本發(fā)明涉及冷卻塔技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種自然通風(fēng)冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

自然通風(fēng)冷卻塔在工業(yè)項目應(yīng)用廣泛，如冶金項目、化工項目、火力發(fā)電廠、核電站等。

目前冷卻塔多用中央豎井、槽管結(jié)合的配水方式。循環(huán)水由壓力進水溝進入冷卻塔底部，經(jīng)中央豎井至配水標高后流向十字型配水槽，再通過配水管及下部噴頭向全塔配水。冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計的好壞，不僅關(guān)系到冷卻系統(tǒng)的冷卻效果，也關(guān)系到經(jīng)濟效益。

隨著機組容量的不斷增大，冷卻塔面積、冷卻水量也越來越大，對于超大型冷卻塔的配水設(shè)計也越來越復(fù)雜。對于冷卻塔配水系統(tǒng)而言，基本的設(shè)計要求是其每個噴頭的出水量基本一致，這一點稱為配水均勻性。冷卻塔的規(guī)模越大，其涉及的噴頭越多，管路越復(fù)雜，配水均勻性的計算越復(fù)雜。

現(xiàn)有技術(shù)下，冷卻塔配水計算程序?qū)⒂嬎闩c圖紙設(shè)計分開進行。工程師一般先形成布置方案，再調(diào)用配水程序計算，再根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整布置方案，如此往復(fù)，等確定布置方案后再進行繪制和材料統(tǒng)計，完成設(shè)計工作。整個設(shè)計過程需要大量的布置和試算，數(shù)據(jù)量大，過程繁瑣；計算輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果僅以數(shù)據(jù)表示，直觀性差；布置方案與計算軟件相互脫離，需通過手工讀取來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，工作效率不高，容易出錯；繪圖及材料統(tǒng)計工作量大，工作效率不高。

發(fā)明專利“一種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法”（申請?zhí)朿n201210328318.3）提出了一種配水計算的新方法；發(fā)明專利“一種冷卻塔配水系統(tǒng)建模方法”（申請?zhí)朿n201310042615.6）提出了一種自動提取布置方案生成配水計算輸入數(shù)據(jù)方法。但以上發(fā)明僅局限于配水系統(tǒng)設(shè)計中的某一環(huán)節(jié)，并未系統(tǒng)性解決該問題。

為此，需要一種更為方便的冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計方法，實現(xiàn)布置與計算的數(shù)據(jù)自動傳遞，設(shè)計圖紙及材料統(tǒng)計的自動生成，減少配水系統(tǒng)設(shè)計的時間和成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供了一種自然通風(fēng)冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種自然通風(fēng)冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計方法，具體包括以下過程：步驟s101、輸入配水系統(tǒng)設(shè)計所需的基本參數(shù)并保存至數(shù)據(jù)庫；步驟s102、確定內(nèi)外分區(qū)邊界、噴頭位置以及配水管配水路徑，并創(chuàng)建計算模型；步驟s103、初步計算配水管管徑和噴頭型號并保存至數(shù)據(jù)庫，同步更新計算模型；步驟s104、從數(shù)據(jù)庫讀取配水計算所需數(shù)據(jù)；步驟105、計算噴頭的流量，并將配水計算的數(shù)據(jù)加載至計算模型中；步驟s106，分析計算結(jié)果，并對配水均勻性進行校核，若滿足條件，則進入步驟s107，否則修改相應(yīng)區(qū)域的配水管管徑或噴頭型號，返回至步驟s104；步驟s107，根據(jù)計算模型生成三維真實模型；步驟s108，自動生成材料報表；步驟s109，自動生成施工圖紙。

進一步的，所述步驟s101中的基本參數(shù)包括循環(huán)水流量、中央豎井寬度，配水槽寬度、軸網(wǎng)間距、噴頭間距、配水層塔筒內(nèi)半徑，所述基本參數(shù)通過界面交互式輸入或者通過文本文件輸入。

進一步的，所述步驟s102的具體過程為：步驟s102-1、布置軸網(wǎng)，其中第一個軸網(wǎng)距起點距離為配水槽寬度+軸網(wǎng)間距，自第2個軸網(wǎng)起與上一軸網(wǎng)距離均為軸網(wǎng)間距，對一個象限的配水布置和計算；步驟s102-2，布置噴頭，噴頭在計算區(qū)域內(nèi)以等距均勻分布，間距為d，d為噴頭間距，噴頭沿配水管方向超出塔筒內(nèi)緣的距離不大于0.5d；步驟s102-3，確定內(nèi)外分區(qū)邊界，其中配水內(nèi)區(qū)為正方形區(qū)域，其一個頂點位于圓心處，內(nèi)區(qū)以外的區(qū)域為配水外區(qū),配水內(nèi)區(qū)正方形邊長a=(0.6πr^2)^0.5，其中r為填料層半徑，a取相鄰噴頭中點位置，以此確定內(nèi)外分區(qū)邊界；步驟s102-4，確定配水管位置及路徑，所述配水管長度為d，配水管中心與噴頭位置重合，在0<x<a區(qū)域，其中x是x軸上的變量，為配水內(nèi)區(qū)，配水管垂直于x軸，長度為a；在a<x<r區(qū)域，為配水外區(qū)，配水管垂直于x軸，長度至塔筒內(nèi)緣；在0<y<a區(qū)域，為配水外區(qū)，配水管垂直于y軸，長度為a；步驟s102-5，創(chuàng)建計算模型，該計算模型在revit軟件真實顯示，模型中主要包括軸網(wǎng)、中央豎井、配水槽、塔筒、噴頭、配水管構(gòu)件，所述構(gòu)件基于revit族文件創(chuàng)建，每個構(gòu)件對應(yīng)的族文件除了尺寸位置、型號信息外，還包括計算結(jié)果的參數(shù)，構(gòu)件以三維真實模型或者平面簡化模型或者以顏色、符號的形式顯示；步驟s102-6，讀取計算模型參數(shù)，并保存至數(shù)據(jù)庫。

進一步的，所述步驟s103的具體過程為：步驟s103-1，讀取數(shù)據(jù)庫中計算模型參數(shù)，獲取配水管及噴頭布置信息，形成配管計算所需數(shù)據(jù)文件；步驟s103-2，調(diào)用配管計算程序，對配水管管徑及噴頭型號進行初步優(yōu)化選型，配管計算程序采用試算法對備選管徑和噴頭型號進行遍歷試算，然后根據(jù)試算結(jié)果按照管徑和噴頭優(yōu)選原則進行選擇；步驟s103-3，將優(yōu)化后的配水管管徑和噴頭型號保存至后臺數(shù)據(jù)庫，并同步更新計算模型。

進一步的，其中所述步驟s104中配水計算所需數(shù)據(jù)主要包括循環(huán)水流量、水頭、配水管對應(yīng)的噴頭位置和型號、配水路徑及配水管型號、噴頭流量系數(shù)。

進一步的，所述步驟s105的具體過程為；步驟s105-1，調(diào)用配水計算程序，采用迭代試算法計算配水管及噴頭的流量；s105-2，計算配水系統(tǒng)均布系數(shù)σ和噴頭水量偏差率△σ；步驟s105-3，將計算結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫和計算模型；步驟s105-4，在計算模型中加載計算結(jié)果，噴頭及配水管的型號以顏色或大小或符號區(qū)分，以顏色值線顯示噴頭及配水管的計算結(jié)果，對偏差率△σ超出規(guī)定值的噴頭進行高亮顯示。

進一步的，所述步驟s106的具體過程為：步驟s106-1，在計算模型查看s105-4所述配水計算結(jié)果，若偏差率△σ符合規(guī)定值，形成布置方案，進入步驟s107，否則進入步驟s106-2；步驟s106-2，在計算模型中修改偏差率△σ超出規(guī)定值的配水管或噴頭型號，保存計算模型并將數(shù)據(jù)同步至數(shù)據(jù)庫，返回至步驟s104。

進一步的，所述步驟s107的具體過程為：步驟s107-1，根據(jù)布置方案，讀取配水管路徑個數(shù)n，令n=1，遍歷每一根配水管路徑，依次進行s107-2至s107-9；s107-2，選擇第n個配水管路徑；s107-3，布置綁扎點，生成配水管綁扎點位置信息，自配水管起點開始，沿配水管方向在每一個次梁位置處布置一個綁扎點；步驟s107-4，布置大小頭,在大小頭處將配水管分段，每一個變管徑處設(shè)一個大小頭，大小頭位于配水管線相鄰兩個噴頭中心位置；步驟s107-5，布置堵頭，判斷配水管線方向最外側(cè)噴頭與塔筒關(guān)系，若位于塔筒外，將噴頭沿配水管方向向塔內(nèi)移動，直至其與塔筒內(nèi)壁的距離滿足要求，并在配水管終點處（噴頭外一定距離）設(shè)置堵頭；步驟s107-6，自起點起計算配水管長度l，并判斷l(xiāng)與是否大于配水管最大長度lmax，若為是至s107-7，若為否至s107-8；步驟s107-7，在滿足l<lmax條件，且使l最大的噴頭之間設(shè)接頭，接頭位于配水管上相鄰兩個噴頭中心位置，并在接頭處將配水管分段，至s107-6,計算下一段配水管長度l；步驟s107-8，計算配水管綁扎點個數(shù)n，若n>2，令n=n+1，至s107-2，若為否，至s107-9；步驟s107-9，將配水管起點處的接頭或大小頭沿水流相反方向移動一個噴頭間距的距離，并根據(jù)移動后的接頭或大小頭位置調(diào)整配水管分段，至s107-8；步驟s107-10，根據(jù)以上布置信息，加載族文件，形成計算區(qū)域真實三維模型，并根據(jù)對稱關(guān)系形成全塔模型。

進一步的，所述步驟s107的族文件，主要包括噴頭、配水管、擴口承插套管、預(yù)埋套管、偏心異徑管接頭、管道墊塊、不銹鋼打包帶、彎頭、堵頭、彈性密封圈等。

進一步的，所述步驟s108生成材料報表，主要包括噴頭、配水管、擴口承插套管、預(yù)埋套管、偏心異徑管接頭、管道墊塊、不銹鋼打包帶、彎頭、堵頭、彈性密封圈等構(gòu)件材料報表。

進一步的，所述步驟s109生成施工圖，主要包括配水管布置示意圖、配水管及噴嘴布置圖、配水管詳圖、配水管件詳圖、噴頭裝置詳圖和管道墊塊詳圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的有益效果為：（1）設(shè)計輸入數(shù)據(jù)少，設(shè)計所需中間數(shù)據(jù)程序自動計算并在內(nèi)部共享傳遞，減少工程師手工讀取、輸入工作量，保證準確性，避免出錯；（2）模型與數(shù)據(jù)相系關(guān)聯(lián)，通過交互式界面修改模型，數(shù)據(jù)自動更新，可簡化設(shè)計程序；（3）自動確定內(nèi)外分區(qū)邊界，自動形成布置方案；（3）交互式界面，可視化顯示，可實時查看布置方案和計算結(jié)果；顯示形式多樣，布置方案包括真實模型、簡化圖，計算結(jié)果可以用顏色條顯示，直觀、一目了然；快速有效地查看計算結(jié)果，對模型參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整自動寫入計算數(shù)據(jù)，保證布置模型和計算模型一致性；（5）自動把計算模型轉(zhuǎn)成布置方案和三維模型，可以極大的提高設(shè)計的效率；（5）自動生成材料報表和施工圖紙，提高工作效率，（6）相比于傳統(tǒng)的冷卻塔配水方法，本發(fā)明可以提高冷卻塔配水的均勻性和可靠性?？蓪⒐こ處煆姆爆嵉挠嬎愎ぷ髦薪饷摮鰜?，更專注于設(shè)計本身。

附圖說明

圖1是本發(fā)明自然通風(fēng)冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明初始化布置方案設(shè)計方法的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明生成三維模型設(shè)計方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述。

在本實施例中采用revit作為設(shè)計軟件，采用c#作為二次開發(fā)的工具。如圖1所示，一種自然通風(fēng)冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計方法，具體過程為：步驟s101、輸入配水系統(tǒng)設(shè)計所需的基本參數(shù)并保存至數(shù)據(jù)庫；步驟s102、確定內(nèi)外分區(qū)邊界、噴頭位置以及配水管配水路徑，并創(chuàng)建計算模型；步驟s103、初步計算配水管管徑和噴頭型號并保存至數(shù)據(jù)庫，同步更新計算模型；步驟s104、從數(shù)據(jù)庫讀取配水計算所需數(shù)據(jù)；步驟105、計算噴頭的流量，并將配水計算的數(shù)據(jù)加載至計算模型中；步驟s106，分析計算結(jié)果，并對配水均勻性進行校核，若滿足條件，則進入步驟s107，否則修改相應(yīng)區(qū)域的配水管管徑或噴頭型號，返回至步驟s104；步驟s107，根據(jù)計算模型生成三維真實模型；步驟s108，自動生成材料報表；步驟s109，自動生成施工圖紙。本方案只需要輸入基本參數(shù)，設(shè)計計算模型，再進行配管計算和配水計算，并保存數(shù)據(jù)以及更新計算模型，經(jīng)過計算調(diào)整后的計算模型可以在系統(tǒng)中實時自動生成三維模型以及施工圖紙和材料報表，避免了大量重復(fù)工作并保證了設(shè)計過程的準確性，可以極大地提高結(jié)構(gòu)分析的設(shè)計的效率。

所述步驟s101中的基本參數(shù)包括循環(huán)水流量、中央豎井寬度，配水槽寬度、軸網(wǎng)間距、噴頭間距、配水層塔筒內(nèi)半徑，所述基本參數(shù)通過界面交互式輸入或者通過文本文件輸入。采用本方案的設(shè)計方案，輸入的數(shù)據(jù)少，相比傳統(tǒng)冷卻塔的配水設(shè)計，減少工程師手動讀取、輸入工作量，確保數(shù)據(jù)準確性。

由于配水系統(tǒng)是嚴格對稱的，為了避免過大的計算量，進行初步布置設(shè)計計算模型時，對其一個象限（四分之一區(qū)域）的配水布置和計算。如圖2所示，所述步驟102的具體過程為：步驟s102-1、布置軸網(wǎng)，其中第一個軸網(wǎng)距起點距離為配水槽寬度+軸網(wǎng)間距，自第2個軸網(wǎng)起與上一軸網(wǎng)距離均為軸網(wǎng)間距，對一個象限的配水布置和計算；步驟s102-2，布置噴頭，噴頭在計算區(qū)域內(nèi)以等距均勻分布，間距為d，d為噴頭間距，噴頭沿配水管方向超出塔筒內(nèi)緣的距離不大于0.5d；步驟s102-3，確定內(nèi)外分區(qū)邊界，其中配水內(nèi)區(qū)為正方形區(qū)域，其一個頂點位于圓心處，內(nèi)區(qū)以外的區(qū)域為配水外區(qū),配水內(nèi)區(qū)正方形邊長a=(0.6πr^2)^0.5，其中r為填料層半徑，a取相鄰噴頭中點位置，以此確定內(nèi)外分區(qū)邊界；步驟s102-4，確定配水管位置及路徑，所述配水管長度為d，配水管中心與噴頭位置重合，在0<x<a區(qū)域，其中x是x軸上的變量，為配水內(nèi)區(qū)，配水管垂直于x軸，長度為a；在a<x<r區(qū)域，為配水外區(qū)，配水管垂直于x軸，長度至塔筒內(nèi)緣；在0<y<a區(qū)域，為配水外區(qū)，配水管垂直于y軸，長度為a；步驟s102-5，創(chuàng)建計算模型，該計算模型在revit軟件真實顯示，模型中主要包括軸網(wǎng)、中央豎井、配水槽、塔筒、噴頭、配水管構(gòu)件，所述構(gòu)件基于revit族文件創(chuàng)建，每個構(gòu)件對應(yīng)的族文件除了尺寸位置、型號信息外，還包括計算結(jié)果的參數(shù)，構(gòu)件以三維真實模型或者平面簡化模型或者以顏色、符號的形式顯示；步驟s102-6，讀取計算模型參數(shù)，并保存至數(shù)據(jù)庫。該過程進行了配水管及噴頭布置信息，以此為基礎(chǔ)建立了初步計算模型，相當于繪制出了配水管單線圖，并作為后續(xù)計算數(shù)據(jù)的加載基礎(chǔ)。

基于創(chuàng)建的計算模型，進行配管計算。所述步驟103的具體過程為：步驟s103-1，讀取數(shù)據(jù)庫中計算模型參數(shù)，獲取配水管及噴頭布置信息，形成配管計算所需數(shù)據(jù)文件；步驟s103-2，調(diào)用配管計算程序，對配水管管徑及噴頭型號進行初步優(yōu)化選型，配管計算程序采用試算法對備選管徑和噴頭型號進行遍歷試算，然后根據(jù)試算結(jié)果按照管徑和噴頭優(yōu)選原則進行選擇；步驟s103-3，將優(yōu)化后的配水管管徑和噴頭型號保存至后臺數(shù)據(jù)庫，并同步更新計算模型。將配管計算的數(shù)據(jù)更新至計算模型中，使配水管和噴頭布置信息，以及具體的配水管管徑和噴頭型號的信息均集中到計算模型中。

所述步驟105進行了配水計算，具體過程為；步驟s105-1，調(diào)用配水計算程序，采用迭代試算法計算配水管及噴頭的流量；s105-2，計算配水系統(tǒng)均布系數(shù)σ和噴頭水量偏差率△σ；步驟s105-3，將計算結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫和計算模型；步驟s105-4，在計算模型中加載計算結(jié)果，噴頭及配水管型號以顏色或大小或符號區(qū)分，以顏色值線顯示噴頭及配水管的計算結(jié)果對偏差率△σ超出規(guī)定值的噴頭進行高亮顯示。將配水計算結(jié)果用顏色條顯示，可以快速有效地觀測到計算結(jié)果，進而對參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整也實時、有效。

所述步驟106為配水計算結(jié)果的均勻性校核。若計算結(jié)果的均勻性不符合要求，需要返回修改配水計算中的參數(shù)，循環(huán)進行配水計算以及均勻性校核，直至輸出計算結(jié)果符合要求，并形成布置方案。具體過程為：步驟s106-1，在計算模型查看s105-4所述配水計算結(jié)果，若偏差率△σ符合規(guī)定值，形成布置方案，進入步驟s107，否則進入步驟s106-2；步驟s106-2，在計算模型中修改偏差率△σ超出規(guī)定值的配水管或噴頭的型號，保存計算模型并將數(shù)據(jù)同步至數(shù)據(jù)庫，返回至步驟s104。

如圖3所示為生成三維模型設(shè)計方法的流程示意圖。所述步驟s107是根據(jù)布置方案生成三維模型，具體過程為：所述步驟s107的具體過程為：步驟s107-1，根據(jù)布置方案，讀取配水管路徑個數(shù)n，令n=1，遍歷每一根配水管路徑，依次進行s107-2至s107-9；s107-2，選擇第n個配水管路徑；s107-3，布置綁扎點，生成配水管綁扎點位置信息，自配水管起點開始，沿配水管方向在每一個次梁位置處布置一個綁扎點；步驟s107-4，布置大小頭,在大小頭處將配水管分段，每一個變管徑處設(shè)一個大小頭，大小頭位于配水管線相鄰兩個噴頭中心位置；步驟s107-5，布置堵頭，判斷配水管線方向最外側(cè)噴頭與塔筒關(guān)系，若位于塔筒外，將噴頭沿配水管方向向塔內(nèi)移動，直至其與塔筒內(nèi)壁的距離滿足要求，并在配水管終點處（噴頭外一定距離）設(shè)置堵頭；步驟s107-6，自起點起計算配水管長度l，并判斷l(xiāng)與是否大于配水管最大長度lmax，若為是至s107-7，若為否至s107-8；步驟s107-7，在滿足l<lmax條件，且使l最大的噴頭之間設(shè)接頭，接頭位于配水管上相鄰兩個噴頭中心位置，并在接頭處將配水管分段，至s107-6,計算下一段配水管長度l；步驟s107-8，計算配水管綁扎點個數(shù)n，若n>2，令n=n+1，至s107-2，若為否，至s107-9；步驟s107-9，將配水管起點處的接頭或大小頭沿水流相反方向移動一個噴頭間距的距離，并根據(jù)移動后的接頭或大小頭位置調(diào)整配水管分段，至s107-8；步驟s107-10，根據(jù)以上布置信息，加載族文件，形成計算區(qū)域真實三維模型，并根據(jù)對稱關(guān)系形成全塔模型。

所述步驟s107-10的族文件，主要包括噴頭、配水管、擴口承插套管、預(yù)埋套管、偏心異徑管接頭、管道墊塊、不銹鋼打包帶、彎頭、堵頭、彈性密封圈等。

采用本方案的自然通風(fēng)冷卻塔配水系統(tǒng)設(shè)計方法，僅需輸入少量數(shù)據(jù)，自動形成布置方案，進行配水計算，最后自動生成施工圖紙和材料報表，整個過程實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞無縫傳遞，設(shè)計全過程可視化，設(shè)計成果可滿足工程施工要求，大量節(jié)省冷卻配水系統(tǒng)設(shè)計所需要的時間。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。如果本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神所做的非實質(zhì)性改變或改進，都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護的范圍。