管网水力工况实验装置

❶ epaneth2.exe怎么使用

EPANET2.0是由美国环保署开发的、发布的开源供水管网模拟软件。
一、管网水力模型的基本构成
（1）水力模型的物理构成

epanet中构建一个单纯水力模型（即不考虑水质部分、水泵能耗和管网造价），则

必须有，节点（junction）、管段（pipe），至少一个水库（reservoir）或水池（tank）；

通常还有，水泵（pump）、 阀门（valve）。

（2）水力模型的输入参数

节点，坐标（coordinate），标高（elevation），基本需水量（base demand）。

管段，起、止节点，长度（length），直径（diameter），粗糙系数（roughness）。

水库，坐标，水面水头（total head）。

水池，坐标，标高，初始、最小、最高水位（initial、min、max----level）。

水泵，起、止节点，水泵曲线（pump curve）。

阀门，起、止节点，直径，类型（type），设置（setting）。

（3）其它相关的数据

时间模式（pattern），在长历时模拟中描述节点的需水量随时间的变化。

控制指令（control），可在模拟中根据节点水位、压强以及时间来控制管段状态或设置。

选项（option），修改水力、水质、时间、能耗等默认选项。

（4）水力模型的构建方式

一是通过软件界面，直接创建各物理对象（小规模管网适用）。

（一种是不考虑节点的实际坐标，只保证管网的拓扑关系）；

（另一种是考虑节点实际坐标，则可导入实际地图作为背景后创建节点，再修正管长）。

二是通过模型输入文件，按照文件格式直接创建输入文件。

（优点，可以精确的构建管网的拓扑关系及实际坐标，对大规模管网效率高）；

（缺点，要求数据详尽且均为文本文件，往往需要大量前期处理）。

二、导出及导入文件格式
（1）epanet导出文件格式（export）

epanet可以导出总计6种格式的文件，分别具有不同特征和用途，具体

一类是可单独打开的完整项目文件，包括.net（network file）和.inp（input file）。

（.net文件为epanet自有格式，外部无法打开；.inp文件为通用格式）；

（采用.net格式可以保留更多模型设置信息，包括图例、校验文件和打印选项的设置等）；

（采用.inp文件可以直接编辑项目文件中参数，方便批量修改）。

一类是不可单独打开的项目辅助文件，即 .scn（scenario file）。

（.scn文件保存模型当前的配置方案，包括基本需水量、管段直径等）；

（打开.net或.inp文件后，可导入.scn文件执行水力模拟，实现方案对比）。

还有一类是作为展示或转化的文件，包括 .map、.dxf、.emf文件。

（.map文本文件，保存管网模型的节点坐标和管段顶点（vertice）坐标）；

（.emf图片文件，保存项目模型当前的显示状态）；

（.dxf文件，一般用于AUTOCAD）。

（2）epanet导入文件格式（import）

epanet可以导入的文件只有.net、.inp、.scn文件，.emf图片可作背景加载（不推荐）。

三、管网校核方法
（1）消防校核

结合供水区域的规模，再根据《建筑设计防火规范》规定的同一时间内灭火次数和一次灭火用水量（一般为55L/s），假定流量满足，校核火灾时（同时也是用水量的最高日最高时）最不利点的自由水压是否达到10m。

若只考虑一处火灾，消防流量加在最不利点处（单时刻模拟可直接加，延时模拟可以采用控制指令）；若考虑两处或两处以上同时火灾，则另外几处消防流量分别加在人口密集节点（节点需水量大）、重要节点；执行模拟，观察各节点是否满足10m自由水头。

若经校核不能符合要求，须放大个别管段的直径，以减小水头损失；个别情况下因最高用水时和消防时的水泵扬程相差很大（多见于中小型管网），须设专用消防水泵。

（2）事故校核

一般按最不利事故工况进行校核，即考虑靠近供水泵站的主干管在最高日最高时损坏的情况。国家规范规定，城市给水管网在事故工况下，必须保证70%以上用水量。

事故工况下，节点水压仍按设计服务水头要求，节点流量按供水比例×最高时的节点需水量来要求。事故校核一般从管网中删除事故管段（epanet可将管段设置为“CLOSED”），调低各节点需水量，执行模拟，观察各节点是否满足节点最小服务水头（一般24m）。

若经校核不能满足要求，可以适当增加平行主干管（epanet中可以设置重叠的管段），或者适当放大管网中管径。

（3）水塔转输校核

水塔进水流量最大的情况称为最大转输工况。对于前置水塔和中置水塔，转输进水一般都没有问题，通常只对对置水塔或靠近管网末端的的水塔进行校核。

水塔转输工况下，确定最大转输的发生时间（水泵供水曲线高于管网用水量变化曲线最大），最大转输水量（两条曲线的差值×最高日用水量）。最大转输工况下个节点的需水量，

转输工况校核时，将水塔所在节点作为定压节点（epanet中水库水池可以作为定压节点），执行模拟，观察该节点流量是否满足要求。

若经校核不能满足要求，应适当加大从泵站到水塔最短供水路线上管段的直径。

（4）校核文件校核

校核文件，可以是实际观测数据或是其他方案的模拟结果；可以是不同时刻的模拟结果。

按照epanet的格式要求配置校核文件并注册到epanet项目中，执行校核。epanet可以给出两组数据的绝对值误差（mean error），均方根误差（RMS error），相关度（correlation）。

epanet一次只能校核一个属性，相对应的一个校核文件只能包含一个属性值。epanet可以对某时刻下整个管网进行校核，也可以对一个对象进行一个时间序列的校核。epanet校核结果有三位小数，但其实只有前两位小数有效（第三位小数基本可以作四舍五入处理）。

四、管网优化方法
管网优化主要就是在满足节点设计流量（节点需水量）和最不利点控制水头、满足工况校核的前提下，降低管径，降低造价。

（1）管段设计流量分配的原则

使供水流量沿较短的距离输送到管网的所有节点；

向主要供水方向分配较多的流量，向次要节点分配较少流量；

不能出现逆向流（即从远离水源的节点流向靠近水源的节点）；

确定至少两条平行的主供水方向，分配相近的流量，垂直供水方向的管段也要分配一定流量；

（2）管段优化的原则

大管径可取较大经济流速，小管径可取较小经济流速；

从供水泵站到控制点的管线上，管段可取较小的经济流速；

有多水源或设有对置水塔时，在各水源或水塔的供水分界区域，管段设计流量可能较小，选择管径时应当适当放大（考虑到转输情况等）；

重要的输水管应采用平行的双条管道，每条管道直径按设计流量的50%确定，适当设联通管。

epanet中只能不断根据运行结果再调正管径，过程较为繁琐、依赖人工调试。

五、模拟结果的显示和导出
epanet软件中，节点（包括水库、水池）的参数有，

(1)输入参数：标高、基本需水量、初始水质；

(2)输出参数：需水量(demand)、总水头(head)、自由水头(pressure)、水龄(age)。

管段（包括水泵、阀门）的参数有，

（1）输入的参数：长度、管径、粗糙系数、主反应系数、管壁反应系数、D-W摩擦因子；

（2）输出的参数：流量、流速、单位长度(Km)水损(m)、反应速率、水龄、管段开关状态。

epanet软件中，通过“table -- ”分别将节点和管段的以上参数导出到文件，方式有

（1）导出某时刻，所有节点/管段的所有或部分参数；

（2）导出某节点/管段，完整时间序列下的所有或部分参数。

六、EPANet模拟能力
（1）EPANET 提供完整和精确的水力模拟能力

完整和精确的水力模拟是有效水质模拟的先决条件，epanet能够：

可利用 Hazen-Williams, Darcy-Weisbach 或 Chezy-Manning 公式计算摩擦水头损失；

包含了弯头、附件等处的局部水头损失计算；

可模拟恒速和变速水泵，可进行水泵提升能量和成本分析；

可模拟各种类型的阀门，包括遮蔽阀、止回阀、调压阀和流量控制阀；

考虑节点多种需水量类型，每一节点可具有自己的时变模式；

可模拟依赖于压力的流量，例如扩散器（喷头水头）；

系统运行能够基于简单水池水位或者计时器控制，以及基于规则的复杂控制。

（2）EPANETH 提供的水质模拟能力

模拟管网中非反应性示踪剂随时间的运动；

模拟反应物质的运动变化；

模拟整个管网的水龄；

跟踪从已知节点来的水流百分比；

利用 n 级反应动力学模拟主流水体中的反应；

利用零级或者一级反应动力学模拟管壁处的反应；

模拟管壁处的反应时可考虑质量转移限值；

允许持续达到一个极限浓度的增长或者衰减反应；

允许管网中任何位置的时间变化浓度或者质量输入；

将蓄水池作为完全混合、柱塞流或者双室反应器进行拟。

（3）EPANET 水质模拟能力的应用

不同水源来水的混合；

整个系统的水龄；

余氯的损失和消毒副产物的增长；

污染事件跟踪。

七、水力模拟中常用操作
（1）已知水泵流量求水泵扬程

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（2）已知水泵扬程求水泵流量

将管网中水泵用压力制动阀（PBV）代替，设置（setting）压力为水泵扬程，阀门直径不影响模拟结果；执行模拟，阀门管段上的流量即水泵设计流量。

（3）确定管网中最不利控制点

先将管网中水泵删除，水库水池改为节点（标高为相连节点标高，需水量不变）；然后在管网中任意位置添加一个水库（总水头为相连节点标高+节点最低服务水头），其连接管段长度和管径合理即可；执行模拟，观察管网中节点自由水压，自由水压最低的节点即最不利控制点（不包括原水库水池处的节点和新加的水库节点）。

（4）增强水库进入管网时的水源调度

将水库处增加节点，具有等于水源流量调度的负需水量（保留水库作为定压节点）。

（5）分析节点特定压力下的可用消防流量

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八、其它辅助工具
（1）dxf2epa ——CAD转INP工具

（2）en2toolkit ——开发者工具箱

❷ 平衡阀使用方法/平衡阀是如何调节平衡的呢

1、安装位置
平衡阀可安装在供水管路上，也可安装在回水管路上（每个环路中只需安装一处）。对于热力站的一次环路侧来说，为方便平衡调试，建议将平衡阀安装在水温较低的回水管路上。总管上的平衡阀，宜安装在供水总管水泵后（水泵下游），以防止由于水泵前（阀门后）压力过低，可能发生水泵气蚀现象。
2、尽量安装在直管段上
由于平衡阀具有流量计量功能，为使流经阀门前后水流稳定，保证测量精度，在条件允许的情况下应尽量将平衡阀安装在直管段处。
3、注意新系统与原有系统的平衡
当安装有平衡阀的新系统连接于原有供热（冷）管网时，必须注意新系统与原有系统水量分配平衡问题，以免安装了平衡阀的新系统（或改造系统）的水阻力比原有系统高，而达不到应有的水流量。（a）为新系统连接于原有系统的末端；（b）为新系统连接于原有系统的中间位置，应在原有系统的入口处加设平衡阀。
4、不应随意变动平衡阀开度
管网系统安装完毕，并具备测试条件后，使用专用智能仪表对全部平衡阀进行调试整定，并将各阀门开度锁定，使管网实现水力工况平衡。在管网系统正常运行过程中，不应随意变动平衡阀的开度，特别是不应变动开度锁定装置。
5、系统增设（或取消）环路时应重新调试整定
在管网系统中增设（或取消）环路时，除应增加（或关闭）相应的平衡阀之外，原则上所有新设的平衡阀及原有系统环路中的平衡阀均应重新调试整定（原环路中支管平衡阀不必重新调整）。6.不必再安装截止阀

❸ 如何提高热水管网的水力稳定性

简单的来说一下主要的方法，相对减小网路干管的压降。
具体的方法有很多的，建议您查阅一些书籍，如：工程技术(文摘版)
文中详细提出了室外热水采暖管道对水压力、流量参数的要求，分析引起水力工况失调的原因，提出了提高管道的水力稳定度性，减少水力失调度的方法。

❹ 大温差小流量优缺点

大温差小流量优点：管网规模越是巨大，选择科学的运行方式越是重要，其中“大温差、小流量”的运行方式在大型管网或是超大型管网体现出的优势更为明显：减少管网建设的初投资；节约管网运行的耗电量；有利于管网水力平衡；增加管网稳定性。

大温差小流量缺点：虽然供热管网“大温差、小流量”的运行模式越来越被供热企业（管理部门）所认可，但是真正能够实现此运行模式并获得良好效果的案例并不多。

影响“大温差 小流量”运行模式推广的原因，主要归纳为如下四类：思想的保守束缚了推进的步伐；管网水力失调制约了调整力度；调节手段落后影响了运行效果；设备的缺陷或维护不当增加了工作难度。

实现“大温差、小流量”的运行方式

国内供热企业（管理部门）由于所处地域不同，有独具特色的管理方法，同时也都总结出各自较好的运行经验。对于如何科学合理地完成“大温差 小流量”的模式调整，供热企业（管理部门）可结合自身特点选择适合的调整手段，取长补短。

1、破除传统观念，坚定科学思想

“大温差、小流量”的运行方式越来越被供热行业所接受和推广，供热企业的决策者应坚定破除“不安全”的传统观念，解放思想、查找不足，向行业内的优秀企业多交流、多学习，深挖企业内部潜力，降低管网运行的能耗。

2、加强管网调节，保证水力平衡

充分利用先进的无人值守热力站自控系统；定期校核管网水力工况；建立调度平台，调节热量分配。

3、升级调节手段，改善管理办法

采取质量并调方式；建立能耗监测平台；实行划小核算单元管理方法。

4、提升设备维护保养工作标准

首先，换热设备要选择效率较高的产品。对于既有效率较低的换热设备，可通过增加换热面积等技术措施进行改善；其次，对设备的全寿命周期建立档案，记录设备的运行参数变化和维修、保养工作；最后，保持管网水质达标。

❺ 平衡阀的阀门系数

Kv为平衡阀的阀门系数。它的定义是：当平衡阀前后差压为1bar（约1kgf/cm2）时，流经平衡阀的流量值（m/h）。平衡阀全开时的阀门系数相当于普通阀门的流通能力。如果平衡阀开度不变，则阀门系数Kv不变，也就是说阀门系数Kv由开度而定。通过实测获得不同开度下的阀门系数，平衡阀就可做为定量调节流量的节流元件。
在管网平衡调试时，用软管将被调试的平衡阀的测压小阀与专用智能仪表连接，仪表可显示出流经阀门的流量值（及压降值），经与仪表人机对话，向仪表输入该平衡阀处要求的流量值后，仪表通过计算、分析、得出管路系统达到水力平衡时该阀门的开度值。平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙，改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。
1.不应随意变动平衡阀开度管网系统安装完毕，并具备测试条件后，使用专用智能仪表对全部平衡阀进行调试整定，并将各阀门开度锁定，使管网实现水力工况平衡。在管网系统正常运行过程中，不应随意变动平衡阀的开度，特别是不应变动开度锁定装置。
2.不必再安装截止阀。在检修某一环路时，可将该环路上的平衡阀关闭，此时平衡阀起到截止阀截断水流的作用，检修完毕后再回复到原来锁定的位置。因此安装了平衡阀，就不必再安装截止阀。 3.系统增设（或取消）环路时应重新调试整定在管网系统中增设（或取消）环路时，除应增加（或关闭）相应的平衡阀之外，原则上所有新设的平衡阀及原有系统环路中的平衡阀均应重新调试整定（原环路中支管平衡阀不必重新调整）。在空调及采暖系统中，作为输配能量的水循环系统的水力平衡是非常重要的。一个平衡的水力系统是满足用户需求、节约运行能耗的基础。 在空调及采暖系统中，冷（热）媒由闭式管路系统输配到各用户。对于一个设计优良的管网系统，各用户在末端控制阀（电控阀、温控阀等）的开度为100%时应该均能获得设计水量，而各用户在末端控制阀的开度改变时既可得到所需的流量又互不干扰。这样的水系统是一个水力平衡的系统，否则就是水力不平衡系统，水力不平衡又称水力失调。这种水力失调是随机变化的、动态的。这种失调现象静态平衡阀无法解决，只能用动态平衡阀来解决。

❻ 怎样使用数字锁定平衡阀

1、在一定的流量范围内，可以有效地控制被控系统的压差恒定，即当系统的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，它能保证被控系统压差增大。反之，当压差减小时，阀门自动开大，压差仍保持恒定。

2、自力自身压差控制阀，在控制范围内自动阀塞为关闭状态，阀门两端压差超过预设定值，阀塞自动打开并在感压膜作用下自动调节开度，保持阀门两端压差相对恒定。

(6)管网水力工况实验装置扩展阅读

平衡阀是一种特殊功能的阀门，阀门本身无特殊之处，只在于使用功能和场所有区别。 在某些行业中，由于介质（各类可流动的物质）在管道或容器的各个部分存在较大的压力差或流量差，

为减小或平衡该差值，在相应的管道或容器之间安设阀门，用以调节两侧压力的相对平衡，或通过分流的方法达到流量的平衡，该阀门就叫平衡阀。

1、直线型流量特性，即在阀门前后压差不变情况下，流量与开度大体上成线性关系；

2、有精确的开度指示；

3、有开度锁定装置，非管理人员不能随便改变开度；表连接，可方便地显示阀门前后的压差及流经阀门的流量。