一种供热系统稳态及瞬态水力测试系统及分析方法与流程

本发明涉及供热测试，主要对高寒地区长距离供热系统稳态及瞬态水力测试，具体为一种供热系统稳态及瞬态水力测试系统及分析方法。

背景技术：

1、长距离供热系统是实现供热领域碳达峰和碳中和的重要技术路径，虽然国内已有实际项目实施，但对该类系统的运行方式、调节策略方面的研究还很不充分，存在着较多的技术空白，在实际运行中也缺乏相关理论的指导，存在着安全保障措施不足、能耗偏高、电厂与负荷侧不匹配等问题，生产过程中矛盾较为突出。

2、长输工程中面临着长距离输送管道安全性和经济性的问题，因此有必要针对长距离供热系统的源网协同、动态安全性等关键技术进行研究，指导长输供热管网的优化设计和安全运行，通过热电供给侧和需求侧的协同，提高系统的经济性。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种供热系统稳态及瞬态水力测试系统及分析方法，以解决现有技术中对长距离供热系统存在安全措施不足，能耗高以及电厂与负荷侧不匹配的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种供热系统稳态及瞬态水力测试系统，包括供暖测试系统，所述供暖测试系统包括模拟搭建单元、故障模拟单元、安全分析单元和模型调整单元；所述模拟搭建单元输出端连接故障模拟单元的输入端，所述故障模拟单元的输出端连接安全分析单元的输入端，所述安全分析单元的输出端连接模型调整单元。

4、优选的，模拟搭建单元包括等比例模拟模块、驱动控制模块和压力检测模块；所述等比例模拟模块分别与驱动控制模块和压力检测模块信号连接，所述驱动控制模块和压力检测模块分别与故障模拟单元信号连接。

5、进一步的，模拟搭建单元还包括流量检测模块，流量检测模块一端与等比例模拟模块信号连接；所述流量检测模块的另一端与故障模拟单元信号连接。

6、优选的，故障模拟单元包括水泵故障模拟模块、阀门故障模拟模块和数据存储模块；所述数据存储模块的连接端一端连接模拟搭建单元另一端分别与水泵故障模拟模块和阀门故障模拟模块信号连接；所述水泵故障模拟模块和阀门故障模拟模块分别与安全分析单元连接。

7、进一步的，故障模拟单元还包括多处故障模拟模块，所述多处故障模拟模块的一端连接数据存储模块的连接端，另一端连接安全分析单元。

8、优选的，安全分析单元包括故障设定模块和阈值设定模块。

9、优选的，模型调整单元包括瞬变模型搭建模块和模型对比模块，所述瞬变模型搭建模块的输入端连接安全分析单元的输出端，瞬变模型搭建模块的输出端连接模型对比模块的输入端。

10、进一步的，模型调整单元还包括误差分析模块，误差分析模块的输入端连接模型对比模块。

11、一种供热系统稳态及瞬态水力测试分析方法，基于上述所述的供热系统稳态及瞬态水力测试系统，具体分析方法如下：

12、水泵启动方案安全性分析，研究首站、中继站、隔压站所有水泵同时启动方案与现有逐级启动方案的安全性，通过驱动控制模块对等比例模拟模块进行启动控制，启动方案中，水泵启动时长取不同的时间长短，具体启动时长由比例时间来确定，流量检测模块、压力检测模块、数据存储模块记录不同启动方案下各测点的流量、压力，分析不同启动方案的安全性；

13、水泵关闭方案安全性分析，研究首站、中继站、隔压站所有水泵同时停止方案与现有逐级停止方案的安全性，通过驱动控制模块对等比例模拟模块进行关闭控制，停止方案中，水泵停止时长取不同的时间长短，具体停止时长由比例时间来确定，流量检测模块、压力检测模块、数据存储模块记录不同停止方案下各测点的流量、压力变化情况，分析不同停止方案的安全性；

14、运行压力流量特性调节研究，研究水泵多种变频工况下，流量调节范围及局部压力大小，总结分析不同流量变化需求下水泵调节顺序对局部压力的影响、调节的响应时间及系统整体安全性，研究安全调节域的范围；

15、局部漏水现象分析，通过打开局部泄水阀，研究模拟试验台管路中局部漏水时，压力、流量的变化特性，研究不同漏水快慢对于压力、流量的变化梯度，基于参数变化梯度的分析，提出针对性的预警措施；

16、补水超压流量压力特性分析，通过补水泵增大向模拟试验台中的补水压力，研究补水超压时，模拟试验台内的流量、压力变化特性，根据参数的变化趋势与变化梯度，判断补水的快慢及对安全性的影响，提出针对性的预警措施；

17、水泵故障停泵工况安全性分析，在不同的稳态水力工况下，驱动控制模块驱动水泵故障模拟模块，控制任意台数水泵停泵直接断电，水泵停泵工况分为首站停泵、中继站停泵和隔压站停泵，各站具体停泵数量由一台到四台，流量检测模块、压力检测模块、数据存储模块记录不同故障停泵下各测点的流量、压力变化情况，利用安全分析单元分析现有长输管网下的水泵故障停泵安全性，对于超压、水击以及压力小于汽化压力位置，研究水泵故障时基于泵阀联动、旁路设置、排水排汽的解决方案；

18、误关电动阀门工况安全性分析，在不同的稳态水力工况下，驱动控制模块驱动阀门故障模拟模块控制中继站电动阀关阀，具体阀门关闭数量由一个到四个，流量检测模块、压力检测模块、数据存储模块记录不同阀门关闭工况下各测点的流量、压力变化情况，利用安全分析单元分析现有长输管网下的误关电动阀门安全性，对于由于阀门关闭引起的局部超压、水击及汽化问题，研究基于泵阀联动、旁路设置、排水排汽的解决方案；

19、多处同时故障工况分析，驱动控制模块驱动多处故障模拟模块对首站、中继泵站和隔压站内的若干水泵阀门进行同时关闭的故障模拟试验，流量检测模块、压力检测模块、数据存储模块记录不同工况下各测点的流量、压力变化情况，对于局部超压、水击及汽化问题，研究基于泵阀联动、旁路设置、排水排汽的解决方案。

20、安全分析单元利用误差分析模块对上述模拟实验结果进行误差分析，利用故障设定模块和阈值设定模块分析不同工况下的故障报警阈值。

21、模型调整单元利用模型对比模块同将安全分析单元的故障阈值结果同瞬变模型搭建模块计算结果进行对比调整。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

23、本发明提供了一种供热系统稳态及瞬态水力测试系统，对高寒地区长距离供热系统稳态及瞬态水力测试，通过对长输管网进行等比例缩小的模拟，构建出模拟试验台，并且通过对模拟实验台中阀门和水泵的主动关停来进行故障模拟，使用方便的同时，设定测点，进行流量和压力的检测，实现不同故障情况下，数据的实时有效检测，为长输管网在实际使用过程中提供有效的参考数据，并且通过模拟试验台试验的方式，进行安全性和经济性为主的输送方式选择，有效提高了模拟试验台的功能性，同时保证了对长距离供热系统的安全性，使得电厂与负荷侧有效匹配。

24、进一步的，通过利用驱动控制模块进行水泵和阀门的启闭控制，保证系统在进行模拟试验台进行测试时，可以直接进行灵活的线上操作，并且通过对测点压力数值和流量的检测，完全实现了线上办公的目的，提高了测试的效率，并保证了测试数据存储的精准有效。

25、进一步的，通过对不同数量的水泵和阀门进行关闭，更加灵活全面的模拟长输管网在实际运行过程中所遇到的故障情况，为长输管网在实际运行出现故障时，提供故障判定依据，进而更加迅速的定位到故障发生点。

26、进一步的，通过对模拟试验台在测试过程中出现损坏情况时，对流量和压力数据进行记录存储，从而更高的判断出对应测点的安全阈值，即为长输管网在实际运行过程中提供预警保护。

27、进一步的，通过利用水力工况瞬变数学模型来进行实际长输管网运行状态的模拟计算，配合模拟试验台的实际测试数据，为水力工况瞬变数学模型参数的调整提供支撑，并且进行模拟试验台和长输管道实际运行过程中遇到的环境进行查分析。