[发明专利]耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法

权利要求书

1.耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，运行循环冷却水系统，并对运行中的组件进行参数监测和环境的干、湿球温度监测；

步骤2，计算热交换器的换热量φ，通过换热量φ得到供水温度，基于步骤1监测收集的数据和供水温度建立热交换器热力学模型；

步骤3，通过步骤2的热交换器热力学模型建立系统动力学模型和冷却塔热力学模型；

步骤4，通过步骤3的系统动力学模型分析得到水力参数，并基于得到的水力参数运行耦合水轮机和水泵，通过冷却塔热力学模型对风机进行优化；

步骤5，通过监测步骤4中耦合水轮机、水泵和风机的总能耗重复步骤2～步骤4，直至获取循环冷却水系统运行能耗最低的耦合水轮机、水泵和风机运行参数。

2.根据权利要求1所述的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，其特征在于，所述步骤1中参数监测的组件包括监测冷却水侧温度、压力和流量以及工艺侧温度和流量的热交换器；监测水温和流量的冷却塔；监测压力、流量、转速、功率的水泵和水轮机；监测转速和功率的风机。

3.根据权利要求1所述的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，其特征在于，所述步骤2中计算换热量φ根据公式1计算，公式1如下所示：

φ＝C_hotρ_hotMΔT＝C_wρQΔt(1)；

其中，C_hot表示工艺比热容，单位为kkkkkkk℃k；ρ_hot表示工艺密度，单位为kkkm³；M表示工艺流量，单位为m³ks；ΔT表示热交换器工艺侧进出口温差，单位为℃；C_w表示冷却水比热容，单位为kkkkkkk℃k；ρ表示冷却水密度，单位为kkkm³；Q表示冷却水流量，单位为m³ks；Δt表示热交换器冷却水侧进出口温差，单位为℃。

4.根据权利要求1所述的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，其特征在于，所述步骤2中计算换热量φ还可以根据公式2计算得到，公式2如下所示：

φ＝KΔt_mA  (2)；

其中，K表示热交换器总传热系数；A表示热交换器总传热面积，单位为m²；Δt_m表示热交换器冷热流体间的对数平均温差，单位为℃。

5.根据权利要求1所述的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，其特征在于，所述步骤4的水力参数包括求解Q-H曲线、水轮机的水头流量曲线和管网系统阻力特性曲线；

所述Q-H曲线通过如下公式3计算得到：

H＝a₀+a₁Q+a₂Q²      (3)；

所述水轮机的水头流量曲线H_t如公式4所示：

H_t＝a′₀+a′₁Q_t+a′₂Q_t²    (4)；

所述管网系统阻力特性曲线通过如下公式5计算得到：

其中，k_sys表示管网综合阻力系数，ΔZ_t,c表示冷却水流入冷却塔高度与集水池液位高度差，单位为m。

6.根据权利要求4所述的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，其特征在于，所述步骤4中水泵运行时支路上热交换器出口阀门后压力值不小于零，以及冷却水进入冷却塔的压力不小于零。

7.根据权利要求1所述的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，其特征在于，所述步骤4中通过冷却塔热力学模型对风机进行优化具体为计算冷却塔的特征数U′与冷却数U，所述特征数U′通过如下公式6计算得到，

所述冷却数U通过如下公式7计算得到，

其中，和ω表示冷却塔填料特性的实验常数；表示冷却塔内干空气量与水量之比；t_tower,1和t_tower,2表示冷却塔的入塔水温和出塔水温，单位为℃；e表示冷却塔内不同位置空气的焓，单位为kkkkk；e〞表示水面饱和空气层的焓，单位为kkkkk。