CN117346593A - 一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法 - Google Patents

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CN117346593A CN202311512708.0A CN202311512708A CN117346593A CN 117346593 A CN117346593 A CN 117346593A CN 202311512708 A CN202311512708 A CN 202311512708A CN 117346593 A CN117346593 A CN 117346593A
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荆涛
李明涛
万超
刘春晓
孙新峰
刘杜伟
李高潮
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Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
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Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
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Abstract

本发明涉及空冷机组节能降耗技术领域，公开了一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法，包括：获取待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度和环境风速；当处于无风或微风条件下，获取待测间冷塔中各个扇段的出水温度、出风温度及循环水流量；根据获取的数据，计算各个扇段的散热系数；选取散热系数最小的两个扇段，分别调整其门开度；计算门开度调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第三预设数值时，各扇段流量调节门与换热能力相匹配。当不处于无风或微风条件下，判别迎风面与侧风面，调整侧风面扇段循环水调门开度，使各扇段流量调节与环境风向风速相匹配。提高间冷塔运行效能。

Description

一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法
技术领域
本发明涉及空冷机组节能降耗技术领域，具体涉及一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法。
背景技术
电站空冷技术发展为我国北方地区富煤缺水的问题提供了有效的解决方案，与传统水冷塔技术相比较，间接空冷技术表现出突出的节水优势。在我国北方间接空冷技术得到了广泛的应用，间冷塔散热器暴露在环境之中，受脏污影响较为严重，且间冷塔面积庞大，各列散热器散热系数亦有所不同。一方面，由于各扇段循环水流量不同，有可能存在散热能力强的扇段进入循环水较少，散热能力差的列进入循环水较少的情况；另一方面，环境风对间冷塔各扇段的换热能力有着巨大的影响，迎风面换热能力增强，侧面换热能力下降严重，若分配流量相同，或者迎风面分配流量较小，则明显对间冷塔整体经济运行不利。因此，亟需一种计算方法通过调节间冷塔扇段流量，使其与扇段换热能力相匹配。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法，以解决通过调节间冷塔扇段流量，使其与扇段换热能力相匹配的问题。
第一方面，本发明提供了一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法，所述方法包括：
步骤1：获取待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度和环境风速；
步骤2：当处于无风或微风条件下，获取待测间冷塔中各个扇段的出水温度、出风温度及循环水流量；
步骤3：根据待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度、出水温度、出风温度及循环水流量，计算各个扇段的散热系数；
步骤4：根据散热系数调整第一扇段的门开度为第一预设数值，第二扇段的门开度为第二预设数值，其中，第一扇段和第二扇段为散热系数最小的两个扇段；
步骤5：计算门开度调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第三预设数值时，各扇段流量调节门与换热能力相匹配。
本发明提供的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法，通过调节间冷塔扇段流量，使其与扇段换热能力相匹配，提高间冷塔运行效能，达到节能减排的目的。
在一种可选的实施方式中，当温差不小于第三预设数值时，返回步骤2重新采集，直至温差小于第三预设数值。
在一种可选的实施方式中，计算各个扇段的散热系数的步骤，包括：
计算水侧的目标扇段i的散热量；
用散热系数计算目标扇段i的散热量；
当水侧获得的目标扇段i的散热量与用散热系数计算目标扇段i的散热量相等时，计算目标扇段i的散热系数。
在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算水侧的目标扇段i的散热量：
Q1i＝ρwcpw qi(tw2i-tw1i)
其中，tw1i表示间冷塔第i扇段进水温度，tw2i表示间冷塔第i扇段出水温度，qi表示间冷塔第i扇段循环水流量，ρw表示水密度，cpw表示水定压比热容。
在一种可选的实施方式中，通过以下公式用散热系数计算第i扇段散热量：
Q2i＝kiAΔtm
其中，ki表示第i列空冷散热器散热系数，A表示间冷塔目标扇段i的散热面积，Δtm表示对数换热温差。
在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算对数换热温差：
其中，ta1i表示第i扇段间冷塔进风温度，ta2i表示第i扇段间冷塔出风温度。
在一种可选的实施方式中，当水侧获得的目标扇段i的散热量与用散热系数计算目标扇段i的散热量相等时，通过以下公式计算目标扇段i的散热系数：
在一种可选的实施方式中，当不处于无风或微风条件下时，根据扇段水温分布判别迎风面与侧风面，调整侧风面扇段循环水调门开度，计算调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第四预设数值时，各扇段流量调节与环境风向风速相匹配。
第二方面，本发明提供了一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度和环境风速；
第二获取模块，用于当处于无风或微风条件下，获取待测间冷塔中各个扇段的出水温度、出风温度及循环水流量；
第一计算模块，用于根据待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度、出水温度、出风温度及循环水流量，计算各个扇段的散热系数；
调整模块，用于根据散热系数调整第一扇段的门开度为第一预设数值，第二扇段的门开度为第二预设数值，其中，第一扇段和第二扇段为散热系数最小的两个扇段；
第二计算模块，用于计算门开度调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第三预设数值时，各扇段流量调节门与换热能力相匹配。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的另一环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的扇段示意图；
图4是根据本发明实施例的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配装置的结构框图；
图5是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例，实时获得间冷塔各扇段散热系数以及环境风速，通过调节间冷塔扇段流量，使其与扇段换热能力相匹配，提高间冷塔运行效能，达到节能减排的目的。
根据本发明实施例，提供了一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法，可用于上述的移动终端，如手机、平板电脑等，图1是根据本发明实施例的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，获取待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度和环境风速。
在本发明实施例中，根据获取的数据选取相应的获取工具及获取位置，获取手段及获取位置在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。
步骤S102，当处于无风或微风条件下，获取待测间冷塔中各个扇段的出水温度、出风温度及循环水流量。
在一具体实施例中，当环境风速小于等于4m/s时，为微风状态，当处于无风或微风条件下，测试出风温度需要布置出风温度测点，温度测点布置在各扇段对应的散热器出风侧(塔内)，每片管束沿着管束竖直方向布置6个测点，每片翅片管布置3列，每片管束总计18个测点，每个扇区包含n片翅片管，则每个扇区共18n个温度出风测点，第i个扇区出风温度平均值
目标扇段i的进水温度tw1i与扇段出水温度tw2i一般都已具备，此时需要增加各扇段循环水流量测点，未减少管内部件，可使用管外接触的电磁流量计，测量第i扇段循环水流量qi。
在主管处根据扇段数量分成若干支管段，每一支管对应一个扇段，在每个循环水进水支管上安装1只电动调节门，通过调节开度，从而控制各扇段循环水流量，电动调节门开度0-100％可调。安装位置在循环水支管原有温度压力测点之后。
步骤S103，根据待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度、出水温度、出风温度及循环水流量，计算各个扇段的散热系数。
在本发明实施例中，通过以下公式计算水侧的目标扇段i的散热量：
Q1i＝ρwcpw qi(tw2i-tw1i)
其中，tw1i表示间冷塔第i扇段进水温度，为实际测量值。tw2i表示间冷塔第i扇段出水温度，为实际测量值。qi表示间冷塔第i扇段循环水流量，为实际测量值。ρw表示水密度，在水温变化区间有限的条件下，可认为常数，取990kg/m3。cpw表示水定压比热容，在间冷塔工作温度内可认为常数，取4.18kJ/(kg·℃)。
在本发明实施例中，通过以下公式用散热系数计算第i扇段散热量：
Q2i＝kiAΔtm
其中，ki表示第i列空冷散热器散热系数，A表示间冷塔目标扇段i的散热面积，Δtm表示对数换热温差。
通过以下公式计算对数换热温差：
其中，ta1i表示第i扇段间冷塔进风温度，为实际测量值。ta2i表示第i扇段间冷塔出风温度，为实际测量值，为步骤2中的第i个扇区出风温度平均值。
在本发明实施例中，当水侧获得的目标扇段i的散热量与用散热系数计算目标扇段i的散热量相等时，通过以下公式计算目标扇段i的散热系数：
由此获得第1扇段到第n扇段的散热系数k1，k2，...，kn。
步骤S104，根据散热系数调整第一扇段的门开度为第一预设数值，第二扇段的门开度为第二预设数值，其中，第一扇段和第二扇段为散热系数最小的两个扇段。
在本发明实施例中，第一预设数值、第二预设数值在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。
在一具体实施例中，排列第1扇段到第m扇段的散热系数k1，k2，...，km。假设散热系数由小到大为kc1，kc2，kc3...。选择散热系数最小的两个扇段，减小c1列调整门开度2％，减小c2列调整门开度1％。
步骤S105，计算门开度调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第三预设数值时，各扇段流量调节门与换热能力相匹配。
在本发明实施例中，第三预设数值在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。
在一具体实施例中，调整门开度后，观察各扇段出风温度偏差，若各扇段出风温度与出风温度平均值ta2的温差：Δta2i＝ta2i-ta2，若温差小于0.3℃则各扇段流量调节门与换热能力相匹配。若温差不小于0.3℃，则返回步骤2重新采集数据，直至温差小于0.3℃。
本实施例提供的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法，实时获得间冷塔各扇段散热系数以及环境风速，通过调节间冷塔扇段流量，使其与扇段换热能力相匹配，提高间冷塔运行效能，达到节能减排的目的，本发明实施例提供的方法可满足工程所需。
在本发明实施例中，当不处于无风或微风条件下时，根据扇段水温分布判别迎风面与侧风面，调整侧风面扇段循环水调门开度，计算调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第四预设数值时，各扇段流量调节与环境风向风速相匹配。第四预设数值在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。
如图2所示，本发明实施例提供的方法还包括：在大风工况下，即环境风速大于4m/s时，此时风向对应如下：迎风面扇段记做Fb，迎风面两侧靠近迎风面扇段记做：Fb+1、Fb-1。迎风面两侧的扇段，即受环境风影响最大的4个扇段(即为侧风面)，标记为：Fb+2；Fb-2、Fb+3、Fb-3；若b+j>m，则编号变为b+j-m。若b-j≤0，则编号变为b-j+m。
j＝1,2,3，m为扇段数量。受环境风影响最大的4个扇段的门开度调整如下：Fb+2扇段：调整门开度减小4％；F b-2扇段；调整门开度减小4％；Fb+3扇段：调整门开度减小4％；Fb-3扇段：调整门开度减小4％，门开度的调整值在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。观察各扇段出风温度偏差，若各扇段出风温度与出风温度平均值ta2的温差：Δta2i＝ta2i-ta2，若温差小于2℃，继续观察风速，若风速小于等于4m/s时，则所有循环水调节门开度恢复为100％，并转入微风工况运算。若相差2℃，则重复上述计算以及步骤。
如图3所示，扇段数量为10，m＝10；迎风正面为第8扇段，则b＝8，迎风面两侧靠近迎风面扇段为：F7、F9。迎风面两侧的扇段，即受环境风影响最大的4个扇段，则为：F6、F10、F5、F1。
在本实施例中还提供了一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配装置，如图4所示，包括：
第一获取模块401，用于获取待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度和环境风速；
第二获取模块402，用于当处于无风或微风条件下，获取待测间冷塔中各个扇段的出水温度、出风温度及循环水流量；
第一计算模块403，用于根据待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度、出水温度、出风温度及循环水流量，计算各个扇段的散热系数；
调整模块404，用于根据散热系数调整第一扇段的门开度为第一预设数值，第二扇段的门开度为第二预设数值，其中，第一扇段和第二扇段为散热系数最小的两个扇段；
第二计算模块405，用于计算门开度调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第三预设数值时，各扇段流量调节门与换热能力相匹配。
本实施例中的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图4所示的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配装置。
请参阅图5，图5是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图5所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图5中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，所述存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使所述至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：获取待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度和环境风速；
步骤2：当处于无风或微风条件下，获取待测间冷塔中各个扇段的出水温度、出风温度及循环水流量；
步骤3：根据待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度、出水温度、出风温度及循环水流量，计算各个扇段的散热系数；
步骤4：根据散热系数调整第一扇段的门开度为第一预设数值，第二扇段的门开度为第二预设数值，其中，第一扇段和第二扇段为散热系数最小的两个扇段；
步骤5：计算门开度调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第三预设数值时，各扇段流量调节门与换热能力相匹配。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当温差不小于第三预设数值时，返回步骤2重新采集，直至温差小于第三预设数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算各个扇段的散热系数的步骤，包括：
计算水侧的目标扇段i的散热量；
用散热系数计算目标扇段i的散热量；
当水侧获得的目标扇段i的散热量与用散热系数计算目标扇段i的散热量相等时，计算目标扇段i的散热系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算水侧的目标扇段i的散热量：
Q1i＝ρwcpw qi(tw2i-tw1i)
其中，tw1i表示间冷塔第i扇段进水温度，tw2i表示间冷塔第i扇段出水温度，qi表示间冷塔第i扇段循环水流量，ρw表示水密度，cpw表示水定压比热容。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式用散热系数计算第i扇段散热量：
Q2i＝kiAΔtm
其中，ki表示第i列空冷散热器散热系数，A表示间冷塔目标扇段i的散热面积，Δtm表示对数换热温差。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算对数换热温差：
其中，ta1i表示第i扇段间冷塔进风温度，ta2i表示第i扇段间冷塔出风温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当水侧获得的目标扇段i的散热量与用散热系数计算目标扇段i的散热量相等时，通过以下公式计算目标扇段i的散热系数：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当不处于无风或微风条件下时，根据扇段水温分布判别迎风面与侧风面，调整侧风面扇段循环水调门开度，计算调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第四预设数值时，各扇段流量调节与环境风向风速相匹配。
9.一种环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度和环境风速；
第二获取模块，用于当处于无风或微风条件下，获取待测间冷塔中各个扇段的出水温度、出风温度及循环水流量；
第一计算模块，用于根据待测间冷塔中各个扇段的进水温度、进风温度、出水温度、出风温度及循环水流量，计算各个扇段的散热系数；
调整模块，用于根据散热系数调整第一扇段的门开度为第一预设数值，第二扇段的门开度为第二预设数值，其中，第一扇段和第二扇段为散热系数最小的两个扇段；
第二计算模块，用于计算门开度调整后各个扇段的出风温度与出风温度平均值的温差，当温差小于第三预设数值时，各扇段流量调节门与换热能力相匹配。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至8中任一项所述的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至8中任一项所述的环境风下间冷塔扇段流量与换热能力匹配方法。
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