基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统及配水方法，本发明专利技术利用一个中央圆形竖井，采用管式配水方式从中央圆形竖井向塔周输水的主水管为内外管双层设计，水由内管流入外围圆形管后再由塔周向塔中心处流动，呈现外区淋水密度大，内区淋水密度小的淋水特征。通过冷却塔外部设置的风向和风速检测装置在线监测环境侧风的风向和风速，实时调节各区对应的电动阀门开度使得配水量变化，同时调节微型步进电机的工作状态，以及布置在各扇形区域边缘位置上的非均匀溅水碟的挡板方向，对不同区域实现不同方向的喷射，即可控制冷却塔内部各区域的淋水密度，利用实时动态分区配水实现了配水均匀度与侧风影响下冷却塔内的空气动力场的耦合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统及方法。
技术介绍
冷却塔是电站冷端系统的重要设备，其冷却效率的高低影响整个热力系统的效率。而冷却塔配水的均匀度与冷却效率的高低密切相关。受环境侧风的影响，冷却塔内空气动力场经常出现气流干区短路问题，保持塔内各处的气水比一致，这就是配水优化的原则。环境侧风对冷却塔内部的冷却效果有很大影响，因此根据侧风的实时方向和大小来调节冷却塔内部淋水密度，使得环境侧风下的配水与冷却塔内的空气动力场相耦合就十分重要。目前冷却塔还是实行全塔均匀配水，每一区域的淋水密度都相同，无法调节迎风区、背风区及侧风区中任一区域的淋水密度大小，不能最大程度的增加气水之间的换热，使得冷却效率无法达到最佳。由于环境温度等因素的影响，冷却塔夏季和冬季的配水方式也需要有所改变。目前冷却塔实行从内向外的配水方式，在冬季时，水量的减小造成冷却塔内填料外围某些区域可能配不着水，不能充分利用外围空气流量大的特点，最大程度的发挥冷却塔的冷却性能。而且在冬季时，进风口处是最普遍，也是最容易结冰的部位，外围配水管如果没有水流，低温会使得冷却塔结冰，影响冷却塔工作效率。目前冷却塔的配水系统没有设立外部测量系统，无法获得环境侧风的实时风向、风速等影响因素的数值，仅有配水系统但无法动态的调节水流量，不能根据塔外侧风环境来实时动态改变塔内各区域的淋水密度。
技术实现思路
本专利技术目的在于：利用一个中央圆形竖井，采用管式配水方式，将冷却塔圆周面均分为8块扇形区域，通过在线监测冷却塔外部的环境侧风风向和风速，实时调节各区对应的电动阀门开度使得配水量变化，同时调节微型步进电机的工作状态，以及布置在各扇形区域边缘位置上的非均匀溅水碟的挡板方向，即可控制冷却塔内部各区域的淋水密度，实现实时动态分区配水。为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案来实现：一种基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统，系统包括配水系统、淋水系统、风向风速检测系统以及处理控制模块；风向风速检测系统均匀布置在冷却塔四周，将其测量的外部风向、风速信息提供给处理控制模块来调节控制配水系统和淋水系统，三个系统互相配合，共同实现冷却塔的实时动态配水；配水系统，包括中央圆形竖井、主水管、分水管、配水管、外围圆形管、电动阀、逆止阀，中央圆形竖井连接8个等高设置的主水管，并且向圆周延伸，将冷却塔圆周面均分为8个45°的扇形区域，分别为I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII配水区域，每根输水管负责其左右22.5度共计45度区域的配水任务。圆周外围设置外围圆形管，每个扇形区域内设置一个分水管，将扇形区域等分成两个区域，每个区域内均匀配置若干配水管，配水管垂直于主水管；主水管、分水管都连接至外围圆形管；每根主水管上都设有电动阀和逆止阀，电动阀前后位置都装有压力表，将压力值反馈给控制处理模块。淋水系统包括溅水碟，溅水碟分布在主水管、分水管和配水管上；用于给冷却塔填料喷淋，溅水碟布置方式采用交叉错位布置，单根配水管上两溅水碟间距为1.8米，相邻两根配水管间距0.9米。这样的布置方案可以实现区域全覆盖，避免重复喷水，也减少溅水碟布置数量，降低成本。风向风速检测系统包括8个均匀布置在冷却塔四周的风向风速仪，布置高度为进风口处的三分之二，风向风速仪包括风杯、风标和风向风速感应器，风杯收集风速信号、风标收集风向信号，并输出至风向风速感应器，由实时风速和风向确定迎风区、背风区和侧风区，风正对的区域即为迎风区，迎风区对面的区域为背风区，剩下的即为侧风区，将信息输出至处理控制模块，处理控制模块根据输入及反馈信号来调节溅水碟的旋转角度和电动阀的开度，以实现各区域的不同淋水密度。上述主水管由内层输水管和外层输水管组成，内层输水管在中心位置与中央圆形竖井连接，外层输水管与在冷却塔外围圆周位置的外围圆形管连接，内层输水管与外层输水管通过三根均匀分布排列的连接板支撑固定；外层输水管上布置有排气阀，用于系统注水启动时排气，同时水管在运行中由于气体聚集而振动，利用排气阀排出管中气体；配水时，水流由中央圆形竖井进入内层输水管，逐渐流入到外围圆形管，而后再回流进入外层输水管给配水管供水。主水管既使得淋水密度与空气动力场相耦合，也实现了冷却塔夏季全区配水，冬季仅外区配水。主水管中的外层输水管给各层配水管供水，水流由塔周向塔中心处流动，每经过一处喷溅装置，总的水量不断减少，由于沿程阻力和局部阻力的影响，喷溅装置的进口压头自塔周向塔中心逐渐降低，同一型号的溅水碟的出水量也逐渐减小，呈现外区淋水密度大，内区淋水密度小的淋水特征，配合冷却塔外围通风量大，内部通风量小的空气动力场特点，实现了配水均匀度与侧风影响下冷却塔内的空气动力场的耦合。同时，由于冬季的循环水量小，水流仅在外围淋水到不了内部，而进风口处是最容易结冰的部位，所以冬季外围配水可以防止冷却塔结冰。上述溅水碟分为均匀溅水碟和非均匀溅水碟，非均匀溅水碟均匀分布在分水管以及配水管区域中长度最长的配水管上。配水管长度由内至外是先增加后减小，非均匀溅水碟布置在最长的那根上，位置距离塔周为D为冷却塔的直径，均匀溅水碟均匀分布在主水管以及其余配水管上。外围圆形管上不设置溅水碟配水，因为冷却塔内壁处存在空气流速很低的薄膜层，设置溅水碟配水虽增加了淋水面积，但也增加空气进入进风口以及向内流动的阻力，减少冷却塔的通风量。上述非均匀溅水碟包括第一层溅水碟、第二层溅水碟、微型步进电机、传动轴、主动齿轮、从动齿轮、挡板、支架、连接管、电机支架；第一层溅水碟与第二层溅水碟依次位于连接管下端，第一层溅水碟、第二层溅水碟、连接管通过支架固定，第一层溅水碟外侧包裹挡板，挡板上端与从动齿轮固定连接，从动齿轮通过尼龙轴承安装在连接管上，从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮通过传动轴连接一个微型步进电机，微型步进电机通过电机支架固定在连接管上，微型步进电机上设置接线盒；连接管内设置渐缩喷管，使得连接管内直径从开口处向下依次递减。上述支架为开口矩形状，具有三根，且环绕连接管均匀分布，三根支架的上端连接在连接管的管体上，下端汇合至第二层溅水碟底部，与第二层溅水碟固定，三根支架中部架设横杆汇合至第一层溅水碟底部，与第一层溅水碟固定。上述挡板包括倾斜顶板、侧板、倾斜底板以及防溅垫，侧板为圆弧状的，侧板上端通过倾斜顶板延伸至从动齿轮，下端连接倾斜底板，倾斜底板为扇形状，中央为喷溅口；倾斜底板上设置若干导流条，倾斜底板的两侧边缘处设置防漏边；侧板内壁设置一个防溅垫槽，用于放置防溅垫。上述侧板上设置若干铆钉孔，防溅垫为硅胶材质，直接注塑成型，弧度与挡板内壁的弧度一致，防溅垫外侧设置若干与铆钉孔对应的铆钉，防溅垫通过将铆钉压入侧板的铆钉孔后，与侧板固定；防溅垫内侧设置若干圆形凹槽，用于阻止水滴四处飞溅。一种基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水方法，利用上述的系统，步骤如下：(a)当无风或环境侧风风速V<0.25m/s，其对冷却效果影响不大，调节主水管上的电动阀阀门开度一致，控制非均匀溅水碟的挡板匀速旋转，保持全塔均匀配水，淋水密度为6-7.5m3/(m2·h)；(b)当环境侧风风速V>0.25m/s且V<0.4m/s时，迎风区雨区水滴会阻挡风进入冷却塔内部，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统，其特征在于：所述系统包括配水系统、淋水系统、风向风速检测系统以及处理控制模块；所述风向风速检测系统均匀布置在冷却塔四周，将其测量的外部风向、风速信息提供给处理控制模块来调节控制配水系统和淋水系统，三个系统互相配合，共同实现冷却塔的实时动态配水；所述配水系统，包括中央圆形竖井、主水管、分水管、配水管、外围圆形管、电动阀、逆止阀，所述中央圆形竖井连接8个等高设置的主水管，并且向圆周延伸，所述8个主水管将圆周等分成8个扇形区域，所述圆周外围设置外围圆形管，所述每个扇形区域内设置一个分水管，将扇形区域等分成两个区域，每个区域内均匀配置若干配水管，所述配水管垂直于主水管；所述主水管、分水管都连接至外围圆形管；所述每根主水管上都设有电动阀和逆止阀，所述电动阀前后位置都装有压力表，将压力值反馈给控制处理模块；所述淋水系统包括溅水碟，所述溅水碟分布在主水管、分水管和配水管上；所述风向风速检测系统包括8个均匀布置在冷却塔四周的风向风速仪，所述风向风速仪包括风杯、风标和风向风速感应器，所述风杯收集风速信号、风标收集风向信号，并输出至风向风速感应器，由实时风速和风向确定迎风区、背风区和侧风区，风正对的区域即为迎风区，迎风区对面的区域为背风区，剩下的即为侧风区，将信息输出至处理控制模块，处理控制模块根据输入及反馈信号来调节溅水碟的旋转角度和电动阀的开度，以实现各区域的不同淋水密度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统，其特征在于：所述系统包括配水系统、淋水系统、风向风速检测系统以及处理控制模块；所述风向风速检测系统均匀布置在冷却塔四周，将其测量的外部风向、风速信息提供给处理控制模块来调节控制配水系统和淋水系统，三个系统互相配合，共同实现冷却塔的实时动态配水；所述配水系统，包括中央圆形竖井、主水管、分水管、配水管、外围圆形管、电动阀、逆止阀，所述中央圆形竖井连接8个等高设置的主水管，并且向圆周延伸，所述8个主水管将圆周等分成8个扇形区域，所述圆周外围设置外围圆形管，所述每个扇形区域内设置一个分水管，将扇形区域等分成两个区域，每个区域内均匀配置若干配水管，所述配水管垂直于主水管；所述主水管、分水管都连接至外围圆形管；所述每根主水管上都设有电动阀和逆止阀，所述电动阀前后位置都装有压力表，将压力值反馈给控制处理模块；所述淋水系统包括溅水碟，所述溅水碟分布在主水管、分水管和配水管上；所述风向风速检测系统包括8个均匀布置在冷却塔四周的风向风速仪，所述风向风速仪包括风杯、风标和风向风速感应器，所述风杯收集风速信号、风标收集风向信号，并输出至风向风速感应器，由实时风速和风向确定迎风区、背风区和侧风区，风正对的区域即为迎风区，迎风区对面的区域为背风区，剩下的即为侧风区，将信息输出至处理控制模块，处理控制模块根据输入及反馈信号来调节溅水碟的旋转角度和电动阀的开度，以实现各区域的不同淋水密度。2.根据权利要求1所述的基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统，其特征在于：所述主水管由内层输水管和外层输水管组成，所述内层输水管在中心位置与中央圆形竖井连接，所述外层输水管与在冷却塔外围圆周位置的外围圆形管连接，所述内层输水管与外层输水管通过三根均匀分布排列的连接板支撑固定；所述外层输水管上布置有排气阀，用于系统注水启动时排气，同时水管在运行中由于气体聚集而振动，利用排气阀排出管中气体；配水时，水流由中央圆形竖井进入内层输水管，逐渐流入到外围圆形管，而后再回流进入外层输水管给配水管供水。3.根据权利要求1所述的基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统，其特征在于：所述溅水碟分为均匀溅水碟和非均匀溅水碟，所述非均匀溅水碟均匀分布在分水管以及配水管区域中长度最长的配水管上,所述长度最长的配水管位置距离塔周为D为冷却塔的直径，所述均匀溅水碟均匀分布在主水管以及其余配水管上，所述外围圆形管上不设置溅水碟配水。4.根据权利要求3所述的一种基于非均匀喷溅装置的冷却塔实时动态配水系统，其特征在于：所述非均匀溅水碟包括第一层溅水碟、第二层溅水碟、微型步进电机、传动轴、主动齿轮、从动齿轮、挡板、支架、连接管、电机支架；所述第一层溅水碟与第二层溅水碟依次位于连接管下端，所述第一层溅水碟、第二层溅水碟、连接管通过支架固定，所述第一层溅水碟外侧包裹挡板，所述挡板上端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔庆杰，张志翔，赵雪怡，刘婷婷，闵慧芹，周嵘，翟晓晖，吴倩，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32