【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据处理，更具体地说，本专利技术涉及一种基于温度场的冷却三角调控系统。
技术介绍
1、在传统的间冷塔冷却系统中，冷却三角作为核心的散热单元，广泛应用于大型火力发电机组中，承担着将机组废热散发到大气中的任务。冷却三角通常由多个换热管束、散热翅片以及风扇组成，通过空气流动带走热量。然而，现有的冷却三角调控系统面临着多项挑战。首先，冷却三角的温度分布不均，部分区域可能由于风速、冷却介质温度等因素影响，导致冷却效率偏低，进而影响机组整体的热效率。其次，在寒冷环境中，冷却系统容易出现冷冻现象，特别是低温天气下，冷却三角的管道和翅片容易结冰，导致冷却性能严重下降，甚至发生设备损坏。传统的防冻保护方法通常基于经验和设定温度阈值进行控制，无法实现精准的温度调节和实时的防冻预警，难以应对极端气候变化。此外，现有的冷却系统通常缺乏足够的温度监测与调节手段，对于冷却三角的每个独立区域的温度变化和流场情况缺乏全面的实时监控。因此，提升冷却三角的温度控制精度，优化冷端系统的防冻保护及热效率成为当前间冷塔冷却系统技术发展的关键问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种基于温度场的冷却三角调控系统，是通过布置传感器采集各区域温度数据，利用热传导方程等数学模型动态监控温度分布，基于控制逻辑实现防冻保护，据温度变化动态调节冷却扇段工作状态和冷却水分配策略，通过回水温度控制单元动态调节回水温度，从而提升冷却三角温度控制精度，优化冷端系统防冻保护及热效率，以解决上述
技术介绍
中
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于温度场的冷却三角调控系统，包括温度场重建模块、温度采集模块、冷端优化调节模块；所述温度场重建模块通过布置传感器，实现冷却三角温度场的重建，所述传感器监测壁温和回水温度；所述温度采集模块通过将传感器结合硬接线和modubus通讯协议，实现温度数据采集，并利用信号调理单元进行放大、滤波和模数转换处理，同时通过分散控制系统(dcs)进行数据的实时存储、预处理和冗余保护；所述冷端优化调节模块通过接收温度采集模块提供的实时温度数据，结合热传导方程、数值计算方法和动态校正模型，监控冷却三角的温度分布，并基于控制逻辑实现防冻保护和冷却效率优化；
4、所述冷端优化调节模块动态调整冷却水分配策略，实现所述防冻保护，依据每个冷却三角区域的温度差异，调整水流量qwater以满足不同区域的冷却需求；设定冷却水流量的调整公式如下：qnew(x,y)＝qcurrent(x,y)+δq·(tthreshold-t(x,y))，其中，qnew(x,y)为对应位置(x,y)区域调整后的冷却水流量，qcurrent(x,y)为对应位置(x,y)区域当前的冷却水流量，δq为水流量调整的幅度，tthreshold为预设的安全温度阈值，t(x,y)为当前位置(x,y)的实时温度。当冷却区域(x,y)的温度t(x,y)接近设定的阈值tthreshold时，所述冷端优化调节模块根据实际温度差tthreshold-t(x,y)计算需要增加的水流量δq，从而在低温区域增加更多的冷却水流量。
5、作为本专利技术进一步方案，温度场重建模块通过布置传感器，实现冷却三角温度场的重建，传感器监测壁温和回水温度，包括如下具体内容：通过布置多个温度传感器实现温度场的重建，所述温度传感器采用三线制pt100热电阻传感器，具有高精度和良好的稳定性。每个冷却三角的换热面都安装有至少6个温度传感器，其中至少2个温度传感器用于测量壁温，至少1个温度传感器用于监测回水温度。通过所述传感器，能够在冷却三角的各个位置实时采集到温度数据，覆盖从冷却三角表面到回水管内外的整个温度分布情况。此外，所有的温度元件都与冷却管束紧密接触，避免了由于空气流动或外部环境因素对测量结果的干扰。
6、为了提高测量精度，所述传感器布置的位置经过精心设计，确保温度采集点能够代表冷却三角中不同区域的温度变化。特别是在极寒地区，冷却三角内的对流通风强度较大，可能导致局部区域温度变化较为剧烈，容易出现局部冷却不均的现象。因此，温度元件的布置必须充分考虑冷却三角的实际工况，避免风雪等因素的干扰。此外，所述传感器的设计要确保测量元件不受外部环境影响，采用密封措施防止冷风或雨雪进入测量点，从而保证测量数据的可靠性。
7、所述温度重建模块为了确保回水温度的准确测量，每个冷却三角的回水管口安装了插入式铠装热电阻传感器，所述插入式铠装热电阻传感器防护等级为ip67，确保其能够在严苛的环境下正常工作，防止水、尘等外界因素的影响。所述插入式铠装热电阻传感器直接插入回水管内，能够实时采集冷却液回流的温度数据。
8、作为本专利技术进一步方案，温度采集模块通过将传感器结合硬接线和modubus通讯协议，实现温度数据采集，并利用信号调理单元进行放大、滤波和模数转换处理，同时通过分散控制系统(dcs)进行数据的实时存储、预处理和冗余保护，包括以下具体内容：所述温度采集模块的基础设施包括多个三线制pt100型热电阻传感器，这些传感器被布置在冷却三角的多个关键位置，所述位置包括冷却三角的换热面、回水管及其他需要温度监测的区域。
9、为了确保温度采集的高效性，所有温度数据通过硬接线方式接入到所述温度采集模块，并进一步通过modbus通讯协议与分散控制系统进行数据传输。所述硬接线方式减少了信号的干扰和传输过程中的损耗，提高了数据传输的稳定性和准确性。所述modbus通讯协议则通过rs485通讯接口，将数据以标准化的数字信号格式传输至分散控制系统，实现各个冷却三角温度信息的集中采集和实时更新。此外，分散控制系统的远程i/o单元配置了冗余设计，确保在单点故障时，分散控制系统能够自动切换至备份模块，保障数据传输的连续性。
10、在数据采集后，所述分散控制系统内的处理单元(dpu)对采集到的温度数据进行实时存储和预处理，所述预处理包括去除噪声、滤波和异常值检测。分散控制系统不仅可以处理实时存储和预处理数据，还能够生成冷却三角的温度分布图，帮助操作人员快速识别温度异常区域。所有数据和图形实时传输至操作员站和工程师站，运行人员可以根据界面上显示的温度趋势图、历史数据及警报信息，对冷却系统进行调整。
11、所述温度采集模块内置信号调理单元，所述温度传感器输出的模拟信号非常微弱，因此需要信号调理单元通过对模拟信号放大来提高信号的幅度，所述模拟信号放大的计算公式为：vout＝g·vin，其中，vin为输入信号，vout为输出信号，g为放大器的增益；获取的信号中会有高频噪声和干扰，因此信号调理单元使用低通滤波器进行滤波操作，计算公式为：其中，h(s)为低通滤波器的传递函数，s为拉普拉斯变换中的复频域变量，τ为滤波器的时间常数，定义为fc为滤波器的截止频率，滤波器的输出信号vf可以通过与输入信号的卷积得到：h(t)为滤波器的脉冲响应；为了方便进一步的数字处理，信号调理单元进行信号转换，通过模数转换将模拟信号转换为数字信号。...
【技术保护点】
1.一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，包括温度场重建模块、温度采集模块、冷端优化调节模块；所述温度场重建模块通过布置传感器，实现冷却三角温度场的重建，所述传感器监测壁温和回水温度；所述温度采集模块通过将传感器结合硬接线和MODUBUS通讯协议，实现温度数据采集，并利用信号调理单元进行放大、滤波和模数转换处理，同时通过分散控制系统进行数据的实时存储、预处理和冗余保护；所述冷端优化调节模块通过接收温度采集模块提供的实时温度数据，结合热传导方程、数值计算方法和动态校正模型，监控冷却三角的温度分布，并基于控制逻辑实现防冻保护和冷却效率优化；
2.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于,所述冷端优化调节模块接收所述温度采集模块提供的温度数据，通过内置的控制算法，结合数学模型和数值计算方法对冷却三角的温度分布进行动态监控，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于,所述温度采集模块内置信号调理单元，温度传感器输出的模拟信号非常微弱，因此需要信号调理单元通过对模拟信号放大来提高信号的幅度，所
4.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，所述温度场重建模块中布置的温度传感器采用三线制PT100热电阻传感器，每个冷却三角的换热面安装至少6个温度传感器，其中至少2个用于测量壁温，至少1个用于监测回水温度，且所有温度元件与冷却管束紧密接触。
5.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，在所述温度场重建模块中，每个冷却三角的回水管口安装插入式铠装热电阻传感器，其防护等级为IP67，直接插入回水管内采集冷却液回流温度数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，所述温度采集模块的基础设施包括多个三线制PT100型热电阻传感器，布置在冷却三角的换热面、回水管及其他需温度监测区域，温度数据通过硬接线接入并经MODBUS通讯协议传输至分散控制系统，所述分散控制系统有备份电池和UPS电源，保证主电源断电时所述温度采集模块正常运行。
7.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，所述分散控制系统内的处理单元对采集的温度数据进行实时存储和预处理，所述预处理包括去除噪声、滤波和异常值检测，并生成冷却三角温度分布图，数据和图形实时传输至操作员站和工程师站。
8.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，所述冷端优化调节模块具有防冻保护功能，基于实时采集温度场数据，通过控制逻辑动态调节冷却扇段工作状态，若某一冷却扇段温度均低于其他区域温度的20％以上，优先减小该扇段风扇转速。
9.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，所述冷端优化调节模块内置回水温度控制单元，动态调节每个冷却三角的回水温度，当回水温度低于最低安全值时，增加冷却水流速或混入高温补水；当回水温度高于目标值时，降低冷却水的流速或增加冷却强度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于，包括温度场重建模块、温度采集模块、冷端优化调节模块；所述温度场重建模块通过布置传感器，实现冷却三角温度场的重建，所述传感器监测壁温和回水温度；所述温度采集模块通过将传感器结合硬接线和modubus通讯协议，实现温度数据采集，并利用信号调理单元进行放大、滤波和模数转换处理，同时通过分散控制系统进行数据的实时存储、预处理和冗余保护；所述冷端优化调节模块通过接收温度采集模块提供的实时温度数据，结合热传导方程、数值计算方法和动态校正模型，监控冷却三角的温度分布，并基于控制逻辑实现防冻保护和冷却效率优化；
2.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于,所述冷端优化调节模块接收所述温度采集模块提供的温度数据，通过内置的控制算法，结合数学模型和数值计算方法对冷却三角的温度分布进行动态监控，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于,所述温度采集模块内置信号调理单元，温度传感器输出的模拟信号非常微弱，因此需要信号调理单元通过对模拟信号放大来提高信号的幅度，所述模拟信号放大的计算公式为：vout＝g·vin，其中，vin为输入信号，vout为输出信号，g为放大器的增益；获取的信号中会有高频噪声和干扰，因此信号调理单元使用低通滤波器进行滤波操作，计算公式为：其中，h(s)为低通滤波器的传递函数，s为拉普拉斯变换中的复频域变量，τ为滤波器的时间常数，定义为fc为滤波器的截止频率，滤波器的输出信号vf通过与输入信号的卷积得到：h(t)为滤波器的脉冲响应；为了方便进一步的数字处理，信号调理单元进行信号转换，通过模数转换将模拟信号转换为数字信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于温度场的冷却三角调控系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，李瑞东，和雄伟，王伟虎，张鑫，赵新宇，李洪生，李龙，赵学刚，于浩淼，
申请(专利权)人：京能锡林郭勒发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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