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)能和室內環(huán)境要求的愈來愈高，供暖和空調系統(tǒng)廣泛采用了變流量技術，即用改變動力或改變阻力的方式調節(jié)系統(tǒng)、支路以及末端設備的流量，使之與經常變化的動態(tài)熱（冷）負荷相匹配。改變阻力的流量調節(jié)，往往用于支路或末端設備。這種調節(jié)方式會產生耦合干擾，即一個支路的流量調節(jié)，將對其它支路的流量產生影響。 耦合干擾強謂之穩(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，對于節(jié)能，對于供暖和空調質量，對于延長末端設備自動調節(jié)裝置的壽命，具有

2、重要的意義。關于改變動力的流量調節(jié)，泵與風機的變速因有顯著的節(jié)能效益，被認為是最好的方式； 多泵（風機）并聯(lián)改變運行臺數(shù)的調節(jié)，因其控制簡單，也被廣泛采用。泵與風機變速調節(jié)的節(jié)能效益與管路特性有著密切的關系，研究它們之間的關系，提出變速調節(jié)節(jié)能效益的預測方法，對于各種工程采用變速調節(jié)的節(jié)能評價，以及是否采用變速調節(jié)的決策，是十分必要的。多臺并聯(lián)改變臺數(shù)的調節(jié)，在調節(jié)過程中，泵或風機的單機工況會發(fā)生很大的改變，這可能導致兩個問題，

3、一是泵與風機效率的降低；二是超載現(xiàn)象的發(fā)生。研究調節(jié)過程中，單機流量的變化規(guī)律，提出單機流量和系統(tǒng)流量的預測方法，對于這種調節(jié)方式的決策，對于設備選型、系統(tǒng)設計以及運行指導是很有意義的。另外，常規(guī)的動力集中系統(tǒng)，不得不用調節(jié)閥進行系統(tǒng)的平衡和支路的流量調節(jié)，因而存在調節(jié)閥能耗。動力分散系統(tǒng)不但在系統(tǒng)的母管上，而且在各支路上設泵（或風機），并實行變速控制以調節(jié)流量，可以減少乃至消除調節(jié)閥能耗；但投資增大，控制復雜。因此，研究動力集中系統(tǒng)中

4、，調節(jié)閥能耗在動力設備提供的能量中所占的份額，也就是研究動力分散系統(tǒng)的節(jié)能幅度，其結論對于動力分散系統(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針對閉式水循環(huán)系統(tǒng)，采用關閉某個支路，進行網絡求解，計算其它支路的流量偏離系數(shù)的方法，分析了各種相關因素對穩(wěn)定性的影響。主要結論為：減小干線阻抗，增大支路阻抗，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。改變動力的集中調節(jié)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，改變阻力的集中調節(jié)將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性惡

5、化。泵的特性曲線對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有影響，平坦型對應的穩(wěn)定性優(yōu)于陡降型對應的穩(wěn)定性。異程系統(tǒng)，離熱源愈遠的支路，穩(wěn)定性愈差。同程系統(tǒng)，網路中部的支路穩(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)定性評價方法。③通過理論分析和實例計算，對幾種常見的局部控制方式，進行了被控環(huán)路的穩(wěn)定性比較，結果是：恒壓差控制穩(wěn)定性最好，恒開度控制其次，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的研制、

6、性能實驗以及適用條件和應用方法的研究。這些閥門對于供暖空調水系統(tǒng)提高穩(wěn)定性和運行安全性，可以發(fā)揮重要的作用。。 通過分析泵的變速工況隨系統(tǒng)背壓的變化規(guī)律，深入研究了背壓對泵與風機變速調節(jié)節(jié)能效益的影響，得到以下結論：無背壓系統(tǒng)變速調節(jié)的節(jié)能效益最好，有背壓系統(tǒng)則隨背壓的增大，變速調節(jié)的節(jié)能效益逐漸降低。背壓增大到一定程度，變速調節(jié)工況與節(jié)流調節(jié)工況的軸功率相當接近，若把變速裝置的效率考慮在內，二者的實際能耗相差無幾，這時變速調節(jié)

7、就失去了節(jié)能的意義。文中在對大量的計算結果進行無因次整理的基礎上，提出了水泵變速調節(jié)節(jié)能效益的預測方法。 對于泵/風機多臺并聯(lián)改變臺數(shù)的調節(jié)，首先分析了并聯(lián)流量增量的影響因素，指出了并聯(lián)流量增量過小在變臺數(shù)運行時可能出現(xiàn)的問題。然后，探討水泵變臺數(shù)運行時，單臺流量的變化規(guī)律。在此基礎上，提出了水泵多臺并聯(lián)變臺數(shù)調節(jié)中，單臺流量和系統(tǒng)流量的無因次預測方法，以方便是否超載和是否滿足調節(jié)要求的判斷。 依據(jù)流體系統(tǒng)水力平衡原理分

8、析了動力集中系統(tǒng)中調節(jié)閥能耗在動力設備的輸出功率中所占的份額。結果表明，系統(tǒng)愈大，這個份額愈高。在設計工況，就熱水供暖系統(tǒng)而言，小型系統(tǒng)可超過20％，大中型系統(tǒng)可超過30％。因此，對于大中型系統(tǒng)，采用動力分散方式有重要的節(jié)能意義。 另外，對目前最先進的手動平衡和調節(jié)設備—平衡閥，選擇SP 型進行了流量特性實驗，以實驗數(shù)據(jù)為基礎，一是指出了SP 型平衡閥性能改進的方向；二是將口徑、流量、壓差、開度幾者間的關系用兩種數(shù)學方式表達，以