一种湿式冷却塔智能防冻控制系统的制作方法

1.本发明属于火/核电站湿式冷却塔领域，特别涉及一种湿式冷却塔智能防冻控制系统。


背景技术：

2.在冬季，特别是北方严寒地区，湿式冷却塔冬季运行时存在着不同程度的结冰问题。湿式冷却塔冬季运行过程中，最容易也是最主要的结冰部位为进风口、风筒支柱、淋水填料和填料的支撑梁柱。如不及时采取相应措施，进风口将会结成冰帘，导致进风面积减少，影响湿式冷却塔的冷却效果。除此之外，填料下端部位及支撑梁上结冰，会将支撑梁柱压坏，破坏填料支撑结构。为防止塔内结冰，可在进风口加装挡风板，将进风口大部分面积封闭，留一小部分面积进风，减少湿式冷却塔进风量，提高填料及集水池内的水温，防止湿式冷却塔结冰，在我国东北地区这是一项行之有效的措施。目前电厂湿式冷却塔的防冻装置釆用人工吊挂挡风板，无法及时根据塔外气象参数和机组运行工况精确调节湿式冷却塔运行状况，导致湿式冷却塔无法满足防冻需求或冷却性能下降。因此，需根据环境气象条件和机组运行工况建立湿式冷却塔智能防冻控制系统，保证机组安全经济运行。
3.中国申请专利，申请号201620601509.6，公开了一种湿式冷却塔及其防冻调控系统，包括立设于塔体周围的多块挡风板以及覆盖于各块挡风板之上、且内壁与所述塔体的外壁密封的隔风顶棚；各所述挡风板均可自由旋转，以调节进入到塔体中的空气量。所述防冻调控系统，通过隔风顶棚对塔体侧壁上方形成密封遮挡，同时通过各块挡风板对从侧向进入塔体的空气进行遮挡和调节，当外界气温极低时，可使各挡风板旋转到逐渐封闭侧向空气进入面积的位置，再配合隔风顶棚的作用，对塔体形成进气量控制甚至密封的效果，防止了过冷的环境空气对湿式冷却塔内循环水的影响，避免循环水出现过冷结冰现象。该实用新型专利根据外界环境温度和风速值调节挡风板宽度，依据进出循环水的温差对挡风板宽度进行修正，由于挡风板控制难度较大，不易实现防冻系统自动控制，因此难以保证湿式冷却塔能够在合理工况下运行。本发明通过分析环境气象条件和机组运行工况，判断出塔水温分布及其变化趋势、最低局部水温及其位置，据此对防冻装置百叶窗开度进行实时调节和控制，从而有效防止湿式冷却塔在严寒气象条件下运行时循环水结冰。


技术实现要素：

4.本发明为了克服现在技术尚存在的湿式冷却塔在严寒气象条件下运行时易结冰以及现有挡风板无法及时精确调节控制的问题，提供了一种湿式冷却塔智能防冻控制系统，通过在湿式冷却塔底部人字柱外侧安装挡风板和百叶窗，由防冻控制单元根据实时环境气象条件和机组运行工况智能判断湿式冷却塔出塔水温及其分布规律、最低局部水温及其位置，得到百叶窗调节方式，形成百叶窗调控信号，通过机组控制系统发送至百叶窗执行器，由百叶窗执行器对相应百叶窗的开度进行精确调节，在保证湿式冷却塔防冻性能的同时最大化发挥湿式冷却塔的冷却性能，保证机组运行的经济性。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种湿式冷却塔智能防冻控制系统，包括数据采集系统、防冻控制单元和防冻装置，所述数据采集系统设有环境气象参数传感器和机组控制系统通讯卡，对环境气象参数和机组运行数据进行采集和监测；所述防冻控制单元用于存储监测数据，同时对湿式冷却塔防冻性能进行计算和分析，结合实时环境气象条件和机组运行工况智能判断湿式冷却塔出塔水温分布及其变化趋势、最低局部水温及其位置，形成百叶窗调控信号；所述防冻装置由百叶窗、挡风板组成或全由百叶窗组成，沿周向布置在湿式冷却塔底进风口人字柱外侧；所述挡风板布置在冷却塔底进风口的上侧、下侧或局部位置；所述百叶窗设有执行器，百叶窗调控信号可通过机组控制系统发送至执行器，由执行器对百叶窗开度进行调节，实现湿式冷却塔智能防冻。
6.所述环境气象参数传感器包括温湿度传感器、大气压力传感器和风速风向传感器，各传感器构成一个环境气象参数测点，所述环境气象参数测点布置在湿式冷却塔外围距湿式冷却塔20m～50m的开阔地带。
7.所述数据采集系统通过无线传输或硬接线方式将环境气象参数和机组运行数据实时传输至防冻控制单元。
8.所述防冻装置下端与地面平齐，上端高出湿式冷却塔进风口顶端0～1m，所述下端和上端的距离为防冻装置高度h，其周向布置弧度为2π，可将湿式冷却塔进风口完全覆盖。
9.所述挡风板为可拆卸式挡风板，沿周向布置于冷却塔底进风口的上侧，其高度为h1,0≤h1《h，其周向布置弧度为2π；
10.所述挡风板为可拆卸式挡风板，沿周向布置于冷却塔底进风口的下侧，其高度为h1,0≤h1《h，其周向布置弧度为0～2π；
11.所述防冻装置中除挡风板之外均布置百叶窗，所述百叶窗高度h2＝h-h1，宽度l＝1m～3m，冷却塔进风口外侧沿周向布置，相邻两个百叶窗由一组执行器控制。
12.所述防冻控制单元可结合历史数据对环境气象参数和机组运行数据进行大数据分析，智能判断不同环境气象条件和机组运行工况下的防冻需求，形成智能防冻逻辑。
13.所述数据防冻控制单元可根据环境气象参数和机组运行数据的监测结果实时判断湿式冷却塔出塔水温分布及其变化趋势，在此基础上得出局部最低水温及其位置，根据智能防冻逻辑得到百叶窗调节方式，输出百叶窗调控信号。
14.所述百叶窗调控信号由防冻控制单元通过机组控制系统通讯卡发送至机组控制系统，并进一步由机组控制系统通过i/o卡件发送至执行器，由执行器对百叶窗开度进行调节。
15.与已有技术相比，本发明的有益效果是：一种湿式冷却塔智能防冻控制系统，通过在湿式冷却塔底部人字柱外侧布置由挡风板和百叶窗构成的防冻装置，由数据采集系统对环境气象参数和机组运行数据进行采集和监测，由防冻控制单元根据实时环境气象条件和机组运行工况自动得到百叶窗调节方式，同时形成百叶窗调控信号，通过机组控制系统发送至百叶窗执行器，对相应百叶窗开度进行调节和控制，保证机组安全高效运行。
附图说明
16.通过阅读参照以下附图对非限制性实施所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
17.图1为本发明一种湿式冷却塔智能防冻控制系统的流程图。
18.图2为湿式冷却塔防冻装置安装示意图。
19.图3为上侧为百叶窗，下侧为挡风板的防冻装置布置方式示意图。
20.图4为上侧为挡风板，下侧为百叶窗的防冻装置布置方式示意图。
21.图5为非冬季严寒季节湿式冷却塔无挡风板且百叶窗为全开状态示意图。
22.图6为全部采用百叶窗的防冻装置布置方式示意图。
23.图7为下侧局部为挡风板、其他区域均为百叶窗的防冻装置布置方式示意图。
24.其中，1-湿式冷却塔；2-人字柱；3-挡风板；4-百叶窗；5-防冻装置下端；6-防冻装置上端；7-人字柱顶端。
具体实施方式
25.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
26.本发明一种湿式冷却塔智能防冻控制系统主要包括数据采集系统、防冻控制单元和防冻装置，其中防冻装置由挡风板、百叶窗及其执行器构成，系统流程如图1所示。数据采集系统通过机组控制系统通讯卡获取机组负荷、排汽温度、排汽压力、排汽量、凝结水温度、进出塔水温等机组运行数据，通过环境气象参数传感器获取环境温湿度、大气压力、风速、风向等环境气象参数，并以无线传输或硬接线方式将监测数据实时发送至防冻控制单元，由防冻控制单元根据实时环境气象条件和机组运行工况计算湿式冷却塔出塔水温分布及其变化趋势、最低局部水温及其所在位置，在此基础上得到需调节的百叶窗和百叶窗调节方式，形成百叶窗调控信号，百叶窗调控信号通过通讯卡发送至机组控制系统，并进一步由机组控制系统通过i/o卡件发送至执行器，由执行器对相应百叶窗开度进行调节，实现严寒气象条件下的湿式冷却塔智能防冻控制。
27.如图2所示，为湿式冷却塔1防冻装置布置示意图，湿式冷却塔防冻装置由百叶窗4、挡风板3组成或全由百叶窗4组成，沿周向布置在湿式冷却塔底进风口人字柱2外侧；所述挡风板3布置在冷却塔底进风口的上侧、下侧或局部位置，防冻装置除挡风板之外均布置百叶窗；防冻装置下端5与地面平齐，上端6高出人字柱顶端7的距离δh＝0～1m，可保证极端严寒天气下，防冻装置可将湿式冷却塔1的进风口完全覆盖；挡风板3为可拆卸式挡风板，其高度h1的范围为0≤h1≤h，其中h为防冻装置总高度；百叶窗4高度h2＝h-h1，宽度l＝1m～3m，冷却塔进风口外侧沿周向布置，百叶窗4设有执行器，相邻两个百叶窗由一组执行器控制。
28.实施例1采用下侧为挡风板、上侧为百叶窗的防冻装置的湿式冷却塔智能防冻控制系统。
29.如图3所示，湿式冷却塔防冻装置共分为两层，其中下侧为挡风板，上侧为百叶窗；挡风板为可拆卸结构，在每年进入冬季严寒天气时安装在湿式冷却塔人字柱外侧，春季天气转暖时进行拆除，从而通过减少湿式冷却塔在严寒天气运行时的进风量防止循环水结冰。上侧百叶窗固定在湿式冷却塔人字柱外侧，严寒气象条件下，根据环境温湿度、风速、风向和机组运行工况等，不同位置的百叶窗开度均可在防冻控制单元的控制下进行单独调节，从而既能满足湿式冷却塔防冻需求，同时也可以使湿式冷却塔保持高效运行。
30.实施例2采用下侧为百叶窗、上侧为挡风板的防冻装置的湿式冷却塔智能防冻控制系统。
31.如图4所示，湿式冷却塔防冻装置上侧为挡风板，下侧为百叶窗，可拆卸的挡风板根据环境气象条件进行安装和拆卸，其中百叶窗高度大于挡风板高度，从而既增大了可调节的进风面积，也增加了调节过程的灵活性，有助于进一步提升湿式冷却塔的冷却性能和防冻性能，提高机组运行的安全性、稳定性和经济性。
32.实施例3非冬季严寒气象条件下无挡风板且百叶窗全开的湿式冷却塔智能防冻控制系统。
33.如图5所示，当湿式冷却塔在冬季严寒季节之外的时间运行时，可拆除挡风板、仅保留百叶窗且使百叶窗保持全开状态，从而使湿式冷却塔具有足够大的通风量，保证其冷却性能；此外，在大风天气运行时，还可以通过调节百叶窗开度对湿式冷却塔内的空气流场进行优化，提高湿式冷却塔的冷却性能。
34.实施例4采用全部由百叶窗构成的防冻装置的湿式冷却塔智能防冻控制系统。
35.如图6所示，该实施例中防冻装置全部由百叶窗构成，根据环境气象条件和机组运行工况，由防冻控制单元智能分析需调节的百叶窗和百叶窗调节方式，将调节信号发送至百叶窗执行器，在百叶窗执行器控制下对百叶窗开度进行调节，保证湿式冷却塔防冻效果和冷却性能，同时也避免了挡风板拆装和储存过程带来的人力物力资源消费。
36.实施例5采用下侧局部为挡风板、其余为百叶窗的防冻装置的湿式冷却塔智能防冻控制系统。
37.如图7所示，湿式冷却塔防冻装置下侧局部为挡风板，防冻装置其余区域均为百叶窗。通过设置挡风板结构，一方面可通过旋转挡风板对湿式冷却塔进风量进行调节，保证湿式冷却塔的防冻性能和冷却性能，同时挡风板区域也可作为人员进出湿式冷却塔的通道，方便湿式冷却塔的检修和维护。
38.本发明一种湿式冷却塔智能防冻控制系统，通过在湿式冷却塔底部人字柱外侧安装由挡风板和百叶窗构成的防冻装置，由数据采集系统对环境气象参数和机组运行数据进行采集和监测，由防冻控制单元根据实时环境气象条件和机组运行工况智能判断湿式冷却塔出塔水温分布及其变化趋势、最低局部水温及其位置，得到需调节的百叶窗及百叶窗调节方式，同时形成百叶窗调控信号，通过机组控制系统发送至百叶窗执行器，由百叶窗执行器对相应百叶窗的开度进行精确调节，在保证湿式冷却塔防冻性能的同时最大化发挥湿式冷却塔的冷却性能，保证机组安全高效运行。
39.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施案例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施案例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
40.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可
以理解的其他实施方式。