[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

说明书

本发明公开的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，首先对运行中的组件进行参数监测和环境的干、湿球温度监测；然后计算热交换器的换热量φ，通过换热量φ得到供水温度并建立热交换器热力学模型；再建立系统动力学模型和冷却塔热力学模型；通过系统动力学模型对耦合水轮机和水泵进行运行优化，通过冷却塔热力学模型对风机进行优化；监测系统的总能耗不停调节供水温度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。本发明的耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，在保证耦合水轮机的循环冷却水系统稳定运行的同时，降低循环冷却水系统内部的总能耗。

技术领域

本发明属于工业循环冷却水系统技术领域，具体涉及一种耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法。

背景技术

循环冷却水系统主要由水泵、热交换器和冷却塔等组件组成。在含有高位热交换器的系统中，冷却水从高位热交换器流至冷却塔上塔管道处的压力仍较大，从而形成余压，存在能量浪费。利用水轮机替换冷却塔上塔阀门的减压作用，可以高效回收循环冷却水系统余压能。耦合水轮机的循环冷却水系统能耗特性相较于常规系统更加复杂、多变，在相同环境温度下耦合水轮机后系统的运行参数应该异于常规循环冷却水系统，否则会导致系统在运行中出现大量的能量被浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，在保证循环冷却水系统稳定运行的同时，降低循环冷却水系统内部的总能耗。

本发明所采用的技术方案是，耦合水轮机的循环冷却水系统整体运行优化方法，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。

本发明的特征还在于，

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。

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℃。

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℃。