供热管网泄漏仿真及实验研究

作     者：龚璞 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周守军;魏继勇

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：供热管网 泄漏 流量判断法 压力判断法 压力梯度法 水力仿真模型 

摘      要：随着我国很多供热管网的使用年限日益增长,规模不断扩大,导致管网故障频发,各种泄漏事故也发生的越来越多。供热管道的泄漏故障是由于多方面原因造成的,泄漏的时间和地点也难以快速地找到,它一方面影响到供热部门的经济效益,另一方面更是给用户的冬季采暖带来不便,对社会生活造成很大影响。因此,随着全世界的能源价格的不断上涨,供热成本不断升高,对供热管网进行准确的泄漏诊断变得愈发的紧迫和重要。本文在进行了大量的不同工况下供热管网泄漏的实验后,针对三种比较典型的管网发生泄漏的水力工况进行了具体研究,通过对管网流量、压力、压力梯度等水力参数的综合分析,形成了综合完整的诊断供热管网泄漏的检测方法。首先,本文采用流量判断法对供热管网进行泄漏诊断。通过对供热实验管网18个用户的总流量和循环水泵流量的计算比较,初步判断供热管网是否发生泄漏。然后再通过对各个管段正常工况和泄漏后流量的对比,分析判断得出管网发生泄漏的管段位置。以及得到泄漏发生后流量变化的规律,即管段发生泄漏时,所有管网用户的流量值均下降,泄漏发生位置的管网端的流量值变化明显,下降程度较大,其余管网端的各用户流量下降程度较小。其次,采用压力判断法对供热管网进行泄漏诊断。在已经建立的多热源环状供热实验管网上,通过MATLAB软件,进行了18用户的单热源枝状供热管网水力仿真模型。在三种不同的工况下仿真模型的结果与实验数据相对误差最大值分别为5.67%、3.79%、2.22%。本文通过对不同工况下管网各用户压力的仿真数据和实验数据的综合分析,以及各管段的正常工况和泄漏后压力梯度的比较,判断得出管网泄漏发生的具体管段。并且得到了泄漏发生后各用户压力以及管段压力梯度的变化规律,即管段发生泄漏时,所有用户的供水压力均下降,泄漏发生位置的管网端的的压力下降程度较大,其余管网端的用户压力下降较小。并且泄漏管段的压力梯度有明显提升,其余管段无明显的变化。然后,采用管道泄漏压力梯度定位方法,通过计算判断得出泄漏发生在管网管段上的准确位置。通过MATLAB软件编写完整的计算管网泄漏位置的程序,建立起实验管网泄漏位置的求解模型,经过计算得到各工况下管网泄漏点的具体管段位置,三种工况下的位置相对误差分别为0.67%、2.53%、1.60%。最后,对某实际城市供热管网建立了水力工况的仿真模型。通过运用MATLAB软件,编写并运行模型仿真程序,对管网进行模拟初调节,使管网达到设计工况。同时得出各用户节点压力值,以及管网供回水压力曲线图。