多方面因素，使得供熱公司對(duì)其實(shí)際管網(wǎng)的運(yùn)行壓力、輸送能力的情況并不十分清楚，從而無法保證各用戶所需流量，導(dǎo)致供熱狀況異常；另外，當(dāng)管網(wǎng)局部出現(xiàn)事故時(shí)，供熱公司無法把握解決方案，使得管網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性受到了威脅，那么獲得供暖期較為準(zhǔn)確的管網(wǎng)壓力分布情況，預(yù)知可能發(fā)生的問題，同時(shí)制定最佳運(yùn)行方案及管網(wǎng)改造方案就成為了供熱公司所面臨的亟待解決的問題。本文由此出發(fā)，舉例說明一級(jí)網(wǎng)水力計(jì)算在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
以哈爾濱地區(qū)某供熱公司為例，該供熱公司熱源為某熱電廠，管網(wǎng)形式為單熱源進(jìn)入負(fù)荷區(qū)環(huán)狀管網(wǎng)，在負(fù)荷區(qū)管網(wǎng)中部設(shè)有中繼泵站，站內(nèi)設(shè)有四臺(tái)供水加壓泵，四臺(tái)回水加壓泵。2016-2017供暖季供暖面積為1400萬m2，2017-2018供暖季，預(yù)計(jì)增加160萬m2供暖面積，總面積達(dá)到1560萬m2。熱電廠熱量充足，但為了安全運(yùn)行考慮，熱源出口供水溫度不宜超過110℃，熱源出口壓力不宜超過11bar，熱源回水壓力不宜低于3bar。在2016-2017供暖季實(shí)際運(yùn)行過程中，嚴(yán)寒期一級(jí)網(wǎng)輸送能力不足，末端換熱站流量不足，需配合依靠啟動(dòng)中繼泵才能使得末端用戶具有足夠的資用壓差，但新增供暖面積后，即使啟動(dòng)全部供回水中繼泵且運(yùn)行參數(shù)已達(dá)到額定參數(shù)值，可能依然無法使得管網(wǎng)正常運(yùn)行，此時(shí)如何解決上述問題，成為此供熱公司非供暖期的首要任務(wù)。為此，我們給出三種解決方案：即保證熱源進(jìn)出口壓力不變的情況下，提高一級(jí)網(wǎng)供回水溫差、增設(shè)局部分布式回水加壓站、新增環(huán)線。
現(xiàn)有熱網(wǎng)經(jīng)核算存在如下問題：當(dāng)熱源供回水溫差為55℃時(shí)，所啟動(dòng)有供回水中繼泵且運(yùn)行參數(shù)已達(dá)到額定值，供回水壓差小于10m的換熱站仍有58座，而根據(jù)甲方提供的參數(shù)顯示，其中有9座換熱站已安裝回水加壓泵，計(jì)算結(jié)果說明，增加供熱面積后，整個(gè)管網(wǎng)的輸送能力嚴(yán)重不足，在不改變運(yùn)行參數(shù)和不改造管網(wǎng)的前提下，2017-2018供暖季嚴(yán)寒期會(huì)有至少49座換熱站不能正常運(yùn)行。
為此結(jié)合現(xiàn)有條件給出了設(shè)計(jì)工況下的三種解決預(yù)案
（1）解決方案一
在49座資用壓差不足的換熱站內(nèi)增設(shè)回水加壓泵?；厮訅罕眠x型參數(shù)可由水力計(jì)算得到。
圖1熱源至最不利點(diǎn)水壓圖
（2）解決方案二
在不增加設(shè)備投資成本的基礎(chǔ)上，與熱電廠協(xié)商，通過提高供水溫度加大溫差的方法，減小管道流量，進(jìn)而達(dá)到降低管網(wǎng)阻力的目的。在安全運(yùn)行的前提下，將供回、水溫差由原來的55℃提高到58℃，并進(jìn)行水力計(jì)算。此時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示：當(dāng)供回水溫差提高3℃后，此時(shí)需同時(shí)啟動(dòng)四臺(tái)供回水中繼泵且運(yùn)行參數(shù)已達(dá)到額定參數(shù)值，供回水壓差小于10m的換熱站仍有23座，而根據(jù)甲方提供的參數(shù)顯示，其中有8座換熱站已安裝回水加壓泵。與先前計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以看出，當(dāng)供回水溫差提升后，整個(gè)管網(wǎng)的流量、壓力分布情況明顯好轉(zhuǎn)，但仍舊未徹底解決末端用戶資用壓頭不足的問題，此時(shí)考慮到管網(wǎng)運(yùn)行的安全性，已不能繼續(xù)拉大熱源的供回水溫差，供熱公司可以在剩余15座供回水壓差小于10m的換熱站內(nèi)增設(shè)回水加壓泵。
圖2 熱源至最不利點(diǎn)水壓圖
（3）解決方案三
保證熱源進(jìn)出口壓力不變的情況下，因管網(wǎng)供水溫度不宜過高，在供回水溫差55℃的前提下，同時(shí)在熱源前端新增DN1000的環(huán)線，提高管網(wǎng)的輸送能力，根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果顯示：此時(shí)需同時(shí)啟動(dòng)四臺(tái)供回水中繼泵且運(yùn)行參數(shù)已達(dá)到額定參數(shù)值，供回水壓差小于10m的換熱站有15座，而根據(jù)甲方提供的參數(shù)顯示，其中有8座換熱站已安裝回水加壓泵。供熱公司需在剩余7座資用壓差不足的換熱站內(nèi)增設(shè)回水加壓泵。
圖3 熱源至最不利點(diǎn)水壓圖
在此項(xiàng)目中，通過水力計(jì)算可確定在給定熱源壓力條件下，不同工況時(shí)管網(wǎng)中資用壓頭不足的換熱站，在此基礎(chǔ)上給出分布式加壓泵選型參數(shù)，同時(shí)可對(duì)管網(wǎng)中現(xiàn)有的分布式加壓泵參數(shù)進(jìn)行校核測(cè)評(píng)，并給出調(diào)整意見；而針對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)的改擴(kuò)建工程，水力計(jì)算軟件可模擬改擴(kuò)建工程完成后一級(jí)網(wǎng)流量、壓力分布情況工況。在實(shí)際運(yùn)行的熱網(wǎng)工程中，可通過水力計(jì)算軟件模擬得到不同工況一級(jí)網(wǎng)流量、壓力的分布情況，通過對(duì)模擬結(jié)果的分析對(duì)比，能夠協(xié)助供熱公司制定相應(yīng)問題的運(yùn)行調(diào)節(jié)方案。
