[發明專利]工業企業用冷卻循環水優化運行控制系統

有效

• 申請號: 201110339798.9
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102508474A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王小華;沈新榮;麻劍鋒;郁輝球;章威軍;汪文彬;許楊銘;陳曉敏
• 申請（專利權）人: 杭州哲達科技股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 金華科源專利事務所有限公司 33103
• 代理人: 胡杰平

技術領域

本發明構建一種智慧型、高效低耗的，工廠用冷卻循環水的運行優化控制系統，可適用于相關行業冷去循環水系統的運行優化控制。

背景技術

統計表明，冷卻水平均占到工業用水量的70%，其運行是確保相關工藝正常運行的關鍵因素之一，也是確保相關產品質量的重要環節之一。同時，鑒于其量之大以及持續不斷的循環運行特征，相應的動力消耗，必然是相關流程運行能耗的重要組成部分。或者說，冷卻循環水系統的高效低耗運行，是決定企業運營，能否適應國家可持續性發展國策的重要因素之一。當然，從節流的角度分析，冷卻循環水的按需高效運行，必然能提高相應流程生產的經濟效益，大幅度降低流程的能源消耗，也是相關工藝流程清潔生產的必要條件。但是，對于工業冷卻循環水系統而言，其運行優化控制的開展，是非常復雜的系統性問題。其復雜性集中表現在如下幾個方面。

1）工廠中現行的冷卻水循環系統，基本采用全負荷設計方法，以及定流量的運行方式；

如前所述，鑒于工業冷卻循環水系統的重要性，其設計開展所采用的方式是，根據當地設定的最不利環境條件，對應流程設計熱負荷，以及考慮10%以上的安全余量前提下，按照相應的國家及行業標準來開展的。而實際運行過程中，環境條件達到設計工況，所占的運行時間比例，平均連10%的比例都不能達到；更重要的是，一般工藝流程設計階段，都對相關流程未來的發展，流出相應的空間，再考慮到流程設計安全系數的取值，這些因素直接造成冷卻循環水動力設備選型過大的問題。或者說，對于所選定的動力系統而言，其在設計負荷條件下高效運行的時間比例還達不到10%。另一方面，對于大負荷條件下設計的管網系統來說，必然造成初始投資費用高的問題。而且在實際的運行過程中，按照定流量的方式運行，其運行能耗必然高于相應工況的優化值。

2）工藝流程運行工況包括環境因素具有多變性的特征；

冷卻水的運行，是為了在相應的環境工況和流程運行工況條件下，及時快速的將流程運行過程產生的熱負荷帶走，為相關流程創造良好和必要的生產條件。實際運行過程中，環境工況和流程工況是兩個變化的因素。流程工況取決于行業和企業本身的生產策略，以及相應市場的變化的影響，具有一定的隨機性；環境工況對于企業所在地域而言，盡管全年是按照某種擬周期的特征來變化的，但其與流程工況的變化組合在一起，必然提高總體負荷的變化特征復雜程度的提高。從這一角度而言，冷卻循環水系統的按需供給的徹底實現，具有相當的難度。

3）工廠中現行的冷卻水循環系統，存在嚴重的動態水力平衡問題；

冷卻水從冷卻裝置輸送到終端用戶，是通過相應的冷卻水循環管網來實現的。作為冷卻循環介質的水，其不可壓縮性將同一管網中的各用水環節，高度耦合在一起。任意局部水力工況的改變，都必然影響到所有環節，從而造成整個管網的水力和熱力波動。同時，由于設計選型和安裝，冷卻管網各用水環節必然具有各自的阻力特征，其分布決定了相應工況條件下，各環節用水是否能夠合理的分配，也就決定了相應環節工藝過程能否正常運行。或者說，對于給定的管網和動力系統，如何能夠在多變的運行工況下，按照環節需求，及時將相應水量的冷卻循環水送至各生產環節，是決定整個流程正常運行的核心關鍵因素。按照現有的設計體系，根據最不利用戶的需求，提供相應的動力配給，其它環節過剩的動力輸配，則通過靜態閥門來消耗掉。這也正是絕大多數工業企業流程運行過程中，按照設計工況，采用定流量運行的根本原因。傳統的閥門，只起到在指定工況下的固定調配，并產生相應的能耗。完全無法與多變的運行工況相匹配，實現管網系統的動態水力平衡和熱力平衡。管網的能耗是以設計工況的形式固定存在的，或者說實際運行過程中，在動態水力和熱力平衡的基礎上，管網的能耗存在相應的節能空間。另一方面，由于工業企業流程系統的設計，采用預留發展負荷的方法，動力裝置選型過大，采用定流量的運行方法，是通過在水泵出口安裝調節閥來實現指定揚程下，循環流量的配給。動力系統能耗必然過高，存在較大的節能空間。現有的節能和平衡方案，是分別引入靜態水力平衡閥和動力系統的變頻技術。一方面，靜態水力平衡閥，盡管在一定意義上，起到了水力平衡和熱力平衡的作用，但是在多變的運行工況中，其調節的復雜程度非常之高，結果是企業還是不對管網的運行進行適應的調整；由于動態平衡實現的困難，水泵的高效變頻，在本質上來說根本是無法實現的。

4）工業企業用冷卻水循環系統運行顯示出較大的滯后性；