基于运行参数辨识的分布式变频多级泵供热系统优化控制

分布式变频泵技术在集中供热系统中可以降低输配能耗。但是随着北方集中供热规模的增大,供热管网远端的热力站需配置更高扬程的水泵,使得一级供热管网的压力等级升高。因此本文构建了分布式变频多级泵供热系统,并对其水力特性、热力特性及运行控制策略进行了研究。对分布式变频多级泵供热系统,采用水力解耦罐代替旁通管,提出了恒定供水温度为锅炉设计出水温度,实现了热源侧锅炉定流量变台数调节,一级热网侧变流量调节,能够改善供热管网质调节时的滞后问题,改变现阶段“大流量、小温差”的运行状态,可以降低非设计负荷工况下的输配能耗。提出了降低分布式变频多级泵供热系统一级管网压力等级的二级泵扬程设计方法和取值范围,进而得到压力等级降低后的零压差点区域。并将该区域内系统的总泵功率最小时所对应的零压差点定义为理想零压差点,用来指导系统的设计。对于城市内的既有供热管网,整个供热系统压力等级的降低,有利于城市内既有供热系统的改造实施。提出了基于多变量函数二阶极值条件的单热源枝状网阻抗辨识方法,该方法利用热力站节点的压力和流量参数给出了管网阻抗最佳平方逼近的解析公式和满足辨识要求的水力工况条件,解决了单热源枝状管网仅利用热力站节点压力和流量参数即可对管网阻抗进行辨识的问题,利用多组水力工况可以控制阻抗辨识值的相对误差为±5%左右,满足工程精度要求。提出了分布式变频多级泵供热系统的压力优化控制策略,在保证供热可及的条件下使热网水泵的总功率最小。对一大型区域集中供热系统,研究了压力优化控制策略和定压差控制策略在各热力站等流量比调节和不等流量比调节工况下的运行性能。在流量比为0.3时,压力优化控制策略比定压差控制策略节省57%的总泵功。在热负荷变化时,压力优化控制策略可以使零压差点位置基本保持不变,这使得三级泵能够在更加平稳的压差下运行。因此分布式变频多级泵供热系统在较大的供热半径下比传统系统具有降低输配能耗的优势。