CN112484560B - 一种工业循环水的节水优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种工业循环水的节水优化方法及系统，包括建立水质最大浓缩倍数模型N_max；建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率‑风量模型F_n‑V、循环水泵频率‑流量模型P_n‑V；利用冷却塔群热力学模型C_Tower计算得到冷却塔群的出口温度与供水温度并修正；根据冷却塔群风机频率‑风量模型F_n‑V计算所需风量以及塔群风机所需的频率，并调整塔群风机至该频率下运行；根据最小循环水量模型R_min确定循环水系统的最小循环水量；根据循环水泵的频率‑流量模型P_n‑V确定循环水泵的频率，并调整循环水泵至该频率下运行；根据所处的区间进行水位调节。本发明对水质浓缩倍数优化、循环水量优化达到节水目的。

Description

一种工业循环水的节水优化方法及系统

技术领域

本发明涉及工业循环水领域，尤其涉及一种工业循环水的节水优化方法及系统，具体应用于工业敞开式循环水系统，可应用于机械通风冷却水系统和自然通风冷却水系统。

背景技术

工业生产中，一般采用循环水将多余的热量从设备转移至大气环境。因此工业循环冷却水系统是工业生产中主工艺生产的生命线，具有系统复杂、下游用户多、水量大、循环水介质种类众多等特点，对维护设备正常运行和保障安全生产至关重要。目前，我国工业用水大户主要集中在火力发电、冶金、纺织、石油化工、造纸五大行业。大量工业用水的耗用以及废水的排放，使得我国水资源压力日益增大。

在我国现行的工业循环水系统内，仍存在着浓缩倍数低、新鲜补水量大、药剂费用高、循环水泵与风机耗电量大、水质难掌控、结垢腐蚀严重等特点。为此，如何有效地提高浓缩倍数、降低新鲜水补水量、节约电耗是工业循环水系统工作者不断探索的目标方向。

申请号为201510049980.9的中国发明专利公开了一种工业循环水系统的优化方法，包括以下步骤：(1)建立各子系统的水量优化；(2)对各子系统内的设备进行压力优化；(3)在前两步的基础上进行系统节电优化。此方法主要考虑了节电优化，未对新鲜补水量进行优化。

申请号为201821482150.0的中国发明专利公开了一种基于水平衡的火电厂水资源优化利用系统，循环水系统依次通过混凝沉淀池、过滤装置、纳滤装置及反渗透装置后返回循环水系统，该系统可节约新鲜补水量，但是需要新建构筑物，新增水处理设备，投资巨大。

目前尚无工业循环水系统内基于目前运行水质，以系统优化手段提高循环水浓缩倍数、建立优化模型降低循环水量来节约新鲜补水的公开发明专利。现行循环水系统内的水质结垢与腐蚀倾向模型大多以雷兹纳稳定指数法、碳酸钙饱和指数法为主，尚无针对同一药剂体系内循环水各控制离子的最大浓缩倍数进行优化的方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种工业循环水的节水优化方法及系统。

一种工业循环水的节水优化方法，应用于工业循环水系统，包括：

获取工业循环水系统中同一药剂体系的合格水质的历史分析数据，并基于历史分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max；

针对历史分析数据通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算得到历史水质情况下的水质最大浓缩倍数并进行区间划分；

建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V、循环水泵频率-流量模型Pn-V；

获取工业循环水系统中当前工艺设备运行状况，确定冷却负荷；利用冷却塔群热力学模型C_Tower计算得到冷却塔群的出口温度与供水温度并修正，同时计算得到循环水的实时蒸发速率E_v；根据冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V计算所需风量以及塔群风机所需的频率，并调整塔群风机至该频率下运行；根据最小循环水量模型R_min确定循环水系统的最小循环水量；根据循环水泵的频率—流量模型P_n-V确定循环水泵的频率，并调整循环水泵至该频率下运行；

获取当前工业循环水系统中的实时水质分析数据并通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算当前连续几个循环周期时间内的最大浓缩倍数处于的相应区间，并根据所处的区间进行水位调节。

优选的，所述基于分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max包括：

建立最大浓缩倍数N_max浓缩倍数的系数矩阵D：

其中，k_i(i＝1，2……52)表示水质指标浓度的校正系数；N表示当前浓缩倍数；Fe³⁺表示Fe³⁺浓度；Calc表示钙硬度；Elc表示电导率；Cl^-表示Cl^-浓度；Mglc表示镁硬度；SiO₂表示SiO₂浓度；TDS表示当前TDS浓度；SO₄ ^2-表示当前SO₄ ^2-浓度；COD表示COD浓度；TP表示总磷浓度；TOP表示总有机磷浓度；IP表示无机总磷浓度；K⁺、Zn²⁺、NH₄ ⁺分别表示钾离子、锌离子、氨氮浓度；M、P分别表示M碱度和P碱度；

建立最大浓缩倍数模型N_max：

其中，j_i(i＝1，2，3)表示药剂浓度的校正系数，分别为阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂；D表示系数矩阵；Con_水质表示循环水水质指标浓度；Con_药剂表示循环水药剂浓度；V_总表示循环水系统总容积。

优选的，所述建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower包括：

建立冷却塔群热力学模型C_Tower：

其中，t₁、t₂分别表示进、出塔水温；Cw表示循环水的比热；It”表示温度t下的饱和焓值，I_θ表示空气温度为θ时的湿空气焓；A、m为常数；λ为气水比。

优选的，所述建立工业循环水系统的最小循环水量模型R_min包括：

建立最小循环水量模型R_min：

其中，v_i表示第i台换热器的流速；S_i表示换热管截面积；R_{循环水量i}表示第i台换热器的循环水流量；t_回i、t_供i分别表示第i台换热器出口处循环水温度与进口处循环水温度；△t_1i、△t_2i分别表示第i台换热器允许的冷却水侧最小换热端差与最大换热端差；R_循环水量表示循环水流量总流量；t_回、t_供分别表示循环水回水温度与循环水供水温度。

优选的，所述建立工业循环水系统的冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V包括：

建立冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V：

其中，G_风机i表示第i台冷却风机的风量；a_1i、a_2i、a_3i表示第i台冷却风机的拟合系数；n_i为第i台风机的频率。

优选的，所述建立工业循环水系统的循环水泵频率-流量模型Pn-V包括：

建立循环水泵频率-流量模型Pn-V：

其中，V_水泵i表示第i台循环水泵的流量；b_1i、b_2i、b_3i表示第i台循环水泵的拟合系数；η_i为第i台循环水泵的频率。

优选的，所述根据所处的区间进行水位调节包括：

当连续若干个循环周期时间处于最大浓缩倍数排水区时，打开系统排水阀、排水泵进行排水，当冷却池液位低于预设值时打开补水阀进行系统补水。

优选的，所述根据所处的区间进行水位调节还包括：

当连续若干个循环周期时间内的水质指标低于最大浓缩倍数排水区时，关闭排水阀继续补水，并根据蒸发速率E_v、排水量计算理论补水量，同时计算理论系统补水量指标，当冷却池液位达到预设高度时关闭补水阀，并计算实际系统补水量指标，对两个指标进行评价。

优选的，所述的理论补水量指标、实际补水量指标采用下式进行计算：

理论补水量指标＝V_{理论补水量}/V_{循环水流量}

实际补水量指标＝V实际补水量/V循环水流量

V_{理论补水量}代表某时间段内系统的理论补水量；V_{循环水流量}代表某时间段内系统的循环水平均流量与时间的乘积；V_{实际补水量}代表某时间段内系统的理论补水量。

一种工业循环水的节水优化系统，包括：

第一模型建立模块，用于获取工业循环水系统中同一药剂体系的合格水质的历史分析数据，并基于历史分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max；

区间划分模块，用于针对历史分析数据通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算得到历史水质情况下的水质最大浓缩倍数并进行区间划分；

第二模型建立模块，用于建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V、循环水泵频率-流量模型Pn-V；

第一控制模块，用于获取工业循环水系统中当前工艺设备运行状况，确定冷却负荷；利用冷却塔群热力学模型C_Tower计算得到冷却塔群的出口温度与供水温度并修正，同时计算得到循环水的实时蒸发速率E_v；根据冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V计算所需风量以及塔群风机所需的频率，并调整塔群风机至该频率下运行；根据最小循环水量模型R_min确定循环水系统的最小循环水量；根据循环水泵的频率—流量模型P_n-V确定循环水泵的频率，并调整循环水泵至该频率下运行；

第二控制模块，用于获取当前工业循环水系统中的实时水质分析数据并通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算当前连续几个循环周期时间内的最大浓缩倍数处于的相应区间，并根据所处的区间进行水位调节。

通过使用本发明，可以实现以下效果：通过建立水质最大浓缩倍数模型N_max、工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V、循环水泵频率-流量模型Pn-V对水质浓缩倍数优化、循环水量优化达到节水目的，在节水的同时降低了冷却塔群风机与循环水泵的电耗，实现了循环水系统较高水平的管理。不需要投入价格高昂的水处理设备，无需增加额外的场地空间，克服人工经验判断、操作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例中一种工业循环水系统的示意结构图；

图2是本发明实施例一种工业循环水的节水优化方法的示意流程图；

图3是本发明实施例一种工业循环水的节水优化系统的模块连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，工业循环水系统包括现场设备、数据采集设备、信息集成平台。现场设备包括循环水系统设备、执行机构与计算机服务器。数据采集设备包括环境参数采集设备与水质实时分析采集设备，其中环境采集设备包括大气压力P、温度T、相对湿度RH、冷却塔群进出口空气湿度H₁、H₂传感器等；水质实时采集设备包括电导率ELC、冷却池温度传感器t、冷却塔群进、出水温度t₁、t₂、冷却水回水温度t_回、总溶解固体TDS₁、pH、浊度仪等。信息集成平台包括实时数据展示、化验分析数据展示、用户交互界面等。

基于上述系统，本发明实施例提出一种工业循环水的节水优化方法，如图2所示，包括以下步骤：

S1：获取工业循环水系统中同一药剂体系的合格水质的历史分析数据，并基于历史分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max。

从循环水运行的水质历史分析数据库中，筛选出同一药剂体系的合格水质的循环水、新鲜补水、排水水质分析数据。同时对得到的历史分析数据进行处理，结合该循环水系统所在行业的现场水质操作指标、《工业循环冷却水处理设计规范GB/T 50050-2017》等水质控制要求，建立该工业循环水水质最大浓缩倍数模型N_max。对目前系统内获取到的实时水质分析数据进行模型更新，并计算出当前水质情况下的水质最大浓缩倍数。应当指出，当前系统内投加的药剂类型、使用量与历史运行时保持一致。所述的同一药剂体系指同样的阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、加酸剂。

基于分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max如下：

建立最大浓缩倍数N_max浓缩倍数的系数矩阵D：

其中，k_i(i＝1，2……52)表示水质指标浓度的校正系数；N表示当前浓缩倍数；Fe³⁺表示Fe³⁺浓度；Calc表示钙硬度；Elc表示电导率；Cl^-表示Cl^-浓度；Mglc表示镁硬度；SiO₂表示SiO₂浓度；TDS表示当前TDS浓度；SO₄ ^2-表示当前SO₄ ^2-浓度；COD表示COD浓度；TP表示总磷浓度；TOP表示总有机磷浓度；IP表示无机总磷浓度；K⁺、Zn²⁺、NH₄ ⁺分别表示钾离子、锌离子、氨氮浓度；M、P分别表示M碱度和P碱度；

建立最大浓缩倍数模型N_max：

其中，j_i(i＝1，2，3)表示药剂浓度的校正系数，分别为阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂；D表示系数矩阵；Con_水质表示循环水水质指标浓度；Con_药剂表示循环水药剂浓度；V_总表示循环水系统总容积。

S2：针对历史分析数据通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算得到历史水质情况下的水质最大浓缩倍数并进行区间划分。

其中，浓缩倍数的计算方法是通过取水质进行各项离子检测，同时结合TDS、电导率等在线分析仪表，综合得出浓缩倍数。水质各项离子检测包含：氯离子Cl^-、钾离子K⁺、钠离子Na⁺、总溶解固体TDS中的一种或几种的组合。

具体划分为水优区、历史平均水平区、水质良好区、N_max预警区、N_max排水区。

水优区为浓缩倍数低于历史平均浓缩倍数-0.2，其数学表达式为：

水优区＜N_ave-0.2

式中，N_ave表示历史平均浓缩倍数。

所述的历史平均水平区为浓缩倍数为介于历史平均浓缩倍数±0.2，其数学表达式为：

N_ave-0.2≤历史平均水平区≤N_ave+0.2

式中，N_ave表示历史平均浓缩倍数。

所述的水质良好区为介于历史平均浓缩倍数+0.2和最大浓缩倍数-0.4之间，其数学表达式为：

N_ave+0.2＜水质良好区＜N_max-0.4

式中，N_ave表示了历史平均浓缩倍数，N_max表示了最大浓缩倍数。

所述的N_max预警区为当前水质可达到的最大浓缩倍数-0.4，其数学表达式为：

N_max-0.4≤N_max预警区＜N_max

式中，N_max表示了最大浓缩倍数。

所述的N_max排水区为当前水质可达到的最大浓缩倍数，其数学表达式为：

N_max排水区≥N_max。

式中，N_max表示了最大浓缩倍数。

S3：建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V、循环水泵频率-流量模型Pn-V。

冷却塔群热力学模型C_Tower采用麦克尔焓差法、热力学衡算法、冷量换算风量法中的一种或多种的组合。所述的几种方法分述如下。

1)麦克尔焓差法采用下式进行建模计算：

式中：等式左边t₁、t₂分别表示进出塔水温；C_w表示循环水的比热，取4.1868kJ/kg·℃；I_t”表示温度t下的饱和焓值，I_θ表示空气温度为θ时的湿空气焓。空气焓值采用下式进行计算：

I＝(1.01+1.88×H)×t+2492×H

H为空气湿度；t为空气干球温度。

等式右边A、m为常数，与冷却塔塔类型、尺寸、填料类型、高度、排列方式、材料有关；λ为气水比，λ的计算采用下式进行计算：

V_m为进塔风速；F_m为淋水面积；ρ为进口空气密度；Q为冷却水量。

ρ的计算方法采用下式进行计算：

P为当前大气压力；T_gq为当前干球的热力学温度，K；

为当前相对湿度；P_gq为干球温度对应的饱和蒸汽压力；P_gq可按下式计算：

P_gq＝10^{33.590624-3142.305/T-8.2logT+0.0024804T}/1000

式中T为当前热力学温度。

2)热力学衡算法采用下式进行建模计算：

E×Q_p×1000+G(I₂-I₁)＝(W-0.5×E)×1000×4.1868×(t₁-t₂)

E为蒸发水量，计算采用下面方法的一种或两种的组合：

①E＝(0.001-2×10^-7×t²+2×10^-5×t×(t₁-t₂)×R

②

R表示循环水量；t为空气干球温度；t₁、t₂分别表示进出塔水温；H₁、H₂分别表示进出塔空气湿度；ti₁、ti₂分别为时间1至时间2；G为空气流量。

Qp表示汽化潜热，计算按下式进行计算：

Qp＝2502.1-2.438×(t₁+t₂)/2

t₁、t₂分别表示进出塔水温。

3)冷量换算风量法采用下式进行建模计算：

G＝R×1000×4.187×(t₁-t₂)/ρ/(I₂-I₁)

式中R表示循环水量；t₁、t₂分别表示进出塔水温；I₁、I₂分别表示进出塔湿空气焓值；ρ表示进口空气密度。

建立最小循环水量模型R_min：

其中，v_i表示第i台换热器的流速；S_i表示换热管截面积；R_{循环水量i}表示第i台换热器的循环水流量；t_回i、t_供i分别表示第i台换热器出口处循环水温度与进口处循环水温度；△t_1i、△t_2i分别表示第i台换热器允许的冷却水侧最小换热端差与最大换热端差；R_循环水量表示循环水流量总流量；t_回、t_供分别表示循环水回水温度与循环水供水温度。

建立冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V：

其中，G_风机i表示第i台冷却风机的风量；a_1i、a_2i、a_3i表示第i台冷却风机的拟合系数；n_i为第i台风机的频率。

建立循环水泵频率-流量模型Pn-V：

其中，V_水泵i表示第i台循环水泵的流量；b_1i、b_2i、b_3i表示第i台循环水泵的拟合系数；η_i为第i台循环水泵的频率。

S4：获取工业循环水系统中当前工艺设备运行状况，确定冷却负荷；利用冷却塔群热力学模型C_Tower计算得到冷却塔群的出口温度与供水温度并修正，同时计算得到循环水的实时蒸发速率E_v；根据冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V计算所需风量以及塔群风机所需的频率，并调整塔群风机至该频率下运行；根据最小循环水量模型R_min确定循环水系统的最小循环水量；根据循环水泵的频率—流量模型P_n-V确定循环水泵的频率，并调整循环水泵至该频率下运行。

S5：获取当前工业循环水系统中的实时水质分析数据并通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算当前连续几个循环周期时间内的最大浓缩倍数处于的相应区间，并根据所处的区间进行水位调节。

大气环境参数，包含大气温度、压力、相对湿度、湿含量中的一种或几种的组合。循环水循环周期时间t_周采用下式进行计算：

t_周＝(V_总-V₁)/R×60

式中t_周表示循环水循环周期时间；系统内V_总表示循环水系统的总容积；V₁表示冷却水池的容积量；R表示循环水流量。

当连续若干个循环周期时间处于最大浓缩倍数排水区时，打开系统排水阀、排水泵进行排水，当冷却池液位低于预设值时打开补水阀进行系统补水；当连续若干个循环周期时间内的水质指标低于最大浓缩倍数排水区时，关闭排水阀继续补水，并根据蒸发速率E_v、排水量计算理论补水量，同时计算理论系统补水量指标，当冷却池液位达到预设高度时关闭补水阀，并计算实际系统补水量指标，对两个指标进行评价。

其中，理论补水量按下式进行计算：

理论补水量＝蒸发损失量+排水量+旁滤损失量

式中，E_v代表循环水实时蒸发速率；a、b代表从时间a至时间b；V_排代表实时排数速率；R代表循环水的循环水量；k为比例系数，取值范围为0～0.5。

所述的理论补水量指标、实际补水量指标采用下式进行计算：

理论补水量指标＝V_{理论补水量}/V_{循环水流量}

实际补水量指标＝V实际补水量/V循环水流量

V_{理论补水量}代表某时间段内系统的理论补水量；V_{循环水流量}代表某时间段内系统的循环水平均流量与时间的乘积；V_{实际补水量}代表某时间段内系统的理论补水量。

所述的对两个指标进行评价，具体方法是：如果理论、实际补水量指标均小于1.2％，认为循环水系统补水管控较优；如果理论、实际补水量均大于2％，认为循环水系统补水管控一般；如果理论、实际补水量均在1.2～2％，认为循环水系统补水管控良好。如果(实际补水量-理论补水量)/理论补水量大于15％，认为系统内有较大泄漏，需要及时对系统内的泄漏点进行检查。

本发明的目的是为了克服工业循环水系统内浓缩倍数低、新鲜补水量大、循环水泵与风机耗电量大、水质难掌控、结垢腐蚀严重等难题。提出了一种工业循环水的节水优化方法，达到节水节电的目的，并通过系统执行设备进行执行，实现了优化与执行的闭环，具有较高的经济和工业效益。

本发明与现有技术相比具有以下优点与效果：工业循环水系统因其浓缩倍数低、新鲜水补水量大，电耗高，使其运行能耗高。而用此优化方法及系统，可有效提高循环水浓缩倍数，节约新鲜补水量，同时将优化结果传递给执行设备，降低冷却塔群风机、循环水泵电耗，实现了节水节电，具有很高的经济和工业效益。

与现有技术对比，本发明通过水质浓缩倍数优化、循环水量优化达到节水目的，在节水的同时降低了冷却塔群风机与循环水泵的电耗，实现了循环水系统较高水平的管理。不需要投入价格高昂的水处理设备，无需增加额外的场地空间，克服人工经验判断、操作。

在系统方面，本发明系统实施例还提供一种工业循环水的节水优化系统，可执行本发明方法实施例所提供一种工业循环水的节水优化方法，具备执行方法相应的功能模块及有益效果。

本发明系统实施例提出一种工业循环水的节水优化系统，如图3所示，包括：

第一模型建立模块，用于获取工业循环水系统中同一药剂体系的合格水质的历史分析数据，并基于历史分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max；

区间划分模块，用于针对历史分析数据通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算得到历史水质情况下的水质最大浓缩倍数并进行区间划分；

第二模型建立模块，用于建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V、循环水泵频率-流量模型Pn-V；

第一控制模块，用于获取工业循环水系统中当前工艺设备运行状况，确定冷却负荷；利用冷却塔群热力学模型C_Tower计算得到冷却塔群的出口温度与供水温度并修正，同时计算得到循环水的实时蒸发速率E_v；根据冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V计算所需风量以及塔群风机所需的频率，并调整塔群风机至该频率下运行；根据最小循环水量模型R_min确定循环水系统的最小循环水量；根据循环水泵的频率—流量模型P_n-V确定循环水泵的频率，并调整循环水泵至该频率下运行；

第二控制模块，用于获取当前工业循环水系统中的实时水质分析数据并通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算当前连续几个循环周期时间内的最大浓缩倍数处于的相应区间，并根据所处的区间进行水位调节。

需要说明的是，系统实施例中的各模块的实现方法及有益效果均在方法实施例中描述，因此不再赘述。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种工业循环水的节水优化方法，应用于工业循环水系统，其特征在于，包括：

获取工业循环水系统中同一药剂体系的合格水质的历史分析数据，并基于历史分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max；

针对历史分析数据通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算得到历史水质情况下的水质最大浓缩倍数并进行区间划分；

建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V、循环水泵频率-流量模型Pn-V；

获取工业循环水系统中当前工艺设备运行状况，确定冷却负荷；利用冷却塔群热力学模型C_Tower计算得到冷却塔群的出口温度与供水温度并修正，同时计算得到循环水的实时蒸发速率E_v；根据冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V计算所需风量以及塔群风机所需的频率，并调整塔群风机至该频率下运行；根据最小循环水量模型R_min确定循环水系统的最小循环水量；根据循环水泵的频率—流量模型P_n-V确定循环水泵的频率，并调整循环水泵至该频率下运行；

获取当前工业循环水系统中的实时水质分析数据并通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算当前连续几个循环周期时间内的最大浓缩倍数处于的相应区间，并根据所处的区间进行水位调节。

2.根据权利要求1所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述基于分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max包括：

建立最大浓缩倍数N_max浓缩倍数的系数矩阵D：

其中，ki（i=0，1，2……52）表示水质指标浓度的校正系数；N表示当前浓缩倍数；Fe³⁺表示Fe³⁺浓度；Calc表示钙硬度；Elc表示电导率；Cl^-表示Cl^-浓度；Mglc表示镁硬度；SiO₂表示SiO₂浓度；TDS表示当前TDS浓度；SO₄ ^2-表示当前SO₄ ^2-浓度；COD表示COD浓度；TP表示总磷浓度；TOP表示总有机磷浓度；IP表示无机总磷浓度；K⁺、Zn²⁺、NH₄ ⁺分别表示钾离子、锌离子、氨氮浓度；M、P分别表示M碱度和P碱度；ClO^-表示次氯酸根；

建立最大浓缩倍数模型N_max：

其中， j_i（i=1，2，3）表示药剂浓度的校正系数，分别为阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂；D表示系数矩阵；Con_水质表示循环水水质指标浓度；Con_药剂表示循环水药剂浓度；V_总表示循环水系统总容积。

3.根据权利要求1所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower包括：

建立冷却塔群热力学模型C_Tower：

其中，t₁、t₂分别表示进、出塔水温；Cw表示循环水的比热；It^’’表示温度t下的饱和焓值，I_θ表示空气温度为θ时的湿空气焓；A、m为常数；λ为气水比。

4.根据权利要求1所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述建立工业循环水系统的最小循环水量模型R_min包括：

建立最小循环水量模型R_min：

其中，v_i表示第i台换热器的流速；S_i表示换热管截面积；R_{循环水量i}表示第i台换热器的循环水流量；t _回 i、t_供i分别表示第i台换热器出口处循环水温度与进口处循环水温度；△t_1i、△t_2i分别表示第i台换热器允许的冷却水侧最小换热端差与最大换热端差；R_循环水量表示循环水流量总流量；t_回、t_供分别表示循环水回水温度与循环水供水温度；t1、t2分别表示进、出塔水温；Cw表示循环水的比热；It’’表示温度t下的饱和空气焓值，R_循环水量表示循环水流量总流量。

5.根据权利要求1所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述建立工业循环水系统的冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V包括：

建立冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V：

其中，G_风机i表示第i台冷却风机的风量；a_1i、a_2i、a_3i表示第i台冷却风机的拟合系数；n_i为第i台风机的频率。

6.根据权利要求1所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述建立工业循环水系统的循环水泵频率-流量模型Pn-V包括：

建立循环水泵频率-流量模型Pn-V：

其中，V_水泵i表示第i台循环水泵的流量；b_1i、b_2i、b_3i表示第i台循环水泵的拟合系数；η_i为第i台循环水泵的频率。

7.根据权利要求1所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述根据所处的区间进行水位调节包括：

当连续若干个循环周期时间处于最大浓缩倍数排水区时，打开系统排水阀、排水泵进行排水，当冷却池液位低于预设值时打开补水阀进行系统补水。

8.根据权利要求1所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述根据所处的区间进行水位调节还包括：

当连续若干个循环周期时间内的水质指标低于最大浓缩倍数排水区时，关闭排水阀继续补水，并根据蒸发速率E_v、排水量计算理论补水量，同时计算理论系统补水量指标，当冷却池液位达到预设高度时关闭补水阀，并计算实际系统补水量指标，对两个指标进行评价。

9.根据权利要求8所述的一种工业循环水的节水优化方法，其特征在于，所述的理论补水量指标、实际补水量指标采用下式进行计算：

理论补水量指标=V_{理论补水量}/V_{循环水流量}

实际补水量指标=V_{实际补水量}/V_{循环水流量}

其中，V_{理论补水量}代表某时间段内系统的理论补水量；V_{循环水流量}代表某时间段内系统的循环水平均流量与时间的乘积；V_{实际补水量}代表某时间段内系统的实际补水量。

10.一种工业循环水的节水优化系统，其特征在于，包括：

第一模型建立模块，用于获取工业循环水系统中同一药剂体系的合格水质的历史分析数据，并基于历史分析数据建立水质最大浓缩倍数模型N_max；

区间划分模块，用于针对历史分析数据通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算得到历史水质情况下的水质最大浓缩倍数并进行区间划分；

第二模型建立模块，用于建立工业循环水系统的冷却塔群热力学模型C_Tower、最小循环水量模型R_min、冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V、循环水泵频率-流量模型Pn-V；

第一控制模块，用于获取工业循环水系统中当前工艺设备运行状况，确定冷却负荷；利用冷却塔群热力学模型C_Tower计算得到冷却塔群的出口温度与供水温度并修正，同时计算得到循环水的实时蒸发速率E_v；根据冷却塔群风机频率-风量模型F_n-V计算所需风量以及塔群风机所需的频率，并调整塔群风机至该频率下运行；根据最小循环水量模型R_min确定循环水系统的最小循环水量；根据循环水泵的频率—流量模型P_n-V确定循环水泵的频率，并调整循环水泵至该频率下运行；

第二控制模块，用于获取当前工业循环水系统中的实时水质分析数据并通过水质最大浓缩倍数模型N_max计算当前连续几个循环周期时间内的最大浓缩倍数处于的相应区间，并根据所处的区间进行水位调节。

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