本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)最優(yōu)供水溫度控制方法，屬于機(jī)械抽風(fēng)式冷卻塔、工頻風(fēng)機(jī)的循環(huán)冷卻水場(chǎng)及需循環(huán)冷卻水冷卻的壓縮機(jī)或凝汽式汽輪機(jī)用戶的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于煉油、化工、鋼鐵等行業(yè)中，是重要的公用工程系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著移除用戶系統(tǒng)熱負(fù)荷的任務(wù)，其供水溫度對(duì)用戶系統(tǒng)的換熱面積、效果、需水量具有直接影響，進(jìn)而對(duì)投資、運(yùn)行費(fèi)用產(chǎn)生影響。循環(huán)水冷卻用戶里面，壓縮機(jī)及凝汽式汽輪機(jī)對(duì)于供水溫度尤為敏感，冷卻溫度的變化直接影響其能耗：凝汽式汽輪機(jī)的排汽壓力對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有明顯影響——相同的進(jìn)汽參數(shù)下，排汽壓力越低則凝汽式汽輪機(jī)的內(nèi)效率越高，即發(fā)電量或做功越大，而影響凝汽器真空度的主要因素就是冷卻水溫度和冷卻倍率。同樣的，壓縮機(jī)在保證不發(fā)生喘振的情況下，一入和中間冷卻器物料的冷卻溫度越低，達(dá)到同樣的供氣壓力時(shí)耗費(fèi)的能量越少。這說明循環(huán)冷卻水供水溫度調(diào)控對(duì)于控制系統(tǒng)能耗十分重要。但循環(huán)冷卻水供水溫度取決于冷卻塔的冷卻能力，進(jìn)而與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)量、狀態(tài)有關(guān)，如要達(dá)到較低的循環(huán)冷卻水溫度，勢(shì)必要增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗。所以，用戶系統(tǒng)能耗應(yīng)與循環(huán)冷卻塔風(fēng)機(jī)能耗平衡，存在最優(yōu)點(diǎn)。而且，工廠實(shí)際生產(chǎn)操作中，因無技術(shù)支持，循環(huán)冷卻水溫度或維持某一數(shù)值不變，或依靠經(jīng)驗(yàn)盲目調(diào)節(jié)，缺乏系統(tǒng)性的考慮。此種調(diào)節(jié)方式存在的問題主要是：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以最惡劣環(huán)境因素情況下保證生產(chǎn)穩(wěn)定為基礎(chǔ)，實(shí)際運(yùn)行以此為準(zhǔn)必然造成裕度很大，未考慮與用戶系統(tǒng)的協(xié)同節(jié)能效果；另外，季節(jié)、天氣或生產(chǎn)工況發(fā)生變化時(shí)，冷卻塔的冷卻能力會(huì)發(fā)生變化，生產(chǎn)系統(tǒng)熱負(fù)荷也相應(yīng)改變，維持供水溫度不變或僅以經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)往往會(huì)造成生產(chǎn)波動(dòng)，而且調(diào)節(jié)與控制延后，能耗也會(huì)增大?？刂蒲h(huán)冷卻水出水溫度，為工頻風(fēng)機(jī)啟停提供技術(shù)支持，并保證壓縮機(jī)及凝汽式汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，需要找出環(huán)境溫度、濕度、氣壓、壓縮機(jī)及凝汽式汽輪機(jī)等設(shè)備與水溫變化的關(guān)系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)循環(huán)冷卻水出水溫度，通過及時(shí)調(diào)控風(fēng)機(jī)的啟停臺(tái)數(shù)穩(wěn)定供水溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)最優(yōu)供水溫度控制方法，為工頻風(fēng)機(jī)啟停提供技術(shù)支持，并保證壓縮機(jī)及凝汽式汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，綜合考慮環(huán)境溫度、濕度、氣壓、壓縮機(jī)及凝汽式汽輪機(jī)等設(shè)備與水溫變化的關(guān)系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)循環(huán)冷卻水出水溫度，通過及時(shí)調(diào)控風(fēng)機(jī)的啟停臺(tái)數(shù)穩(wěn)定供水溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。其技術(shù)方案是：一種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)最優(yōu)供水溫度控制方法，包括以下步驟：1-1．冷卻塔熱工計(jì)算：實(shí)時(shí)采集運(yùn)行參數(shù)與氣象信息，進(jìn)行冷卻塔熱工計(jì)算，計(jì)算使用不同風(fēng)機(jī)數(shù)量時(shí)的供水溫度，得到風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；1-2．用戶單元建模：利用專業(yè)軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模，建立壓縮機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)、工藝換熱器在不同循環(huán)冷卻水供水溫度下的模型，得到用戶單元能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；1-3．最優(yōu)供水溫度優(yōu)化應(yīng)用：綜合考慮所述循環(huán)冷卻水供水溫度、風(fēng)機(jī)能耗、用戶單元能耗三者關(guān)系，以能耗最低為目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化計(jì)算，得到循環(huán)冷卻水最優(yōu)供水溫度，并通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)角度、數(shù)量的方法進(jìn)行控制。所述冷卻塔熱工計(jì)算包括以下步驟：2-1．使用大氣壓計(jì)、濕度計(jì)、溫度計(jì)、流量計(jì)、畢托管、數(shù)字微壓計(jì)測(cè)量工具，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集大氣壓力、相對(duì)濕度、環(huán)境溫度、循環(huán)冷卻水進(jìn)出塔溫度、上塔水量、進(jìn)塔風(fēng)量的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)；2-2．利用所述步驟2-1中實(shí)時(shí)采集的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過集成公式軟件模擬預(yù)測(cè)單塔出水溫度，進(jìn)行冷卻塔單塔熱工計(jì)算；2-3．風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度關(guān)系計(jì)算，通過所述步驟2-2的冷卻塔單塔熱工計(jì)算，得到開風(fēng)機(jī)上水與不開風(fēng)機(jī)上水兩種情況對(duì)應(yīng)的單塔出水溫度，然后根據(jù)熱量守恒計(jì)算出開啟不同的風(fēng)機(jī)數(shù)量或不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)組合對(duì)應(yīng)的循環(huán)冷卻水供水溫度，并得到風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度關(guān)系。所述步驟2-2冷卻塔單塔熱工計(jì)算的原理：冷卻塔熱工計(jì)算基本原理如式1所示：式1，式1中，k---水的蒸發(fā)散熱系數(shù)；βxv---冷卻塔淋水填料容積散質(zhì)系數(shù)，kg/m3h；v---冷卻塔淋水填料體積，m3；q----冷卻塔上塔水量，m3/h；cw---冷卻水比熱，kj/kg；h，h″---環(huán)境條件下的空氣焓值，飽和焓值，kj/kg；t1---循環(huán)冷卻水回水溫度，即上塔溫度，℃；t2---循環(huán)冷卻水經(jīng)冷卻塔冷卻后溫度，℃；式1等號(hào)右邊表示冷卻塔冷卻任務(wù)的大小，稱為冷卻數(shù)n，與循環(huán)冷卻水進(jìn)出水溫、氣象條件有關(guān)；式1等號(hào)左邊表示冷卻塔淋水填料的冷卻能力，稱為冷卻特性數(shù)n'，由填料的熱力性能和氣水比λ決定；填料的冷卻特性數(shù)與氣水比存在如下關(guān)系式：式2，式2中：n′----填料冷卻特性數(shù)，無量綱；λ----氣水比，進(jìn)塔的干空氣與水的質(zhì)量比，kg(da)/kg；a、p為常數(shù)，由冷卻塔提供商經(jīng)試驗(yàn)得到；冷卻數(shù)n可采用simpson二段公式作簡(jiǎn)化計(jì)算，滿足工程誤差需求：式3，式3中：n----冷卻數(shù)，無量綱；h1，h2，hm----分別為溫度t1，t2，平均溫度下的空氣焓值，kj/kg；h1″，h2″，hm″----分別為溫度t1，t2，平均溫度下的飽和焓值，kj/kg；式2）、式3可通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集大氣壓力、相對(duì)濕度、環(huán)境溫度、循環(huán)冷卻水進(jìn)出塔溫度、上塔水量等實(shí)際運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，結(jié)合冷卻塔工藝條件求得；循環(huán)冷卻水回水進(jìn)塔溫度t1通過溫度計(jì)實(shí)際測(cè)量得到，但循環(huán)冷卻水經(jīng)上塔冷卻后溫度t2是需要求解的值，式3不能直接求得可根據(jù)式1描述的基本原理——n=n′時(shí)，冷卻塔的冷卻能力能實(shí)現(xiàn)所要求的冷卻任務(wù)，不斷試差得到循環(huán)冷卻水供水溫度即先假設(shè)一個(gè)t2的初值，求解出一個(gè)假定的n值，然后對(duì)比n與n′的差值，不斷改變t2的預(yù)設(shè)值，當(dāng)n=n′時(shí)，t2即為循環(huán)冷卻水回水經(jīng)此塔冷卻后的溫度。所述步驟2-3的計(jì)算原理與公式：循環(huán)冷卻水回水上塔冷卻有開風(fēng)機(jī)、不開風(fēng)機(jī)兩種情況，進(jìn)風(fēng)量有所不同，冷卻效果也不同，不開風(fēng)機(jī)時(shí)，通風(fēng)量?jī)H靠自然吸氣提供，風(fēng)量小，冷卻效果差；開風(fēng)機(jī)時(shí)，通風(fēng)量受機(jī)械抽風(fēng)、自然吸氣的疊加作用，風(fēng)量大，冷卻效果好。兩種情況經(jīng)熱工計(jì)算，分別得到開風(fēng)機(jī)冷卻塔出水溫度ta、不開風(fēng)機(jī)冷卻塔出水溫度tb；多個(gè)冷卻塔冷卻出水的混合組成循環(huán)冷卻水總管出水，總管供水溫度tp可根據(jù)不同塔的上塔水量及計(jì)算出的單塔出水溫度利用熱力學(xué)平衡計(jì)算：式4，式4中：tp---循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供水溫度，℃；to---循環(huán)冷卻水系統(tǒng)回水溫度，℃；qu---開風(fēng)機(jī)的上塔水量，kg/h；qd---不開風(fēng)機(jī)的上塔水量，kg/h；qn---循環(huán)冷卻水總水量，kg/h；由此可得到不同風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)及其所對(duì)應(yīng)的供水溫度，進(jìn)而得到此供水溫度下對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)能耗：式5，式5中，---環(huán)境條件下達(dá)到供水溫度tp所需要的風(fēng)機(jī)總能耗，kw；---環(huán)境條件下單個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗，kw；n---風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)。所述步驟1-2中，利用專業(yè)軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模，建立壓縮機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)在不同循環(huán)冷卻水供水溫度下的模型，得到壓縮機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；模擬過程中：（一）根據(jù)物料側(cè)合理選擇最佳物性方程；（二）將系統(tǒng)內(nèi)所有壓縮機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)、循環(huán)水冷卻器以實(shí)際情況建模，尤其注意準(zhǔn)確模擬壓縮機(jī)的一入及中間循環(huán)水冷卻器及凝汽式汽輪機(jī)的凝汽器，得到準(zhǔn)確的傳熱效率；（三）靈敏度分析，更改循環(huán)冷卻水溫度，得到用戶系統(tǒng)總能耗pu與循環(huán)冷卻水供水溫度tp的關(guān)系：式6，式6中，pu為用戶系統(tǒng)能耗。所述步驟1-3中，所述目標(biāo)函數(shù)為：式7，式7中，minp為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)綜合能耗目標(biāo)值，包括風(fēng)機(jī)功率與壓縮機(jī)（凝汽式汽輪機(jī)）能耗。所述專業(yè)軟件為aspenplus、hysys、proii。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有的有益效果是：綜合考慮了環(huán)境因素、工藝條件，進(jìn)行科學(xué)計(jì)算與優(yōu)化控制，得到具有機(jī)械抽風(fēng)式冷卻塔、工頻風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)或凝汽式汽輪機(jī)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的最優(yōu)供水溫度，能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定、節(jié)約能源及低成本運(yùn)行的目的。附圖說明圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用戶單元aspenplus模擬圖。具體實(shí)施方式一種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)最優(yōu)供水溫度控制方法，包括以下步驟：1-1．冷卻塔熱工計(jì)算：實(shí)時(shí)采集運(yùn)行參數(shù)與氣象信息，進(jìn)行冷卻塔熱工計(jì)算，計(jì)算使用不同風(fēng)機(jī)數(shù)量時(shí)的供水溫度，得到風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；1-2．用戶單元建模：利用專業(yè)軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模，建立壓縮機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)、工藝換熱器在不同循環(huán)冷卻水供水溫度下的模型，得到用戶單元能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；1-3．最優(yōu)供水溫度優(yōu)化應(yīng)用：綜合考慮所述循環(huán)冷卻水供水溫度、風(fēng)機(jī)能耗、用戶單元能耗三者關(guān)系，以能耗最低為目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化計(jì)算，得到循環(huán)冷卻水最優(yōu)供水溫度，并通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)角度、數(shù)量的方法進(jìn)行控制。所述冷卻塔熱工計(jì)算包括以下步驟：2-1．使用大氣壓計(jì)、濕度計(jì)、溫度計(jì)、流量計(jì)、畢托管、數(shù)字微壓計(jì)測(cè)量工具，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集大氣壓力、相對(duì)濕度、環(huán)境溫度、循環(huán)冷卻水進(jìn)出塔溫度、上塔水量、進(jìn)塔風(fēng)量的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)；2-2．利用所述步驟2-1中實(shí)時(shí)采集的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過集成公式軟件模擬預(yù)測(cè)單塔出水溫度，進(jìn)行冷卻塔單塔熱工計(jì)算；2-3．風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度關(guān)系計(jì)算，通過所述步驟2-2的冷卻塔單塔熱工計(jì)算，得到開風(fēng)機(jī)上水與不開風(fēng)機(jī)上水兩種情況對(duì)應(yīng)的單塔出水溫度，然后根據(jù)熱量守恒計(jì)算出開啟不同的風(fēng)機(jī)數(shù)量或不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)組合對(duì)應(yīng)的循環(huán)冷卻水供水溫度，并得到風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度關(guān)系。所述步驟2-2冷卻塔單塔熱工計(jì)算的原理：冷卻塔熱工計(jì)算基本原理如式1所示：式1，式1中，k---水的蒸發(fā)散熱系數(shù)；βxv---冷卻塔淋水填料容積散質(zhì)系數(shù)，kg/m3h；v---冷卻塔淋水填料體積，m3；q----冷卻塔上塔水量，m3/h；cw---冷卻水比熱，kj/kg；h，h″---環(huán)境條件下的空氣焓值，飽和焓值，kj/kg；t1---循環(huán)冷卻水回水溫度，即上塔溫度，℃；t2---循環(huán)冷卻水經(jīng)冷卻塔冷卻后溫度，℃；式1等號(hào)右邊表示冷卻塔冷卻任務(wù)的大小，稱為冷卻數(shù)n，與循環(huán)冷卻水進(jìn)出水溫、氣象條件有關(guān)；式1等號(hào)左邊表示冷卻塔淋水填料的冷卻能力，稱為冷卻特性數(shù)n'，由填料的熱力性能和氣水比λ決定；填料的冷卻特性數(shù)與氣水比存在如下關(guān)系式：式2，式2中：n′----填料冷卻特性數(shù)，無量綱；λ----氣水比，進(jìn)塔的干空氣與水的質(zhì)量比，kg(da)/kg；a、p為常數(shù)，由冷卻塔提供商經(jīng)試驗(yàn)得到；冷卻數(shù)n可采用simpson二段公式作簡(jiǎn)化計(jì)算，滿足工程誤差需求：式3，式3中：n----冷卻數(shù)，無量綱；h1，h2，hm----分別為溫度t1，t2，平均溫度下的空氣焓值，kj/kg；h1″，h2″，hm″----分別為溫度t1，t2，平均溫度下的飽和焓值，kj/kg；式2）、式3可通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集大氣壓力、相對(duì)濕度、環(huán)境溫度、循環(huán)冷卻水進(jìn)出塔溫度、上塔水量等實(shí)際運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，結(jié)合冷卻塔工藝條件求得；具體公式可參考《機(jī)械通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb-t50392-2006），在此不一一贅述。循環(huán)冷卻水回水進(jìn)塔溫度t1通過溫度計(jì)實(shí)際測(cè)量得到，但循環(huán)冷卻水經(jīng)上塔冷卻后溫度t2是需要求解的值，式3不能直接求得可根據(jù)式1描述的基本原理——n=n′時(shí)，冷卻塔的冷卻能力能實(shí)現(xiàn)所要求的冷卻任務(wù)，不斷試差得到循環(huán)冷卻水供水溫度即先假設(shè)一個(gè)t2的初值，求解出一個(gè)假定的n值，然后對(duì)比n與n′的差值，不斷改變t2的預(yù)設(shè)值，當(dāng)n=n′時(shí)，t2即為循環(huán)冷卻水回水經(jīng)此塔冷卻后的溫度。所述步驟2-3的計(jì)算原理與公式：循環(huán)冷卻水回水上塔冷卻有開風(fēng)機(jī)、不開風(fēng)機(jī)兩種情況，進(jìn)風(fēng)量有所不同，冷卻效果也不同，不開風(fēng)機(jī)時(shí)，通風(fēng)量?jī)H靠自然吸氣提供，風(fēng)量小，冷卻效果差；開風(fēng)機(jī)時(shí)，通風(fēng)量受機(jī)械抽風(fēng)、自然吸氣的疊加作用，風(fēng)量大，冷卻效果好。兩種情況經(jīng)熱工計(jì)算，分別得到開風(fēng)機(jī)冷卻塔出水溫度ta、不開風(fēng)機(jī)冷卻塔出水溫度tb；多個(gè)冷卻塔冷卻出水的混合組成循環(huán)冷卻水總管出水，總管供水溫度tp可根據(jù)不同塔的上塔水量及計(jì)算出的單塔出水溫度利用熱力學(xué)平衡計(jì)算：式4，式4中：tp---循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供水溫度，℃；to---循環(huán)冷卻水系統(tǒng)回水溫度，℃；qu---開風(fēng)機(jī)的上塔水量，kg/h；qd---不開風(fēng)機(jī)的上塔水量，kg/h；qn---循環(huán)冷卻水總水量，kg/h；由此可得到不同風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)及其所對(duì)應(yīng)的供水溫度，進(jìn)而得到此供水溫度下對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)能耗：式5，式5中，---環(huán)境條件下達(dá)到供水溫度tp所需要的風(fēng)機(jī)總能耗，kw；---環(huán)境條件下單個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗，kw；n---風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)。所述步驟1-2中，利用專業(yè)軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模，建立壓縮機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)在不同循環(huán)冷卻水供水溫度下的模型，得到壓縮機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；模擬過程中：（一）根據(jù)物料側(cè)合理選擇最佳物性方程；（二）將系統(tǒng)內(nèi)所有壓縮機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)、循環(huán)水冷卻器以實(shí)際情況建模，尤其注意準(zhǔn)確模擬壓縮機(jī)的一入及中間循環(huán)水冷卻器及凝汽式汽輪機(jī)的凝汽器，得到準(zhǔn)確的傳熱效率；（三）靈敏度分析，更改循環(huán)冷卻水溫度，得到用戶系統(tǒng)總能耗pu與循環(huán)冷卻水供水溫度tp的關(guān)系：式6，式6中，pu為用戶系統(tǒng)能耗。所述步驟1-3中，所述目標(biāo)函數(shù)為：式7，式7中，minp為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)綜合能耗目標(biāo)值，包括風(fēng)機(jī)功率與壓縮機(jī)（凝汽式汽輪機(jī)）能耗。實(shí)施例：如圖1所示某化工企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)示意圖，該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為三套裝置共24臺(tái)換熱器提供循環(huán)冷卻水，配備5臺(tái)循環(huán)冷卻水泵和6座冷卻塔，用戶除常規(guī)換熱器外，另包括1臺(tái)單級(jí)壓縮機(jī)（k1001）、1臺(tái)三級(jí)壓縮機(jī)（k1002）、1臺(tái)凝汽式汽輪機(jī)cb1001。該企業(yè)所在地屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候，晝夜、季節(jié)溫差大，但循環(huán)冷卻水供水溫度長(zhǎng)期維持30±1℃數(shù)值不變，未進(jìn)行能耗優(yōu)化驗(yàn)證，能耗較大。且采用人工調(diào)節(jié)，無技術(shù)支持，控制延后，供水溫度波動(dòng)范圍較大。利用本發(fā)明一種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)最優(yōu)供水溫度控制方法，具體實(shí)施過程如下：1）冷卻塔熱工計(jì)算：實(shí)時(shí)采集運(yùn)行參數(shù)與氣象信息，進(jìn)行冷卻塔熱工計(jì)算，計(jì)算不同風(fēng)機(jī)數(shù)量的供水溫度，得到風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；使用大氣壓計(jì)、濕度計(jì)、溫度計(jì)、流量計(jì)、畢托管、數(shù)字微壓計(jì)等工具，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集大氣壓力、相對(duì)濕度、環(huán)境溫度、循環(huán)冷卻水進(jìn)出塔溫度、上塔水量、進(jìn)塔風(fēng)量等實(shí)際運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)；如某時(shí)刻現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：大氣壓力100.14kpa，濕度73%，環(huán)境溫度29.48℃，循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度35.39℃，上塔水量3400m3/h，總水量開風(fēng)機(jī)風(fēng)量2.3x106m3/h。通過集成公式軟件模擬預(yù)測(cè)單塔出水溫度，進(jìn)行冷卻塔單塔熱工計(jì)算：冷卻塔熱工計(jì)算基本原理如式1所示：式1，填料的冷卻特性數(shù)n'與氣水比存在如下關(guān)系式：式2，冷卻數(shù)n可采用simpson二段公式作簡(jiǎn)化計(jì)算，滿足工程誤差需求：式3，式1—3）為基本原理公式，詳細(xì)計(jì)算公式可參考《機(jī)械通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb-t50392-2006），在此不一一贅述。編寫軟件集成公式可簡(jiǎn)化難度，減少重復(fù)性計(jì)算誤差。采用試差法求得n=n′時(shí)的循環(huán)冷卻水上塔冷卻后溫度t2，即先假設(shè)一個(gè)t2的初值，求解出一個(gè)假定的n值，然后對(duì)比n與n′的差值，不斷改變t2的預(yù)設(shè)值，當(dāng)n=n′時(shí)，t2即為循環(huán)冷卻水回水經(jīng)此塔冷卻后的溫度。如在某時(shí)刻現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件下：大氣壓力100.14kpa，濕度73%，環(huán)境溫度29.48℃，循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度35.39℃，上塔水量3400m3/h，總水量開風(fēng)機(jī)風(fēng)量2.3x106m3/h。計(jì)算得到循環(huán)水經(jīng)開風(fēng)機(jī)的塔冷卻后的溫度為29.85℃，經(jīng)不開風(fēng)機(jī)的塔冷卻后的溫度為33.88℃。風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度關(guān)系計(jì)算：通過冷卻塔單塔熱工計(jì)算，得到開風(fēng)機(jī)上水與不開風(fēng)機(jī)上水兩種情況對(duì)應(yīng)的單塔出水溫度，然后根據(jù)熱量守恒計(jì)算出開啟不同的風(fēng)機(jī)數(shù)量或不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)組合對(duì)應(yīng)的循環(huán)冷卻水供水溫度，如式4所示。式4，經(jīng)冷卻塔熱工計(jì)算，可得到一系列不同風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)能達(dá)到的供水溫度，并得到風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度關(guān)系。本案例中風(fēng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)相同，能耗為160kw/臺(tái)，由此可得到此供水溫度下對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)能耗，如表一所示。表一風(fēng)機(jī)能耗與循環(huán)水出水溫度關(guān)系風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)123456循環(huán)水供水溫度（℃）33.0532.4731.6930.7130.1229.64風(fēng)機(jī)系統(tǒng)能耗（kw）1603204806408009602）用戶單元建模：利用專業(yè)軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模，建立壓縮機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)、工藝換熱器在不同循環(huán)冷卻水供水溫度下的模型，得到用戶單元能耗與循環(huán)冷卻水供水溫度的關(guān)系；如圖1所示，k1001物料一入冷卻前溫度為78℃，可使用循環(huán)冷卻水冷卻至35-45℃；k1002一入物料溫度-15℃，兩級(jí)中間冷卻器使用循環(huán)冷卻水冷卻，冷卻溫度30-50℃滿足工藝要求；1臺(tái)凝汽式汽輪機(jī)cb1001，設(shè)計(jì)出口真空度0.012mpa左右，乏汽溫度約為63℃，使用冷卻水冷卻。本案例利用aspenplus建模如圖2所示，在現(xiàn)有的換熱器及泵能耗不變的情況下，計(jì)算循環(huán)冷卻水供水溫度29.64-33.05℃的變化范圍引起的壓縮機(jī)及凝汽式汽輪機(jī)能耗變化。建模計(jì)算結(jié)果如表二所示。表二用戶系統(tǒng)能耗與循環(huán)水供水溫度關(guān)系循環(huán)水供水溫度（℃）33.0532.4731.6930.7130.1229.64壓縮機(jī)k1001能耗（kw）231208192182174165壓縮機(jī)k1002能耗（kw）467418389369351327凝汽式汽輪機(jī)能耗（kw）-1120-1259-1380-1472-1561-1642用戶系統(tǒng)總能耗（kw）-422-633-799-921-1036-1150注：正值表示耗能，需輸入能量；負(fù)值表示做功，可提供能量。3）綜合考慮循環(huán)冷卻水供水溫度、風(fēng)機(jī)能耗、壓縮機(jī)（凝汽式汽輪機(jī)）能耗三者關(guān)系，以能耗最低為目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化計(jì)算，得到循環(huán)冷卻水最優(yōu)供水溫度，并通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)角度、數(shù)量等方法進(jìn)行控制。式5，式5中，minp為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)綜合能耗目標(biāo)值，包括風(fēng)機(jī)功率與壓縮機(jī)（凝汽式汽輪機(jī)）能耗。對(duì)本實(shí)施案例來講，可用得到的功減去耗能來計(jì)算，最大量對(duì)應(yīng)的溫度即為最佳供水溫度，通過計(jì)算，系統(tǒng)總能耗最低點(diǎn)-319kw，即最大輸出功為319kw，對(duì)應(yīng)的循環(huán)水供水溫度為31.69℃，即為本環(huán)境條件下的最優(yōu)供水溫度。表三總能耗與循環(huán)水供水溫度關(guān)系循環(huán)水供水溫度（℃）33.0532.4731.6930.7130.1229.64風(fēng)機(jī)系統(tǒng)能耗（kw）160320480640800960用戶系統(tǒng)總能耗（kw）-422-633-799-921-1036-1150總能耗（kw）-262-313-319-281-236-190注：正值表示耗能，需輸入能量；負(fù)值表示做功，可提供能量。需要說明的是，天氣變化頻繁，頻繁變動(dòng)供水溫度不利于裝置穩(wěn)定，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?，或早晚或季?jié)性調(diào)節(jié)供水溫度。本發(fā)明具有的有益效果是：綜合考慮了環(huán)境因素、工藝條件，進(jìn)行科學(xué)計(jì)算與優(yōu)化控制，得到具有機(jī)械抽風(fēng)式冷卻塔、工頻風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)或凝汽式汽輪機(jī)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的最優(yōu)供水溫度，能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定、節(jié)約能源及低成本運(yùn)行的目的。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12