一種調(diào)節(jié)供熱管道壓力的系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，具體涉及一種基于水輪機和水泵的調(diào)節(jié)供熱管道壓力的系統(tǒng)及方法，屬于供熱工程領域。
【背景技術】
[0002]隨著熱電聯(lián)產(chǎn)的廣泛利用，供熱半徑的逐步增大，一次供熱管道經(jīng)常會遇到大高差的問題。同時，一次供熱管道也存在著高溫、高壓、路由距離長的特點。不僅如此，對于地勢起伏不平的“山城”來說，僅市內(nèi)就存在著大坡度、大高差的問題。當供熱管道從高地勢處向低地勢處輸送熱水時，如果地勢坡度過大，會導致低地勢處出現(xiàn)壓力過高甚至超壓現(xiàn)象。目前，為了解決超壓問題，一般會在地勢居中的位置建立隔壓換熱站。由于多一級換熱，對熱量的輸送又增加了一級阻力，為了能夠達到同樣的供熱效果，就必須采取提高一次網(wǎng)供水溫度等手段，不僅加大了初投資，還加大了運行成本。對于路由復雜的長輸管道來說，可能需要設置更多級的隔壓換熱站才能將高溫水順利輸送到市內(nèi)，此時，就會導致成本太高和由于隔壓換熱導致的溫度損失過大而使得方案變得不可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于水輪機和水泵的調(diào)節(jié)供熱管道壓力的系統(tǒng)及方法，以針對于具有高溫高壓，路由距離長，大高差的供熱管道，使供熱管道更具靈活性、安全性、可及性和經(jīng)濟性。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種調(diào)節(jié)供熱管道壓力的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括水輪機和輔助水泵，所述水輪機設置在需減壓的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管上，且所述水輪機的入流管道與一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管的上游管道相連接，出流管與一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管的下游管道相連接；所述輔助水泵設置在與所述水輪機位置相對應的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管上，且所述輔助水泵的入流管道與一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管的上游管道相連接，出流管與一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管的下游管道相連接；所述水輪機的轉軸動力連接所述輔助水泵的轉軸；還包括動力水泵和定壓裝置，所述動力水泵串聯(lián)在所述輔助水泵下游的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管上，并在位于所述輔助水泵上游和所述動力水泵下游的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管上分別設置第一截止閥和第二截止閥；同時，在位于所述水輪機上游和下游的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管上分別設置有第三截止閥和第四截止閥；所述動力水泵和第二截止閥之間的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管通過第一旁通管連接所述水輪機和第三截止閥之間的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管，所述輔助水泵和第一截止閥之間的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管通過第二旁通管連接所述水輪機和第四截止閥之間的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管，在所述第一旁通管和第二旁通管上分別設置有第五截止閥和第六截止閥；所述定壓裝置并聯(lián)所述第一旁通管以及所述動力水泵和第二截止閥之間的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管；在所述水輪機兩側的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管上還并聯(lián)有第三旁通管，所述第三旁通管上設置有旁通閥。
[0005]在一個優(yōu)選的實施例中，所述水輪機的轉軸通過聯(lián)軸器/驅動軸/變速箱動力連接所述輔助水泵的轉軸。
[0006]在一個優(yōu)選的實施例中，在所述水輪機、輔助水泵和動力水泵上設置有反向運行燈。
[0007]在一個優(yōu)選的實施例中，所述水輪機和輔助水泵設置兩組以上。
[0008]一種利用上述系統(tǒng)來調(diào)節(jié)供熱管道壓力的方法，其包括以下步驟:
[0009]I)首先將高溫高壓，路由距離長，大高差的供熱管道根據(jù)標高分為若干管段，然后在需減壓的某一或多個管段上均安裝水輪機，同時在與該管段相對應的另一管段上均安裝輔助水泵，并將水輪機的轉軸動力連接輔助水泵的轉軸；然后在相應位置設置各截止閥、旁通管和定壓裝置；
[0010]2)在準備啟動供暖的時候，首先將第一到第四截止閥關閉，第五、第六截止閥開啟，旁通閥開啟，以將每一段管段都用截止閥隔開；然后利用定壓裝置向不同管段分別注水定壓，以避免水輪機下游的靜壓過高而超壓；
[0011]3)在啟動供暖的時候，首先緩慢啟動動力水泵，當動力水泵完全啟動以后，打開水輪機，緩慢關閉旁通閥，使水輪機兩端的壓差緩慢上升，水輪機負載緩慢增加，同時輔助水泵也緩慢啟動；當旁通閥完全關閉，水輪機在設計工況下運作時，此時第一截止閥處與第二截止閥處的壓力基本相等，第三截止閥處與第四截止閥處的壓力基本相等，以使首尾相接的兩個相鄰管段對應點的壓力基本相等；當各管段的壓力調(diào)整完畢后，緩慢開啟第一到第四截止閥，使各管段相連，再緩慢關閉第五、第六截止閥，最終形成大環(huán)路，完成供暖啟動過程;
[0012]4)在供暖過程中，利用水輪機削減下游運行壓力的同時，將勢能轉化為機械能以驅動輔助水泵運作；
[0013]5)在停止供暖的時候，首先緩慢打開第五、第六截止閥，開通自環(huán)路，再緩慢關閉第一到第四截止閥，使各管段斷開；然后緩慢打開水輪機的旁通閥，使水輪機兩端的壓差緩慢下降，水輪機的負荷緩慢下降，同時輔助水泵也緩慢停止；當旁通閥完全打開時，水輪機和輔助水泵完全停止，關閉水輪機和輔助水泵；最后再緩慢停止動力水泵，完成供暖停止過程。
[0014]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明將高溫高壓，路由距離長，大高差的供熱管道根據(jù)標高分為若干管段，然后在需減壓的某一或多個管段上均安裝水輪機，在與水輪機相對且需增壓的另一管段上安裝輔助水泵，并將水輪機的轉軸動力連接輔助水泵的轉軸，利用水輪機削減下游運行壓力的同時，將勢能轉化為機械能，并驅動輔助水泵運作，不僅減少了一次網(wǎng)回水在運輸過程中的電能消耗，達到了廢能循環(huán)再利用和增加經(jīng)濟效益的目的，而且降低為了解決管道超壓問題而增加的初投資和供熱能耗，大大提高長途輸熱的路由選擇性和運輸可及性，使得利用傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的路由變成可能。2、本發(fā)明將水輪機和輔助水泵所在管道通過旁通管相連通，并在適當位置處安裝定壓裝置和多個截止閥，以將每一段管段都用截止閥隔開，在啟動供暖和停止供暖的時候，通過開啟/關閉相應的截止閥以及定壓裝置向不同管段分別注水定壓，可以降低管道斷面壓力，大幅度提高了供熱管道壓力調(diào)節(jié)的靈活性和供熱管道的安全性。綜上所述，本發(fā)明能顯著降低供熱管道的運行壓力，大大提高供熱管道的安全性、靈活性及可及性，并充分回收了管道上的余壓，為管網(wǎng)輸送提供動力，既保證了供熱運行安全，又達到了節(jié)能減排的效果，增加經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)中水輪機與輔助水泵的結構示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。然而應當理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應該理解成對本發(fā)明的限制。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供的調(diào)節(jié)供熱管道壓力的系統(tǒng)包括水輪機I和輔助水泵2，水輪機I設置在需減壓的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管上，且水輪機I的入流管道與一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管的上游管道相連接，出流管與一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管的下游管道相連接。輔助水泵2設置在與水輪機I位置相對應的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管上，且輔助水泵2的入流管道與一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管的上游管道相連接，出流管與一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管的下游管道相連接。水輪機I的轉軸通過聯(lián)軸器/驅動軸/變速箱3動力連接輔助水泵2的轉軸。
[0019]如圖2所示，本發(fā)明提供的調(diào)節(jié)供熱管道壓力的系統(tǒng)還包括一動力水泵4和一定壓裝置5，動力水泵4串聯(lián)在輔助水泵3下游的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管上，并在位于輔助水泵2上游和動力水泵4下游的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管上分別設置截止閥6和截止閥8。同時，在位于水輪機I上游和下游的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管上分別設置有截止閥7和截止閥9。動力水泵4和截止閥8之間的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管通過旁通管10連接水輪機I和截止閥7之間的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管，輔助水泵2和截止閥6之間的一次網(wǎng)回水干管和/或一次網(wǎng)供水干管通過旁通管11連接水輪機I和截止閥9之間的一次網(wǎng)供水干管和/或一次網(wǎng)回水干管，在旁通管10和旁通管11上分別設置有截止閥12和1