CN111062115B - 一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法，所述用于电力隧道的通风系统风机配置方法具体包括：几何参数建模，确定边界条件，计算模型网格数，选择湍流模型，求解方程，结果分析，结果改进，提供分析以及形成报告。本发明通过模拟通风路径上空气的温度、速度分布情况，同时进行排除SF6气体时的气流模拟，并与电力隧道环境监测系统联动，根据实际工况确定风机的启动和配置方案。
Description
技术领域
本发明属于隧道监测技术领域，特别涉及一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法。
背景技术
气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal enclosed transmissionline，GIL)是当下一种新兴的输电方式，与电缆和架空线相比，有其明显的优势，电阻损耗明显降低，不受外界环境的影响，无电磁环境影响，运行维护成本低，使用寿命长，具有输电容量大、占地少、布置灵活、可靠性高、维护量小的显著优点。GIL作为当今世界的先进输电技术，提供了一个紧凑、可靠、经济的电力输送方式。GIL的设计提供了有效的电磁屏蔽以保证最小的线路走廊要求并保证周围环境与安全。随着输电环境的日趋复杂以及可靠性要求的不断提高，GIL得到了一定的发展和应用。
尽管特高压GIL在变电站中已开始应用，但尚未有特高压GIL隧道安全防护监测控制相关方面的研究。目前有应用的GIL在线监测仅限于变电站内短距离GIL的在线监测，对于布置于江底隧道、长距离GIL没有成熟完整的应用实例，需要使用哪些在线监测手段、每种监测如何布置，各监测系统之间的联动都需要进一步研究和确定。
国内外对隧道内部气流和土壤换热的研究较多针对公路隧道和地铁隧道，由于GIL管廊的通风形式与公路和地铁有较大区别，GIL安全防护监控系统对GIL管廊隧道和设备的监控，并不是简单地根据功能需求设置相关的辅助设备分别完成相应的监视和控制功能，而是在构建完善的综合监控系统的前提下以网络化、集成化和数字化的方式将GIL管廊隧道及地面引接站内所有相互独立的实时在线监测系统，在信息充分共享的基础上实现高度智能和系统的联动，使之形成一个综合性的在线监控系统。
发明内容
本发明通过模拟通风路径上空气的温度、速度分布情况，同时进行排除SF6气体时的气流模拟，并与电力隧道环境监测系统联动，根据实际工况确定风机的启动和配置方案。
本发明具体为一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法，所述用于电力隧道的通风系统风机配置方法通过模拟通风路径上空气的温度、速度分布情况，同时进行排除SF6气体时的气流模拟，并与电力隧道环境监测系统联动，根据实际工况确定风机的启动和配置方案，具体包括如下步骤：
步骤(1)、几何参数建模：根据电力隧道的几何形状，通风口的大小与位置进行建模；
步骤(2)、确定边界条件；
步骤(3)、计算模型网格数：确定计算网格数量和精度，网格数量的多少不仅取决于计算模型的需要还取决于计算机的属性及计算速度，计算网格越多，计算速度会成倍增加；
步骤(4)、选择湍流模型：湍流模型反映了流体流动的状态，在流体力学数值模拟中，对不同的流体流动选择合适的湍流模型以最大限度模拟出真实的流场数值；
步骤(5)、求解方程：同时进行流体力学方程及能量方程耦合计算，以预测室内风场及温度场的分布，此计算方式对比单纯的风场模拟收敛时间更长，收敛结果更不容易获得，计算达到稳定状态的时间成倍增加；
步骤(6)、结果分析：对于方程求解输出的结果，评估其是否满足标准要求及设计目的，若是，进入步骤(7)，若否，返回步骤(4)重新选择合适的湍流模型；
步骤(7)、结果改进：指出现有设计中需要优化的区域及其优化方案；
步骤(8)、提供分析：根据方程求解结果和区域优化方案进行综合分析，给出通风系统与电力隧道环境监测系统的联动方式，根据实际工况确定风机的启动和配置方案；
步骤(9)、形成报告：根据分析结果及各专业的要求，提供电力隧道通风方案研究报告，为确定方案合理性和优化方案提供技术支持和参考。
进一步的，所述步骤(2)中的边界条件包括：项目围护结构的热工性能及表面属性，项目设计状态下的设备负荷及发热量以及特殊边界条件，所述特殊边界条件包括项目设计状态下的室内设计温度、室外设计温度、送风温度、送风口大小及送风速度。
具体实施方式
下面对本发明一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法的具体实施方式做详细阐述。
本发明一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法，通过模拟通风路径上空气的温度、速度分布情况，同时进行排除SF6气体时的气流模拟，并与电力隧道环境监测系统联动，根据实际工况确定风机的启动和配置方案，具体包括如下步骤：
步骤(1)、几何参数建模：根据电力隧道的几何形状，通风口的大小与位置进行建模；
步骤(2)、确定边界条件；
步骤(3)、计算模型网格数：确定计算网格数量和精度，网格数量的多少不仅取决于计算模型的需要还取决于计算机的属性及计算速度，计算网格越多，计算速度会成倍增加；
步骤(4)、选择湍流模型：湍流模型反映了流体流动的状态，在流体力学数值模拟中，对不同的流体流动选择合适的湍流模型以最大限度模拟出真实的流场数值；
步骤(5)、求解方程：同时进行流体力学方程及能量方程耦合计算，以预测室内风场及温度场的分布，此计算方式对比单纯的风场模拟收敛时间更长，收敛结果更不容易获得，计算达到稳定状态的时间成倍增加；
步骤(6)、结果分析：对于方程求解输出的结果，评估其是否满足标准要求及设计目的，若是，进入步骤(7)，若否，返回步骤(4)重新选择合适的湍流模型；
步骤(7)、结果改进：指出现有设计中需要优化的区域及其优化方案；
步骤(8)、提供分析：根据方程求解结果和区域优化方案进行综合分析，给出通风系统与电力隧道环境监测系统的联动方式，根据实际工况确定风机的启动和配置方案；
步骤(9)、形成报告：根据分析结果及各专业的要求，提供电力隧道通风方案研究报告，为确定方案合理性和优化方案提供技术支持和参考。
所述步骤(2)中的边界条件包括：项目围护结构的热工性能及表面属性，项目设计状态下的设备负荷及发热量以及特殊边界条件，所述特殊边界条件包括项目设计状态下的室内设计温度、室外设计温度、送风温度、送风口大小及送风速度。
电力隧道的环境监控系统包括上位监控主机、远程监控终端、综合监测网络、光纤环网、多个网络交换机以及多个区域控制单元，每个网络交换机均连接到一个区域控制单元；网络交换机之间通过光纤环网相互连接，并最终连接到所述综合监测网络；所述上位监控主机和所述远程监控终端均连接到所述综合监测网络，所述上位监控主机还连接有报警模块；每个区域控制单元均连接到数据采集模块、风机、水泵和电源供应模块，每个电源供应模块为相应的区域控制单元提供电源；所述数据采集模块包括SF6气体泄漏检测单元、有害气体检测单元、空气含氧量检测单元、温度检测单元、湿度检测单元和水位检测单元；所述SF6气体泄漏检测单元用于检测电力隧道内有无SF6气体泄漏，所述有害气体检测单元用于检测电力隧道内是否存在一氧化碳、硫化氢有害气体以及有害气体的含量，所述空气含氧量检测单元用于检测电力隧道内空气中的氧气含量，温度检测单元、湿度检测单元和水位检测单元分别对电力隧道内的温度、湿度和水位进行检测；SF6气体泄漏检测单元、有害气体检测单元、空气含氧量检测单元、温度检测单元、湿度检测单元和水位检测单元将检测到的电力隧道环境信息通过综合监测网络上传至所述上位监控主机，所述上位监控主机对检测到的电力隧道环境信息进行实时显示，并判断相关信息是否在设定范围内，若超出设定范围，则对相应区域控制单元的位置信息进行实时显示，通过报警装置发出报警，并通过综合监测网络和光纤环网下达控制指令给区域控制单元，由所述区域控制单元开启风机或水泵，以实现电力隧道内的换气或排水。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (2)
1.一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法，其特征在于，所述用于电力隧道的通风系统风机配置方法通过模拟通风路径上空气的温度、速度分布情况，同时进行排除SF6气体时的气流模拟，并与电力隧道环境监测系统联动，根据实际工况确定风机的启动和配置方案，具体包括如下步骤：
步骤(1)、几何参数建模：根据电力隧道的几何形状，通风口的大小与位置进行建模；
步骤(2)、确定边界条件；
步骤(3)、计算模型网格数：确定计算网格数量和精度，网格数量的多少不仅取决于计算模型的需要还取决于计算机的属性及计算速度，计算网格越多，计算速度会成倍增加；
步骤(4)、选择湍流模型：湍流模型反映了流体流动的状态，在流体力学数值模拟中，对不同的流体流动选择合适的湍流模型以最大限度模拟出真实的流场数值；
步骤(5)、求解方程：同时进行流体力学方程及能量方程耦合计算，以预测室内风场及温度场的分布，此计算方式对比单纯的风场模拟收敛时间更长，收敛结果更不容易获得，计算达到稳定状态的时间成倍增加；
步骤(6)、结果分析：对于方程求解输出的结果，评估其是否满足标准要求及设计目的，若是，进入步骤(7)，若否，返回步骤(4)重新选择合适的湍流模型；
步骤(7)、结果改进：指出现有设计中需要优化的区域及其优化方案；
步骤(8)、提供分析：根据方程求解结果和区域优化方案进行综合分析，给出通风系统与电力隧道环境监测系统的联动方式，根据实际工况确定风机的启动和配置方案；
步骤(9)、形成报告：根据分析结果及各专业的要求，提供电力隧道通风方案研究报告，为确定方案合理性和优化方案提供技术支持和参考。
2.根据权利要求1所述的一种用于电力隧道的通风系统风机配置方法，其特征在于，所述步骤(2)中的边界条件包括：项目围护结构的热工性能及表面属性，项目设计状态下的设备负荷及发热量以及特殊边界条件，所述特殊边界条件包括项目设计状态下的室内设计温度、室外设计温度、送风温度、送风口大小及送风速度。
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