變流量系統(tǒng)穩(wěn)定性及減少輸送能耗的研究.pdf

1、隨著節(jié)能和室內(nèi)環(huán)境要求的愈來(lái)愈高，供暖和空調(diào)系統(tǒng)廣泛采用了變流量技術(shù)，即用改變動(dòng)力或改變阻力的方式調(diào)節(jié)系統(tǒng)、支路以及末端設(shè)備的流量，使之與經(jīng)常變化的動(dòng)態(tài)熱（冷）負(fù)荷相匹配。改變阻力的流量調(diào)節(jié)，往往用于支路或末端設(shè)備。這種調(diào)節(jié)方式會(huì)產(chǎn)生耦合干擾，即一個(gè)支路的流量調(diào)節(jié)，將對(duì)其它支路的流量產(chǎn)生影響。 耦合干擾強(qiáng)謂之穩(wěn)定性差，耦合干擾弱謂之穩(wěn)定性好。提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)于節(jié)能，對(duì)于供暖和空調(diào)質(zhì)量，對(duì)于延長(zhǎng)末端設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的壽命，具有

2、重要的意義。關(guān)于改變動(dòng)力的流量調(diào)節(jié)，泵與風(fēng)機(jī)的變速因有顯著的節(jié)能效益，被認(rèn)為是最好的方式； 多泵（風(fēng)機(jī)）并聯(lián)改變運(yùn)行臺(tái)數(shù)的調(diào)節(jié)，因其控制簡(jiǎn)單，也被廣泛采用。泵與風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益與管路特性有著密切的關(guān)系，研究它們之間的關(guān)系，提出變速調(diào)節(jié)節(jié)能效益的預(yù)測(cè)方法，對(duì)于各種工程采用變速調(diào)節(jié)的節(jié)能評(píng)價(jià)，以及是否采用變速調(diào)節(jié)的決策，是十分必要的。多臺(tái)并聯(lián)改變臺(tái)數(shù)的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過(guò)程中，泵或風(fēng)機(jī)的單機(jī)工況會(huì)發(fā)生很大的改變，這可能導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題，

3、一是泵與風(fēng)機(jī)效率的降低；二是超載現(xiàn)象的發(fā)生。研究調(diào)節(jié)過(guò)程中，單機(jī)流量的變化規(guī)律，提出單機(jī)流量和系統(tǒng)流量的預(yù)測(cè)方法，對(duì)于這種調(diào)節(jié)方式的決策，對(duì)于設(shè)備選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行指導(dǎo)是很有意義的。另外，常規(guī)的動(dòng)力集中系統(tǒng)，不得不用調(diào)節(jié)閥進(jìn)行系統(tǒng)的平衡和支路的流量調(diào)節(jié)，因而存在調(diào)節(jié)閥能耗。動(dòng)力分散系統(tǒng)不但在系統(tǒng)的母管上，而且在各支路上設(shè)泵（或風(fēng)機(jī)），并實(shí)行變速控制以調(diào)節(jié)流量，可以減少乃至消除調(diào)節(jié)閥能耗；但投資增大，控制復(fù)雜。因此，研究動(dòng)力集中系統(tǒng)中

4、，調(diào)節(jié)閥能耗在動(dòng)力設(shè)備提供的能量中所占的份額，也就是研究動(dòng)力分散系統(tǒng)的節(jié)能幅度，其結(jié)論對(duì)于動(dòng)力分散系統(tǒng)的合理推廣，有重要的參考意義。 在穩(wěn)定性研究方面，所做的主要工作是：①針對(duì)閉式水循環(huán)系統(tǒng)，采用關(guān)閉某個(gè)支路，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)求解，計(jì)算其它支路的流量偏離系數(shù)的方法，分析了各種相關(guān)因素對(duì)穩(wěn)定性的影響。主要結(jié)論為：減小干線(xiàn)阻抗，增大支路阻抗，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。改變動(dòng)力的集中調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響，改變阻力的集中調(diào)節(jié)將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性惡

5、化。泵的特性曲線(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有影響，平坦型對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性?xún)?yōu)于陡降型對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性。異程系統(tǒng)，離熱源愈遠(yuǎn)的支路，穩(wěn)定性愈差。同程系統(tǒng)，網(wǎng)路中部的支路穩(wěn)定性最差。同程系統(tǒng)的穩(wěn)定性總體上不如異程系統(tǒng)。②提出了基于敏感度的閉式水循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法。③通過(guò)理論分析和實(shí)例計(jì)算，對(duì)幾種常見(jiàn)的局部控制方式，進(jìn)行了被控環(huán)路的穩(wěn)定性比較，結(jié)果是：恒壓差控制穩(wěn)定性最好，恒開(kāi)度控制其次，恒流量控制最差。④參與了ZY47 型自力式壓差控制閥等自力式閥門(mén)的研制、

6、性能實(shí)驗(yàn)以及適用條件和應(yīng)用方法的研究。這些閥門(mén)對(duì)于供暖空調(diào)水系統(tǒng)提高穩(wěn)定性和運(yùn)行安全性，可以發(fā)揮重要的作用。。 通過(guò)分析泵的變速工況隨系統(tǒng)背壓的變化規(guī)律，深入研究了背壓對(duì)泵與風(fēng)機(jī)變速調(diào)節(jié)節(jié)能效益的影響，得到以下結(jié)論：無(wú)背壓系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益最好，有背壓系統(tǒng)則隨背壓的增大，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效益逐漸降低。背壓增大到一定程度，變速調(diào)節(jié)工況與節(jié)流調(diào)節(jié)工況的軸功率相當(dāng)接近，若把變速裝置的效率考慮在內(nèi)，二者的實(shí)際能耗相差無(wú)幾，這時(shí)變速調(diào)節(jié)

7、就失去了節(jié)能的意義。文中在對(duì)大量的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行無(wú)因次整理的基礎(chǔ)上，提出了水泵變速調(diào)節(jié)節(jié)能效益的預(yù)測(cè)方法。 對(duì)于泵/風(fēng)機(jī)多臺(tái)并聯(lián)改變臺(tái)數(shù)的調(diào)節(jié)，首先分析了并聯(lián)流量增量的影響因素，指出了并聯(lián)流量增量過(guò)小在變臺(tái)數(shù)運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。然后，探討水泵變臺(tái)數(shù)運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)流量的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，提出了水泵多臺(tái)并聯(lián)變臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)中，單臺(tái)流量和系統(tǒng)流量的無(wú)因次預(yù)測(cè)方法，以方便是否超載和是否滿(mǎn)足調(diào)節(jié)要求的判斷。 依據(jù)流體系統(tǒng)水力平衡原理分

8、析了動(dòng)力集中系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥能耗在動(dòng)力設(shè)備的輸出功率中所占的份額。結(jié)果表明，系統(tǒng)愈大，這個(gè)份額愈高。在設(shè)計(jì)工況，就熱水供暖系統(tǒng)而言，小型系統(tǒng)可超過(guò)20％，大中型系統(tǒng)可超過(guò)30％。因此，對(duì)于大中型系統(tǒng)，采用動(dòng)力分散方式有重要的節(jié)能意義。 另外，對(duì)目前最先進(jìn)的手動(dòng)平衡和調(diào)節(jié)設(shè)備—平衡閥，選擇SP 型進(jìn)行了流量特性實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，一是指出了SP 型平衡閥性能改進(jìn)的方向；二是將口徑、流量、壓差、開(kāi)度幾者間的關(guān)系用兩種數(shù)學(xué)方式表達(dá)，以