發(fā)布時間：2020-05-07 05:12

【摘要】：在城市集中供熱系統(tǒng)飛速發(fā)展的過程中,熱網(wǎng)作為供熱系統(tǒng)中靈活性及復(fù)雜性都較高的元部件,在設(shè)計階段往往忽視其可靠性的分析,導(dǎo)致故障事件的頻發(fā)。閥門作為一種能及時隔離故障區(qū)域的元部件,在供熱管網(wǎng)設(shè)計階段應(yīng)被作為一種提高管網(wǎng)可靠性的部件進(jìn)行布置,但是在現(xiàn)有供熱管網(wǎng)的設(shè)計體系中并沒有涉及到基于可靠性的閥門設(shè)計方法,管網(wǎng)的可靠性問題也往往被設(shè)計人員所忽略。因此如何更加準(zhǔn)確有效的通過閥門的設(shè)置對管網(wǎng)進(jìn)行可靠性優(yōu)化是我們需要迫切思考的問題。本文根據(jù)包含元部件種類的不同將當(dāng)量區(qū)細(xì)分為閥門當(dāng)量區(qū)與非閥門當(dāng)量區(qū),引入虛擬熱源及矩陣遍歷的概念對管網(wǎng)中的非閥門當(dāng)量區(qū)進(jìn)行劃分,并將復(fù)雜的供熱管網(wǎng)簡化為由多條只包含閥門和非閥門當(dāng)量區(qū)的管線組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時分別建立單熱源枝狀和單熱源環(huán)狀簡化管線無事故工作概率指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,分別分析了熱負(fù)荷密度、閥門個數(shù)、故障流參數(shù)及供熱時間等對管網(wǎng)可靠性的影響。此外,本文根據(jù)影響因素的不同分別建立一定的評價指標(biāo)對單熱源枝狀及單熱源環(huán)狀管網(wǎng)中的非閥門當(dāng)量區(qū)進(jìn)行重要性等級劃分。重點(diǎn)關(guān)注重要度較高的非閥門當(dāng)量區(qū)所在管線,通過調(diào)整管線中閥門的位置分布降低各管線的不可靠性投入從而提高整個供熱管網(wǎng)的可靠性。最后根據(jù)閥門個數(shù)的不同分為完備閥門及定數(shù)閥門的管線當(dāng)量區(qū)設(shè)計,分別針對單熱源枝狀管網(wǎng)和單熱源環(huán)狀管網(wǎng)提出較為完善的設(shè)計步驟,并以沈陽市某供熱管網(wǎng)為例,驗證本文中相關(guān)結(jié)論的正確性。研究表明,管網(wǎng)可靠性的主要影響因素為各個非閥門當(dāng)量區(qū)的數(shù)量及規(guī)模分布情況,且枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)的影響情況略有差異。對于枝狀管網(wǎng),可靠性隨著非閥門當(dāng)量區(qū)的個數(shù)先增大后緩慢減小,且各個非閥門當(dāng)量區(qū)的熱負(fù)荷密度從熱源至末端呈遞減趨勢且趨勢越大,管網(wǎng)越可靠;而對于單熱源環(huán)狀管網(wǎng),非閥門當(dāng)量區(qū)的個數(shù)越多且各個非閥門當(dāng)量區(qū)的當(dāng)量熱負(fù)荷與當(dāng)量長度的乘積分布越均勻,管網(wǎng)越可靠。此外,本文對既有管網(wǎng)提出了步驟為計算非閥門當(dāng)量區(qū)重要度—選定待優(yōu)化管線—選定形式—閥門優(yōu)化—可靠性計算的當(dāng)量區(qū)設(shè)計方法;對新建管網(wǎng)提出了步驟為拆分管線—計算閥門個數(shù)—選定形式—閥門優(yōu)化—可靠性計算的當(dāng)量區(qū)設(shè)計方法。并將該設(shè)計方法應(yīng)用于沈陽市某供熱管網(wǎng)的閥門設(shè)置中,分別基于規(guī)范推薦的1km及1.5km的分段閥間距設(shè)計當(dāng)量區(qū),均得出管網(wǎng)可靠性大于0.96的結(jié)果。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文元素所在行。將該元素所在行管段 ei與該節(jié)點(diǎn) nj劃至同一非閥門當(dāng)量區(qū)，刪除 nj列；（2）依次遍歷上步中所記錄的行 ei，并記錄其中所有值不為 0 的元素及元素所在列。將該元素所在列節(jié)點(diǎn) nk與該管段 ei劃至同一非閥門當(dāng)量區(qū)，刪除 ei行；（3）重復(fù)步驟（1）~（2），直至所遍歷的行或列中沒有不為0的元素存在，并刪除所遍歷的行或列；（4）另選一沒有遍歷的節(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟（1）~（3），直至所有行或列被遍歷完畢；（5）整合所有非閥門當(dāng)量區(qū)，輸出結(jié)果。上述矩陣遍歷流程詳見圖 2-7 所示：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文1 1 1 11 11min X( )v v v vp i j v ji i i ivp i i v vil q ql q q q + + 枝狀環(huán)狀(4-3)式中 X—環(huán)線管線閥門優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。由于每個當(dāng)量區(qū)的 li和 qi由其周圍連接的閥門位置所決定，因此對每一種閥門組合形式，li和 qi都有其固定值。為了找出目標(biāo)函數(shù) Ω 的最小值，運(yùn)用遍歷法對閥門組合形式進(jìn)行設(shè)置，找出該管線上的閥門最優(yōu)位置組合。其中在對閥門進(jìn)行位置組合設(shè)置的時候，給出以下一些限制公式：diiv vl Lq Q (4-4)式中 vd—管線上給定需要設(shè)置的閥門個數(shù)�；谏鲜瞿Ｐ图胺治�，給出算法示意如圖 4-5 所示：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU995.3

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本文編號：2652492