供暖系統循環(huán)水泵特性曲線(xiàn)擬合與工況計算

●134●運行管理暖通空調HV&AC 2005 年第35卷第6期供暖系統循環(huán)水泵特性曲線(xiàn)擬合與工況計算河北建筑工程學(xué)院岳少青白北京建筑工程學(xué)院李德英河北建筑工程學(xué)院馬宏雷摘要應用 VB進(jìn)行水泵特性曲線(xiàn)擬合,預測供暖運行工況，實(shí)現循環(huán)水泵的最佳匹配,使系統合理運行。關(guān)鍵詞水泵選擇曲線(xiàn)擬合 運行工況 合理匹配VB .Performance curve fitting of circulating pump andcondition calculating for heating systemsBy Yue Shooqing*, LI Deying and Mo HongleiAbstract Implements the performance curve fiting of circulating pump to forecast the workingconditions of a heating system and to attain the optimal matching, accordingly achieving normal operation ofthe system.Keywords pump specification, curve fitting, working condition, proper matching, Visual Basic★Hebei Institute of Architecture and Engineering, Zhangiakou, Hebei Province, China0引言二次冪規律。實(shí)際工程中,熱水供暖系統循環(huán)水泵的選擇依H'= SHG'2(1)據是計算循環(huán)水量G'與計算總阻力H'。選擇水式中H' 為管網(wǎng)的阻力損失,m; SH為管路阻抗,泵時(shí)，只需其額定流量G.≥G'、額定揚程H.≥H'，h2/m* ,S=f(K,l,la,d),其中K為管內壁絕對粗而不考慮其工作狀況是否合理。特別是多臺水泵糙度,mm,l為管段長(cháng)度,m,ld為局部阻力當量長(cháng)并聯(lián)運行時(shí),與管網(wǎng)匹配程度如何,能否運行在高度,m,d為管道直徑, mm,管網(wǎng)一經(jīng)確定,其管路效區,實(shí)際耗電量是多少,在系統投人運行之前都阻抗是定值;G為熱媒的流量,m2 /h。是未知的或是不確定的。1.2 循環(huán)水泵曲線(xiàn)擬合為了避免設計時(shí)的盲目性,將水泵的選擇可能用最小二乘法,按直線(xiàn)拋物線(xiàn)、雙曲線(xiàn)、指數給系統帶來(lái)的影響降到最低，使系統與水泵合理匹曲線(xiàn)規律,以及按周期性規律變化的離散值,可以配,保證系統高效安全可靠運行,筆者應用VB實(shí)擬合成為以下形式的多項式回歸方程:現了水泵特性曲線(xiàn)擬合,得到水泵特性曲線(xiàn)方程，與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)聯(lián)立求解可以獲取水泵實(shí)際運行的工況,為合理選擇水泵提供依據。中國煤化工生同等學(xué)歷,實(shí)驗師1理論依據MHCNMHG河北建筑工程學(xué)院城市1.1熱水供熱管網(wǎng)的水力特性取決于熱媒在供熱(0313) 2050003ys958110@163. com管網(wǎng)內的流動(dòng)規律,其阻力損失與流量的關(guān)系服從收稿日期:2004-09 -23暖通空調HV&AC 2005 年第35卷第6期運行管理●135●根據極值理論,可得正規方程組y=ao +a1x+azx2 +...+amx"=asx'(2)aakR=22(Zax:i-x,)p!=0 (4)式中ao ,a ,ar,..,.an.為回歸系數(最小二乘估計)。解此方程組得a;(j=0,1,2,.. ,m)的值，即可應用最小二乘法進(jìn)行曲線(xiàn)擬合的基本思想是:求 得m次回歸曲線(xiàn)f(x),即通過(guò)誤差分析建立誤差方程;在誤差值最小的條件下,導出相應的正規方程組;通過(guò)求解正規方程組Zx-gZaa,t中 (k= 0,1,2,.. ,m)(線(xiàn)性代數方程組),得到回歸系數(最小二乘估(5)計),從而建立起曲線(xiàn)擬合的多項式。1.2.2循環(huán)水泵的擬合 曲線(xiàn)1.2.1 求解回歸曲線(xiàn)方程水泵性能曲線(xiàn)H -G,N-G,η-G近似于拋物用函數f(x)對實(shí)驗數據(x;,y:)(i= 1,2,.，線(xiàn), 故用三次回歸曲線(xiàn)對實(shí)驗數據進(jìn)行水泵性能回n)進(jìn)行擬合,由于函數f(x)的曲線(xiàn)并不-定通過(guò)歸,曲線(xiàn)方程如下:所有的實(shí)驗數據點(diǎn)，故f(x;)與它們之間存在誤H=ao +aG +a2G2 +asG3、差,確定系數a;(j=0,1,.*,m)使N=bo+b.G+brG2+bzG(6)R(a,a,a,.,am)= 2(f(x,)-y,)2η=co+cG +c2G +csG J=極小值(3)式中G 為水泵流量, m2/h;H為水泵揚程，m;η該問(wèn)題即所謂的觀(guān)測數據的最小二乘擬合問(wèn)為水泵效率, % ;N為水泵軸功率, kW。水泵的G~ H特性曲線(xiàn)可采用最小二乘法,按題,若令f(x)= Za,x' ,則稱(chēng)f(x)為m次回歸曲式(6)擬合求得?；貧w系數ao,a,a2,a3可按式-0線(xiàn)。(7)求得,其中n≥4。mao + a1ZG +azZG +asZG= ZH,, 2G, +an 2G +ar ZG +asZG'= ZhG,(7), ZG+aZG +a2G; +as 2G= ZHG?~高。ZG+a,ZG1+a2G+as2G1=ZHG:J水泵的N-G特性曲線(xiàn)按式(8)擬合求得。從而確定H -G,N-G,n-G回歸曲線(xiàn)方程。N= Zb,G炒(8)1.3 回歸曲線(xiàn)方程組系數的確定根據水泵樣本提供的參數,采用數學(xué)插值方法回歸系數b ,b2 ,b3,bs按正規方程組式(9)求(插值方法很多,此處不再贅述)確定4~6個(gè)狀態(tài)得。點(diǎn),將其值代人方程組,可求出方程組系數。由于計算復雜，應用VB編制相應的電算程之Zb,G+= 2NG!(9)序,可實(shí)現水泵特性曲線(xiàn)擬合與運行工況計算。式中k=0,1,2,.. ,n,n∈{5,6,7},m≥n+1。2用VB編制電算程序而水泵的G - 7曲線(xiàn)可由式(10)求得。2.1 基礎數據GHm2 ,系統總阻力(10)同理,由G,H和”也能求出N。7= 360N380 klYH中國煤化工面積熱指標為60.W/m2CNMHG.表1為循環(huán)水由最小二乘原理可得三次回歸曲線(xiàn)正規方程泵的運行參數。組,求解該方程組，即可確定以上3個(gè)方程的系數，2.2程序編制及運行●136 ●運行管理暖通空調HV&AC 2005 年第35卷第6期表1循環(huán)水泵運行參數程序運行結果如表2所示。應用程序繪制工況1工況2工況3工況4H-G,N-G,-G等各曲線(xiàn),如圖1所示。圖1中流量/(m2/h)101144160紅色表示管網(wǎng)特性曲線(xiàn),藍色表示H-G曲線(xiàn),綠揚程/m4541.537.5.30功率/kW30. 431.231. 531.4色表示N-G曲線(xiàn),粉色表示η-G曲線(xiàn),紅藍兩曲表2電算程序的計算結果根據式(7)~(10)編制VB程序,計算出各回效率/%歸系數ao ,a1 ,ar ,as ,bo ,br ,br ,b3 ,Co,CI,C2,C3,將各單臺泵運行41.641.16 10.8/10.8 32.7/32.7 37.5/37.5系數代回原方程組進(jìn)行曲線(xiàn)擬合,并計算系統的運兩臺泵并聯(lián)運行62/311.1 24.6/24.6 63. 9/32.066. /66.4行工況。編程時(shí)應考慮單臺泵及多臺泵聯(lián)合運行三臺泵并聯(lián)運行70.0/234.0_ 31./3.33 94.7/31.6 64./64.4的情況。注:“/”左側數據為實(shí)際工況點(diǎn)參數,右側數據為各臺泵狀態(tài)參數。800[605206F~6F2-28-是28-24-20F20-g320 160320 480 6400 160 320 480 640160 320 480 640G/(m/h)G/(=/h)a單臺泵運行特性曲線(xiàn)b兩臺泵并聯(lián)運行特性曲線(xiàn)c三臺泵井聯(lián)運行特性曲線(xiàn)圖1擬合曲線(xiàn)線(xiàn)交叉點(diǎn)即為實(shí)際工況點(diǎn)。由表1及圖1可以看請恕筆者未給出程序清單。出，該曲線(xiàn)擬合與運行工況計算方法是符合規律參考文獻的,其結果是正確的。1李德英. 鍋爐供暖量化管理與節能技術(shù).北京:中國建筑3結語(yǔ)工業(yè)出版社,1992應用VB編制相應的電算程序,對水泵特性曲2石兆玉.供熱系統運行調節與控制.北京:清華大學(xué)出版線(xiàn)進(jìn)行擬合與運行工況計算,不僅大大提高了計算陳在康， 武建勛.暖通計算機方法.北京:中國建筑工業(yè)社,1994速度,也提高了計算精度,同時(shí)為合理選擇水泵提出版社,1985供了依據。李德英風(fēng)機與泵的性能曲線(xiàn)擬合計算建筑設備,1991(3)本文計算結果以某實(shí)例為基礎,如實(shí)際工程與5王昭俊.采暖循環(huán)水泵的性能回歸曲線(xiàn)方程研究.見(jiàn):本文所用例子不同，只需據實(shí)際數據編寫(xiě)相應的電2000年暖通空調制冷學(xué)術(shù)年會(huì )論文集算程序。由于個(gè)人習慣不同,思維方式各異,編程6游旻昱,李德英.循環(huán)水泵曲線(xiàn)擬合及其應用研究.見(jiàn):方法很多。且除VB外,還有很多算法語(yǔ)言可用，2002年暖通空調制冷學(xué)術(shù)年會(huì )論文集(上接第133頁(yè))標,一旦超標就要進(jìn)行相應的處理。構和加工工藝的同時(shí),應嚴格選用符合國家標準的4. 4實(shí)驗證明,通過(guò)分析濃溶 液濃度來(lái)查找高換傳制作材料,確保機組的制造質(zhì)量。熱管穿孔或結晶堵塞故障是- -種行之 有效的辦法。4.2為了減小熱應力,建議高換傳熱管采用紫銅中國煤化工、管或低肋銅管。為了減小因振動(dòng)產(chǎn)生的摩擦,建議計手冊.北京:中國建在高換傳熱管與溶液隔板之間安裝減振橡膠墊。拉HCNMHG4.3機組在運行過(guò)程中必須經(jīng)?；炰寤嚾?何耀東.空調用溴化鋰吸收式制冷機北京:中國建筑工液,檢查溶液質(zhì)量是否合格,主要雜質(zhì)指標是否達業(yè)出版社,1993