水循环系统

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水循环系统范文第1篇

关键词： 环保、生态、再生循环、水景观、艺术设计

1 定义

以水循环为导向的景观，指的是利用水的循环过程，引导人们去观察整个循环流程的一个功能型景观。设计中把水循环的每个重要技术工艺作为引导路线的关键点，通过了解水循环过程来达到教育的目的。在这里，景观设计不单单从艺术的角度去理解，更多的是辅设计，通过功能来决定形式。

2 结合水循环再利用的景观设计的意义和切入点

2.1 水循环再利用与设计结合的思考

水循环再利用是将某些特殊的水，例如雨水、受过污染的水等，经过专门的环保技术处理，然后再重新循环使用的过程。是一项利国利民的大事。现今有很多国家在不断尝试把高科技的环保技术融入到与环境中去。在这个过程中，设计师们不断在思考：如何能把环保系统与自然生态环境完美结合，同时满足精神上的愉悦感受，也就是在重视环保技术的同时兼顾美学价值和公众效应。

在当今的水循环再利用中，多采用雨水收集和人工湿地的做法。通过自然渗透、生物净化设施等来完成水的循环处理，使轻度污染的水源还原为洁净的水，并且能重新利用回人们的生活当中，达到节能、环保的目的。随着社会的发展，环保技术不再单纯的工业技术，更多的其他学科也加入到这个行列中来。例如人工湿地常常给设计成一个美学价值很高的生态系统或者是雨水收集系统成为广场或者其他大型的一个场地的景观规划等。

我们可以参考一下国外的做法，例如日本为了整治水患问题，使得城市发展继续下去，采用把这个方案与土地利用规划串联起来，形成一个全新的规划。日本的洪水灾害是比较严重的，对于这样的一个情况，日本政府采用了三管齐下的方法来疏导洪水来时造成的水患问题。第一，将原本自然界的雨水急留，如带水的自然区域，逐步调理恢复；第二，在在城市中的地面材料中，使用容易蓄水的材料或结构等使得地面具有一定的透水；第三，把原本的扩展河道的做法改成分洪蓄水的人工湖泊、湿地等。虽然日本政府这样的做法所花费巨大，但同时也是非常有效的抑制了日本的洪水危害，并且综上所述的地区又成为有机的城市公园体系。

结合水循环再利用的景观，指的是使用水循环再利用，将某些特殊的水，例如雨水、受过污染的水等，经过专门的环保技术处理，然后再重新循环使用的过程，引导人们去观察整个循环流程的一个功能型景观。如何能把环保系统与自然生态环境完美结合，同时满足精神上的愉悦感受，也就是在重视环保技术的同时兼顾美学价值和公众效应。当今艺术设计界所追求的一个创新方向以及所肩负的责任也是日趋重大。

3.设计案例分析

3.2项目概况

项目选址为广东环境保护工程职业学院内一处。基地选址为校园内的一个空旷处，周边有实训大楼、操场、教学楼、学生宿舍和景观湖。项目坐落在佛山市南海区丹灶镇桂丹西路。占地面积约450亩。周边与狮山、南庄、西樵、西南白泥等镇相邻。丹灶镇拥有全国重点文物保护单位康有为故居、广东首个湿地公园南海大湿地公园和南海四大旅游景点之一的仙湖旅游度假区。佛山南海的气候基本特点：春湿多阴冷，夏长酷热，秋冬暖而晴旱。4―9月为汛期，雨量较为集中，径流多数以洪水的形式出现，大部分水量流入江河，成为不可利用的水资源。周边由于有工业区，加工业，故出现水质污染严重的现象。

3.3环保学院校园水景观设计的营造分析

针对环保学院的校园背景的特殊和所处区域的气候特点，打造整个校园的系统水景观，是一件利民利校的好事。对于一个有着强烈行业气息的高职院校，我认为在高校环境景观的设计上，要注重对校内的专业氛围的塑造、加强专业意识，并且突出带有专业特点的水景观点。因此，我们可以把环保学院内的水景观分为四类：以教育、学习、休闲、观赏为核心的水景观。把特殊性的水（生活污水及雨水）循环处理系统放入到整个的校园水景观设计中，通过专业技术的支持，把重新处理出来的水作为一个校园水景观的用水来源，形成一个与众不同的水景观。

3.4创新性的水景观设计的设计原则

以往的污水处理厂，是肮脏的，污浊的，去参观的人们主要是为了看专业的技术，但几乎每个人都不是怀着愉悦的心情去看的，而是让污水的实际状况给震惊、让散发出来的臭气熏的掩面而去。

对于这个原本在水污染循环处理中一个非常重要的工艺环节，因为这些外在的因素，使人无法赏心悦目。在笔者设计的这个水景观中，应该是新颖的，具有设计理念的，能够把环保的知识普及到每一位参观者。对于景观的设计环节，不是单纯的景观，必须把环保工艺结合到里面。用植物的芬芳、欣欣向荣的颜色来冲淡污水的视觉、嗅觉的污染，突破以往污水处理工艺中的困难，使工艺与景观不再分离。

在这个全新的景观设计中，遵循的原则是功能决定形式。以参观为主要目的的功能里，必须要满足这个要求。所以在整个设计开展前，首先要了解整个污水处理循环的过程，才能对所有的参观流程有个很清晰的概念。在参观路线中，对每个工艺的节点进行停留，结合设计的手法，从空间、角度、形式等多种方面，与其紧密结合，使参观者有足够的时间停留，达到参观学习的目的。并用设计的手法尽可能的把污水的气味掩盖到最小。整个参观的过程是轻松的、愉悦的。在整个的景观规划设计中，合理安排参观线路，突出工艺+趣味的设计理念，前期的水景观设计中，主要突现的是以“看”为主要目的，因为工艺的特殊性，在中期的工艺阶段、利用空间的分隔，逐步形成人群的效果，把平乏的空间变得有趣，活动性提高。中后期的工艺阶段，由于水质的逐步变清澈，可以把部分水作为动感的水景观设计，形成一个人与水的互动景观，把水景观设计从单纯的欣赏提升到互动，使得整个的设计更加有意义。

3.5工艺流程

整个的水循环设计思路分析：

把生活污水与雨水从收集好的管道，进入到最开始的预处理，二级处理再进入到人工湿地阶段，最后进行后处理并且排放出去，变成可以循环使用的景观浇灌水、景观喷泉、生活中段用水等。

（1）预处理（一级处理）

一级处理也称为预处理，包含了格栅、沉砂池、初沉池等物理法。主要除掉去除污水中的固体污染物（SS）15，

（2）二级处理

二级处理中，用了水解池、厌氧池、缺氧池、好氧池及二沉池。水解池主要是把大分子分解成小分子。水解是将外界有机物还没有进入到微生物之前，利用生物化学反应，释放胞外自由酶或连接细胞外壁上的固定酶来完成生物酶化反应。而厌氧池、缺氧池、好氧池则是一个完整的工艺，名字叫做“厌氧―缺氧―好氧生物脱氮除磷工艺”也叫A2/O工艺16。（见图）污水在二级处理中，主要去除碳源BOD可达95%、过程中由于污泥回流的缘故，会产生硝化作用。通过一级与二级处理，污水中的

SS、BOD等物质已少了很多，但并没有完全消除赶紧，还远远达不到排放的标准。须经过人工湿地的生态处理，进一步去除SS、BOD等以及氮、磷。

（3）人工湿地

通过建造、监督、控制类似仿沼泽的地面，并把物理、化学、生物三种结合运用到污水处理中的手法，叫做人工湿地。湿地系统是一个底面微带坡度、具有一定长宽比例的洼地，河床里有土壤和人工填充物混合组成的填料层。污水在填料层的床体缝隙间或者表面流动，床体里种植的是耐水性强、成活率高、能吸收一定的氮、磷、微生物等物质、生长周期长、美观并具有经济价值水生植物，形成一个独立的生态系统，进行水循环的处理的一个工艺流程阶段。

人工湿地的工艺分析：

3.6水循环处理结合景观设计的创新性手法

①基地总体分析：图中红色标识为基地区域，占地总面积为12000平方，整个基地的地形较为平缓，比较适合做污水处理的整体工艺。

②基地周边污水汇集方向分析

整个校区内的污水主要是生活污水及雨水。从基地的污水收集来看，主要从实训楼、教学楼、行政楼、宿舍、操场这几个位置而来。雨水收集主要在操场和实训楼。

③总体设计概念分析

整个的设计中，把工艺的流程摆在了一个最主要的位置，从而作为一个引导性的设计牵引了整个基地的参观路线。从格栅―沉砂池―初沉池―水解池―厌氧池―缺氧池―好氧池―二次沉池―人工湿地―后处理，整个的工艺完成，也自然而然的形成了景观的参观路线。生活污水和雨水的收集从地下走管，部分的工艺露在外面，给人们参观学习工艺做法。

主要工艺及设计说明：

前期：对污水的一个收集过程，包含了生活污水与雨水。生物污水主要接管道，从行政楼、教学楼、宿舍、实训楼等的地下走管；而雨水收集主要采用实训楼屋顶雨水收集的方式，把管道外露，把收集好的水从楼顶的水渠汇总到地面再到地下管道，和生活污水一起来到项目基地的格栅管道入口处，进行污水处理的第一道工序。

⑴ 工序一：格栅17

格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免对后续处理单元的工艺造成损害。

设计部分：

改良后的格栅，在原来的格栅基础上添加了一个透明玻璃罩，并在水流的渠道上添加了一层绿化，主要是为了遮掩污水的气味，但是工艺部分保持并显露出来。

⑵工序二：沉砂池18

沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中的比重较大的无机颗粒，主要包括砾石和少量较重的有机物质。沉砂池可以分为平流沉砂池、竖流沉砂池、旋流沉砂池等。其中平流沉砂池构造简单，处理效果较好，工作稳定。

设计部分：作为参观为导向的水循环处理，工艺部分采用已有的，在形式上进行一些新的改良。如在本设计方案中，把平流沉砂池原来的埋入地面的部分暴露在外面，使学生更加直观的了解到该工艺的工作原理。为了突出工艺造型的特殊性，在设计时，我刻意把该工艺的形体根据具体的比例放大，把倾斜角度的位置设计成一个3米的下沉空间小广场，而沉砂池的上表面部分，则用一个桥的形式表现。参观的人们，可以根据所需，进入到空间的下沉和上升部分，在参观的同时，形成趣味性比较多的活动空间。与以往的普通污水处理的平流沉砂池来做比较，除了工艺部分可以使人们全方位的鉴赏以外，还可以给学生们、参观者们增加多了一个休憩的空间。

工序三：沉淀池19

沉淀池主要用于去除悬浮于污水中的可沉淀的固体物质。按照在污水处理流程中的位置，分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀和分离。在该设计中，我选择了竖流式沉淀池作为初沉池。

竖流式沉淀池20

竖流式沉淀池的形状也可以分为圆形和方形，沉淀区是呈柱形的，污泥的斗则是倒锥体。污水从中心进水管流入后由下往上经过反射板流至水堰，污泥沉入污泥斗中，并在静水的压力作用下排出池外。（下图为圆形竖流式沉淀池的工作原理图示意）

设计概念分析：

竖流式沉淀池的池子的高度一般在4m―8m之内，故在设计时，笔者考虑到落差的高度比较大，如果将沉淀池放在地底面，挖的深度太大，投入的资金会比较多。故我将竖流式沉淀池设计成立在地面上的，把两个竖流式沉淀池做成并排的1层楼的抬高式空间。

设计特点：

空间上与之前的沉砂池的下沉空间有个明显的对比。通过交通的引导，将参观的人群引向两个竖流式沉淀池，并由于整个空间的抬高，人们在参观的过程中，可以聚精会神的参观工艺。从空间的角度来看，可以把日常的人流和参观的人流进行交通的导向区分。由于空间给抬高，加高的区域给予下面的空间起到走廊的作用。对于夏季日照度较高的亚热带地区，起到一个很好的遮阳避雨的场所。

工序五：厌氧―缺氧―好氧生物脱氮除磷工艺--A2/O工艺。

设计分析：在该工艺中，对水温、空气有严格的要求，温度

项目的所处地理位置，是属于亚热带气候，夏季温度偏高，不利于该工艺，从降温方面进行考虑，适当的进行降温处理，才能达到最好的处理效果。故设计时从该方向出发，把原本的水池上加入一个玻璃盒子，隔绝外界空气的流入，并接上流水系统，使得水从玻璃盒子上流淌下来，直接起到一个降温的效果。而且从景观的角度，水景观穿插到了工艺之中，两者得到了一个统一。在从厌氧池、缺氧池出来，水在这个时候是需要加氧进入到好氧池的，可以用曝气设备增加氧的含量，我在这个环节，采用了一个喷泉的景观形式，使得水与外界氧气充分接触，得到加氧的效果。并且参观的人们可以与水景有个充分的近距离接触，体现比较人性化的设计手法。

（7） 工序七：人工湿地

设计分析：工艺上用了阶梯进水式，设计上选用了并联式。

在人工湿地的设计中，划分为九个人工水塘，栽种上耐水植物，对进入的水进行除磷、除氮、微生物的处理，并在阶梯的水流后，设计了一个氧化塘，整个塘面将人工湿地环抱住，水流最后进入到此，形成一个生态的微循环系统。在这个人工湿地里，污水的处理继续着，通过湿地里河床的特殊填塞物、耐水植物等的再次处理，把更多的废物留在了水塘中，让植物吸收，经过生态的手法完成水净化的最后阶段。

在人工湿地的景观设计中，我把人的行动作为贯穿整个人工湿地的一个方向。从观赏的角度去对人工湿地进行一个规划。整个参观的路线与湿地景观相互穿插。

4景观规划完成后的效果对比与分析

原始的区域划分图：设计前是一片绿地，地势起伏不明显，没有功能分区。

规划后的区域功能划分：功能区域明显，对空间的使用率较高，解决校区内一些重要的问题。

针对前面所述说的校园内的问题：缺乏特色的景观、休憩空间、特色校园文化氛围、实训基地等来进行景观设计，而整个景观中，穿插的是特殊的“水”。并且把污水的处理过程、循环利用的阶段带入到水景观的设计中，把整体的水景观设计提升到一个具有环保技术研究性价值的位置，把单纯意义上的水景观变成不一样的“水”景观。规划后的水景观，不再简单、乏味，而是充满了活力。丰富的空间、令人流连忘返。

水循环系统范文第2篇

[关键词]中央空调 水循环 变频节能

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0206-01

通过变频器，根据空气终端的需要，可根据环境温度自动选择加热、冷却和除湿运行方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度，并在低速，低能耗条件下以较小的温差波动，调整冷媒水泵和冷却水泵的工作频率，改变系统中冷媒水量和冷却水量，达到节能的目的。变流量节能控制模式也被称为中央空调节能控制。本文主要论述了中央空调水循环系统变频节能控制的原理分析及相关设计要点。

1 空调水系统

空调水系统主要设备包括：制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔和风机盘管等空调末端设备。空调水系统是一个复杂的系统，各部件之间是相互联系、相互影响的。

1.1 风机盘管水系统

风机盘管的组成和工作原理，风机盘管主要有风机、盘管以及空气过滤器、电动机、室温控制装置等组成，风机常采用前向多翼离心式风机或贯流式风机，盘管则为带肋片的盘管式换热器。风机盘管的水系统的主要功能是输配冷流体，以满足末端设备或机组的负荷要求。其配置则应具备足够的输送能力，经济合理的选定水泵、管材和管径，具有良好的水力工况稳定性，应便于空调系统负荷变化时的运行调节，实现空调系统节能运行要求、并便于管理、检修和养护。

1.2 冷水机组工作原理

当天然的冷源不能满足空调需要时，便采用人工制冷的方式。主要有以下几种：

1）蒸汽压缩式制冷

蒸汽压缩式制冷系统的组成及工作过程：蒸汽压缩式制冷系统主要有制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四个主要设备组成，并用管道相连接，构成一个封闭的循环系统。

2）吸收式制冷

吸收式制冷与蒸汽式制冷一样，都是利用液体在汽化时需吸收热量这一物理特性来实现制冷的，不同的是蒸汽压缩式制冷是以消耗机械能为补偿，而吸收式制冷则是以消耗热能为补偿的，使热量从低温热原转移到高温热源。

1.3 冷却塔

制冷剂在冷凝器中进行冷却凝结过程中放出的热量，一般通过空气和水带走。以空气为冷却介质的冷凝器，多用于小型制冷系统及缺水地区。大中型制冷系统的冷凝器多以水为冷却介质。制冷装置的冷却回水，由冷却塔的上部喷向塔内的填充层上，以增大水与空气的接触面积及接触时间，被冷却后的水从填充层流至下部集水池，通过循环水泵再送回制冷装置循环使用。冷却塔顶部装有通风机，使空气以一定的流速由下而上通过填料层，以加强水的蒸发冷却效果。

2 冷水变流量的节能控制

2.1 变流量系统的主要控制措施

冷水流量发生变化后，水系统为了在新的流量下能达到稳定平衡，需对管路系统和水泵进行调节，即调节阀门的开度和水泵的转速，不同的控制策略将产生不同的控制效果，进而水泵的能耗情况也不相同，下面分别进行比较。冷水系统变流量运行的控制模式主要有温差控制法和压差控制法。

1）温差控制法

温度传感器测得供回水干管上的温差，与设定值比较，温差大则加大冷水泵的水流量，温差小则减小水流量。当负荷下降时，流量将随之减少，通过温差控制器、变频器，降低水泵转速减少流量。随着系统总水量减少，使用功能相似的空调房间其末端装置的水流量按比例减少，适应负荷的变化，适用于系统较小，房间功能比较简单，整体一致的能耗变化规律的情况，如在我国目前空调系统中运用得非常多的风机盘管系统。风机盘管系统的水路基本不控制，或采用三通阀、电磁阀控制，部分负荷时系统压差几乎不变，这给压差信号的采集造成困难，因而风机盘管系统采用压差控制准确性较差，系统采用最多的是温差控制

2）压差控制法

压差控制是利用测定点压差值的变化来控制水泵的供水量，压力的传递速度较高，因而压差控制反应较快，目前在冷水系统中采用的主要有干管定压差。干管定压差控制只是将温度传感器换成了压力传感器，末端负荷减小而关小冷冻水的流量使得供回水干管上的压差增大，控制器将控制水泵减少水流量，保持供回水干管的压差不变，这样，对于负荷没有变化的其它末端来说，由于干管的供回水压差不变，各支管的供回水压差也是基本保持不变的（由于流量减小，干管上的阻力损失减小，支管上的压差略有增大），保证了各个末端有足够的水流量。

2.2 变流量系统的原理

空调冷水系统的最重要的目的是为空调系统的各末端装置提供能量的交换，如何在满足这个要求下尽量节能，在冷水系统的发展中在不断完善。在冷水系统的发展和完善的过程中总是不断遇到新的问题，如冷水温差过小、水系统阻力损失过大、管网水力不平衡等，如果保持供回水的温差不变，则冷冻水流量的需求下降，可通过减少冷冻水的输送量来降低水泵的能耗，这就是变流量技术。

3 设计方法

就目前的一般的改造设计而言，一般采用以温度控制为主，在中央空调系统改造的过程中，保持了原有的中央空调系统，增加了热泵机组、板式热交换器、储热罐和热水罐、增加了循环泵和调节阀等设备，还开发了一种具有通用功能的变频调速智能控制节能工作站。

1）对冷冻水泵的控制

冷冻水泵电动机应采用软启动。冷冻水泵电动机启动频率系统设定为45Hz。为保护空调系统的安全运行，冷温水系统最低运行频率设定值为30Hz。

在温差调节器上设定上限报警输出信号，当末端负荷突变，温差达到5℃时，将频率直接切换到45Hz。使水泵输出加大到最大流量，以提高负载的跟踪速度。冷冻水泵启动后，按智能控制器输出的控制参数值，调节冷冻水泵变频器的运行频率，控制冷冻水泵的转速，动态调节冷冻水的流量，使冷冻水的供回水温度逼近智能控制器给定的最优值。夏天：冷冻水额定供水温度为7℃，额定回水温度为12℃，温差T=5℃；冬天：冷温水供水温度为50℃，回水温度为45℃，温差T=5℃。

2）对冷却水泵的控制

冷却水泵启动后，按智能控制器输出的控制参数值调节冷却水泵变频器的运行频率，控制冷却水泵的转速，动态调节冷却水的流量，使冷却水的进、出水温度逼近智能控制器给定的最优值。

3）对冷却塔风机的控制

当风机启动后，在冷却塔风机频率设定高限值45Hz保持运行30min后，系统根据空调主机冷却水进出水温度传感器的输入值变频调节风机转速，使冷却水进水温度逼近设定值，从而保证中央空调主机随时处于最佳运行状态。以实现冷却塔风机和空调主机在最佳工况下的节能运行。

4 结语

本文对中央空调系统变频调速技术进行了理论分析，通过对中央空调系统的节能措施的研究，可以避免不合理的低效用能，降低了空调系统的能耗，提高了能源的利用率。

参考文献

[1] 方伟忠.制药车间环境净化中央空调系统的自控方案设计[J].广西轻工业，2011（09）.

[2] 张雪梅，宋文武.中央空调系统消声与减振的研究[J].制冷与空调，2012（03）.

水循环系统范文第3篇

关键词:LabVIEW;虚拟仪器;温度测量;数据采集

中图分类号:TP368.1文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)19-113-03

Design of Water-Cycle Temperature Controlling System Based on Virtual Instrument

ZHOU Jingdong1,HUANG Ying1,YAN Mingxia1,LIN Lijun2,LIU Guangya1

(1.Center of Vehicle Noise & Vibration Control Hubei,Hubei University of Technology,Wuhan,430068,China;

2.Hubei Institute of Measurement and Testing Technology,Wuhan,430071,China)

Abstract:A novel approach is proposed to design a water-cycle temperature controlling system,which using LabView as developing platform to achieve the temperature data sampling,analysis,disposing,displaying and controlling automatically.With the using of the technology of Virtual instrument,the whole developing and designing process is simply,and easy to realize.In prototype system,the characteristic of low-priced hardware,friendly interface,flexible parameter setting and visual result displaying is equipped comparing traditional designing.

Keywords:LabVIEW;virtual instrument;temperature measurement;data sampling

0 引 言

随着PC、半导体和软件功能的进一步更新,虚拟仪器的功能和性能已被不断地提高,未来虚拟仪器技术以其在测量和控制方面的强大功能和灵活性为测试系统的设计提供一个极佳的模式,在许多应用中已成为传统仪器的主要替代方式[1-3]。

本文以水循环系统为研究对象,针对水循环的温度,在比较研究不同控制策略的基础上,建立精确的数学模型,对水循环温度控制进行了研究。通过数据采集卡对温度信号进行实时采集,并由软件平台对采集的信号进行分析,然后用数学模型控制算法处理输出,以使当前温度逼近设定值,从而达到温控目的,最后将采集数据保存记录,以备日后读取分析。利用虚拟仪器的巨大优越性改善水循环温度的控制品质,提高控制效果。

1 水循环温度控制系统数学模型的建立

1.1 水循环温控系统介绍

水循环温控系统由储水箱、水泵、传感器、散热器和电加热装置组成,水循环原理图如图1所示。由于本系统对温度要求较高,要保证水管环境温度保持在20 ℃,故需建立合理的数学模型及控制算法,将温度传感器PT100采样性能通过散热器及电加热器的动态温度值模拟出来,最终达到高精度控制温度的作用。

图1 水循环原理图

1.2 水循环温控系统数学模型的建立

水循环温控系统各个部分的温度因管道、散热装置和加热装置的原因会产生很大的变化。为了表达清楚达到预想的结果,就需要建立正确的数学模型。本设计根据实际情况,选择了几个特殊的点来建立模型。如图1所示,A,B,C,D,E,F六个点的温度,将引起变化的原因全部考虑进去,列出函数关系式,然后借助LabVIEW编程,由程序控制温度。

(1) B点的温度函数关系式

B点为采样点,B点的温度跟A点的温度因中间隔水箱会有一个延时K1,取在A点第N个采样值经过K1延时之后的平均值为B点的温度,它的温度函数关系为:

TB(N)=1K1[TA(N-1)+TA(N-2)+

…+TA(N-K1)]

(1)

式中:K1=V1qT,TA(N-1),TA(N-2),…,TA(N-K1)分别为A点第N-1,N-2,…,N-K1个采样时的温度值;V1为水箱的容积,V1=5 L;q为泵流量,q=0083 L/s;T为采样周期,T=1 s;

K1:为注满水箱需要的时间,即延时周期,通过计算K1=60 s。

(2) A点的温度函数关系式

A点的温度与D点的温度因水管而有个延时,故A点的温度函数关系如式(2)所示:

TA(N)=TD(N-K3)

(2)

式中:K3=V3qT;TD(N-K3)为D点第N-K3个采样点的温度;

V3为D点到A点水管的容积,V3=0.5 L;

K3为从D点到A点的延时周期,通过计算K3=6 s。

(3) D点的温度函数值

D点的温度与C点温度相比,不仅仅是水管的散失而延时,还与电加热装置有关,函数关系如式(3)所示:

TD(N)=TC(N-K2)+ΔTP′

(3)

式中:K2=V22qT;ΔT=PCq;TC(N-K2)为C点第N- K2个采样点的温度;

P为电加热器的功率,P=1 kW;C为水的比热容,C=4.18 kJ/kg•℃;

ΔT为电热前后的温度变化,通过计算ΔT=3 ℃;

P′为采样占控比,通过验证P′=1或0;

V2为C点与D点间水管的容积,V2=1 L;

K2为从C点到D点的延时周期,通过计算K2=6 s。

(4) C点的温度函数关系式

C点的温度与F点的温度相近,就是F点延时的某一个温度值,它的函数关系如式(4)所示。

TC(N)=TF(N-K5)

(4)

式中:K5=V5qT;TF(N-K5)为F点第N- K5个采样点的温度;

V5为F点到C点水管的容积,V5=0.5 L;

K5为从F点到C点的延时周期,通过计算K5=6 s。

(5) F点的温度函数关系式

F点与E点相比,因为散热器和水管的同时作用,温度也相差很大,该点的温度函数关系如式(5)所示:

TF(N)=(1-K)TE(N-K4)+KT0

(5)

式中:K4=V4qT;TE(N-K4)为E点第N-K4个采样点的温度;

K为制冷系数,K=0.3;T0为环境温度,T0=20 ℃;

V4为E点到F点水管的容积,V4=1 L;

K4为从F点到E点的延时周期,通过计算K4=12 s。

(6) E点的温度函数关系式

E点的温度与B点的温度相比也有个延时,该点的温度函数关系如式(6)所示:

TE(N)=TB(N-K6)

(6)

式中:K6=V6qT;TB(N-K6)为B点第N-K6个采样点的温度;

V6为B点到E点的水管的容积,V6=0.5 L;

K6为从B点到E点的延时周期,通过计算K6=6 s。

综上所述,A,B,C,D,E,F六个点的函数关系式及相互联系已经表达清楚,通过LabVIEW建立相应的数学模型。

2 水循环温度控制系统的软件设计

本设计通过数据采集卡对温度传感器传感信号进行实时采集[4],并由软件平台LabVIEW对采集的信号进行分析,采用上述的数学模型控制算法处理输出,使当前温度以零稳态误差逼近设定值,达到精确控温目的。根据水循环温度控制系统的基本要求,系统划分为五个功能模块[5,6],即:用户登录模块、数据存储模块、参数计算模块、控制算法模块等,系统的控制模块框图如图2所示。

图2 系统的控制模块框图

2.1 主控模块

系统的主控模块提供了温度控制功能。它通过与其他模块的通讯来完成数据采集与处理、数据的保存等功能[7,8]。根据模块化的编程思想,用LabVIEW图形化编程语言,可以方便地写出温度控制系统的程序代码。

2.2 参数计算模块

由前面建立的数据模型,通过计算分别可以算出每个点的延时周期K,再由延时周期找到每个点的温度采样值,如图3参数计算程序框图所示。

2.3 控制算法模块

根据前面建立的数学模型,本设计提供了两个算法模块,以供主程序调用。第一个模块是为了计算函数关系式:TY(m)=TX(m-k),因为设的几个点的温度采样值都因为水管延时滞后。第二个是计算函数关系式:

TB(m)=[TA(m-1)+TA(m-2)+

…TA(m-K1)]/K1

式中:B点为采样点,该点的温度采样值是A点温度采样值延时之后的所有采样值的平均值,该算法程序框图如图4所示。

图3 参数计算程序框图

图4 采样值延时算法程序框图

2.4 数据采集模块

该模块通过调节控制占空比,进而改变采样占空比[9],调节控制系统,提高控制质量,如图5所示。

图5 采样占空比程序框图

3 程序调试

通过调试各个模块,并将所有功能联系起来,实现水循环自动温度控制系统。调试结果如图6所示。A点和D点,C点和F点,E点和B点温度曲线相近;A点和B点,C点和D点,E点和F点温度曲线相差大,并且采样点B温度波动值仅为0.75 ℃,较为稳定,从而表明本系统设计的控制方案合理可行,精度达到原设计的技术要求,可预见该系统设计在今后的工业控制实验中具有广阔的应用前景。

图6 采样点温度变化曲线

4 结 语

在本设计中,利用 LabVIEW 软件平台构建温度控制系统,具有设计时间短,参数调整灵活,系统仿真结果直观、准确、稳定等特点。同运用传统仪器构建系统的方法相比,采用虚拟仪器的方法效率要高得多,且性能好,控制灵活方便。实践证明,在 LabVIEW 环境下能够开发出各种功能强大,开放性好的虚拟仪器软件,构造出经济实用的计算机辅助测试、分析与控制系统[10]。

参考文献

[1]袁渊,古军,习友宝,等.虚拟仪器基础教程[M].成都:电子科技大学出版社,2002.

[2]杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.

[3]张易知,肖啸,张喜斌,等.虚拟仪器的设计与实现[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[4]钱志鸿,刘萍萍,戴宏亮.虚拟仪器与程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.

[5]汤江龙,杨晓京,李强.基于LabVIEW的温湿度测控仿真[J].现代制造工程,2006(6):92-93.

[6]江伟.LabVIEW环境下温度控制系统的设计[J].国外电子测量技术,2004(3):8-10.

[7]吕飞龙,陈照章,黄永红.基于LabVIEW的虚拟仪器温度检测系统的设计[J].微计算机信息,2007,23(1):170-171.

[8]张林,丁健,宋寅,等.基于虚拟仪器技术的温度测控系统设计[J].工业控制计算机,2007,20(3):30-31,52.

水循环系统范文第4篇

关键词：循环水系统；系统优化 ； 工艺优化；经济运行；

中图分类号：C35文献标识码： A

引言：本文简要介绍循环水系统及其重要性，从水质管理以及设备工艺优化等介绍了一些方法和做法，从而提高系统处理效率。

一、循环水系统简介

循环水泵是循环水系统中最重要的设备之一，在热力系统中发挥着至关重要的作用。机组运行中，凝汽器真空的形成主要依赖于循环水泵。停运初期，低压缸的冷却也主要依靠循环水泵来完成。

循环水冷却通常分为密闭式循环水冷却系统和敞开式循环水冷却系统。密闭式循环水冷却系统中，水是密闭循环的，水的冷却不与空气直接接触；敞开式循环水冷却系统，水的冷却需要与空气直接接触，根据水与空气接触方式的不同，可分为水面冷却、喷水池冷却和冷却塔冷却等。

循环冷却水一般占企业用水总量的50%～90%。循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。

空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。

在化学水处理行业中，有句行话：“三分药剂，七分管理”。所以，对于一个稳定的循环水系统而言，选择了合理的塔型和水稳配方固然重要，但若管理不善，同样可能使好的设备和水稳配方发挥不了好的作用，保证不了水温和水质，满足不了工艺，甚至设备能耗增加，水冷器短时间结垢腐蚀穿孔，直至停车，后果不堪而言。

二、火力发电厂在消耗大量煤的同时，也需要消耗大量的水资源。

对水循环系统的运行方式进行优化研究，不仅能够节约厂用电，对于水资源的节约来说也具有重要意义。循环水系统的优化运行一直以来都是人们关注的热点话题。但受制于技术和资金等因素，很多电厂在进行循环水量的改变以及维持凝汽器最佳真空等环节上依然存在很大的不确定性。在研究背压变化对汽轮发电机组电功率造成的影响上，目前出现有很多方法，但只有等效热降方法既简便又准确，本文将对此展开研究。随后对凝汽器最佳真空和最佳循环水流量的计算过程进行了修正

1、等效热降方法研究背压变化对汽轮机电功率的影响

在进行凝汽器的最佳真空计算以及确定循环水流量的最佳值过程中，首先需要研究明确汽轮机背压变化对其电功率的影响。在实际的工程计算中使用过很多方法[3]，但经验表明，等效热降法是最为简单和准确的方法。下面对这种方法进行分析。

2、最佳真空和最佳循环水流量确定方法分析

为了增大汽轮机的理想比焓降以及提高其电功率，最直接的办法是提高凝汽器的真空，但是受到设计和实际运行经济性的限制，并非是真空越高越好。对凝汽器中的真空造成影响的因素较为复杂。总起上来讲，要想提高凝汽器的真空，需要适当的增加循环水泵的泵耗。四、循环冷却水系统优化应做好灭藻杀菌工作

循环冷却水系统与其他水处理系统一样，循环水在使用一段时间之后，水质容易变差，并且会出现藻类漂浮物和多种细菌。处于保护循环冷却水系统和优化循环冷却水系统的目的，我们应做好循环冷却水的灭藻杀菌工作。从目前循环冷却水系统的灭藻杀菌工作来看，电解水是主要的灭藻杀菌方式。

电解水过程产生的部分臭氧和过氧化氢对细菌微生物有较强的杀灭作用，电极安装的铜银合金片电解产生的微量铜银离子可以使蛋白质变性。利用这一过程，可以有效去除循环冷却水系统中的藻类和细菌，达到改善循环冷却水系统水质的目的，使循环冷却水的水质能够得到净化，延长循环冷却水的使用时间，保证循环冷却水系统优化取得积极效果。

为此，我们应将电解水作为灭藻杀菌的主要方式，在系统优化中积极应用电解水过程，提高灭藻杀菌效率。

三、循环冷却水系统优化应做好防腐降氯工作

为了保证循环冷却水系统能够正常工作，需要做好冷却水的防腐降氯工作，主要应从以下几个方面入手：

1.电解水过程中部分活性氧和活性氢结合水体中DO（溶解氧）和水分子生成臭氧和过氧化氢，利用臭氧和过氧化氢的特性有效去除水质中的杂质和细菌，保证循环水水质满足使用要求，提高循环水的活性，达到改善循环水水质的目的。

2.热交换器表面由于除垢效应，变得平整光滑，从而防止了垢下腐蚀，在目前循环冷却水系统中，热交换器表面的污垢是处理重点。如果不能及时处理掉表面的污垢，会影响热交换器的正常工作，因此，做好防腐降氯工作是保证热交换器正常工作的重要手段。

3.系统中氯离子由于蒸发浓缩，浓度逐步增大，氯离子对冷却水的水质影响较大。为此，在防腐降氯过程中，应重点降低循环冷却水中的氯离子，主要应采取吸附和中和反应的方式消除循环冷却水中氯离子。

四、设备工艺优化

1.循环水系统变频运行

循环水系统采用高压电机拖动水泵工频运行的方式进行生产，根据所需水量不同，需要靠阀门对系统压力、流量进行控制，电能浪费较大。经技术人员研究，对该水泵进行高压变频器改造，把电机、水泵共同组合成为一体，操作人员根据生产工艺的实际情况设定系统压力期望值，通过变频器闭环控制程序结合DCS模拟采样、控制的方式，跟踪和调整工艺指标，自动运行电机转速，调整系统压力和流量；也可手动设置频率，根据工艺要求运行水泵，从而节约大量电能。根据实测：改造前后每月可节约132480kw/h，节能意义巨大。

2.优化循环水系统管理

公用循环水泵在其变频基础上，其后续单位用水量的多少直接导致水泵频率的高低，高低最高可相差20%，因响应公司节能降耗，避峰用电号召，很多用水设备都是间歇运行，用水量的多少与各岗位员工的责任心有直接关系加强员工责任心意识，就能在停用设备的时候即使关闭循环水阀门从而降低循环水用水量。

为了降低公用循环水泵运行频率，对用水岗位循环水阀门关闭的及时性进行考核并制定了具体考核办法。此举极大地提高了员工岗位责任心，避免了岗位员工对此种现象习以为常，不肯做出改变，通过循环水系统优化管理措施，有效提高了员工责任心和节能减排意识，公用循环水泵频率都有了很大降低，降低循环水泵耗电量。经过方案实施后统计，公用循环水泵频率由原来的95%降低为现在的80%左右，每天节约电耗3000度。

种种措施，目的只有一个，那就是使循环水系统运行达到最优化，使系统处理效率最高，使其运行成本最低，进而真正做到节能减排。

结语：随着我国的工业进程也在不断发展和加速，冷却水在一般的工业生产中占到了百分之八十以上的比例，是工业在发展过程中一个不可忽视的、举足轻重的环节。所以，为了更好更快的发展工业建设，我们就必须先研究好冷却水循环问题。只有做好的了冷却循环水系统的节能工作，我们才能在财政上减少一笔开支；只有做好了冷却循环水系统的应用工作，我们才能真正在实际工作中得到事半功倍的收获效果。

参考文献：

水循环系统范文第5篇

[关键词]除尘器 循环水排灰系统 技术应用

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0283-01

1、传统供水排灰系统的问题

湿式脱硫除尘器是近十几年发展的对环保有效的一种脱硫除尘装置，它对于降低排放大气中的S02起到了有效的控制作用。尽管各种湿式脱硫除尘器的结构不尽相同，但原理基本一致，即让烟气与水或水滴（雾）充分接触，使尘粒凝聚沉降，使烟气中的SO2与碱性水反应溶于水中，从而达到除尘和脱硫的目的。

早期的湿式脱硫除尘器基本上是采用浮球阀或电磁阀自动供水（非循环），配合加药箱加药脱硫。除灰方式有的用链条刮板除灰机，然后将灰输送到除渣机内或指定地点，除尘器旁设有检修或定期泄放沉淀坑；有的通过除尘器下部排灰口定期排灰，将灰水混合物排到沉淀坑沉淀，或排到设于地面以下除渣机内。排到沉淀坑的灰进行定期清理，沉淀后的水有的进行了循环利用的，有的就直接排掉了。

上述供水排灰系统缺点如下：

（1）单供水（非循环）方式

由于除尘器内的水与烟气中的硫化物等不断发生反应，水不断浓缩，达到一定浓度后，脱硫效果会急速下降，这时为了达到脱硫效果，需定期泄放除尘器内高浓度的水（粘稠状），这时就涉及到泄放出的水中粉尘的沉淀和清理问题，需设有沉灰池， 还需定期清理。

另外单供水方式，如果除尘器的液位控制失灵，液位高容易造成引风机带水，或除尘器缺水，这将对风机的磨损、失衡、安全运行等造成严重的后果，液位低将影响到除尘和脱硫的效果，缺水的话易造成防腐层的损坏。

（2）沉灰池循环供水方式

这种方式需设计除灰池、沉淀池和清水池，除灰池的灰可以用刮板除灰机或用其他方式除灰，但这种设计，池子的占地面积大，还需有部分备用池，有的池子需人工清灰，造价高，工人的劳动强度大，运行不可靠。

2、无沉淀池、清水池的除尘器循环水排灰系统的技术应用

（1）原理与设计

我们知道，工业锅炉的灰渣一般通过刮（重）板除渣机或重链除渣机除到贮渣斗内，除渣机内保持一定的水位，一是封闭锅炉烟气系统，二是炉渣必须经过水的浸湿冷却。除渣机内冷却水的PH值取决于炉渣的酸碱性，尽管组成炉渣的氧化物种类很多，但对炉渣酸碱性影响较大和炉渣中含量最多的是CaO、MgO 和SiO2 、Al2O3，其中CaO、MgO是碱性氧化物，SiO2 、Al2O3是酸性氧化物，通过测试，炉渣水的PH值在8～9左右，就是说炉渣水是显碱性的。

除尘器的灰原是通过链条刮板除灰机送到联合除渣机内，链条刮板除灰机易磨损、故障多，运行不可靠，制约着锅炉的运行。

基于上述的情况，构想了除尘器的供水采用循环方式，水源取自除渣机的碱性水，可以节省一部分脱硫需要的碱性物质。除尘器取消其配用链条刮板除灰机，改用通过除尘器底部排放口排放至联合除灰机，再用联合除灰机奖灰送入除渣机内。

（2）实施方案

①除渣机的水源取用方式

曾经用传统的办法取用除渣机内的水，即过滤、一级沉淀、二级沉淀、清水，由于场地的小，只能在地上做钢板水箱，但经过使用，供暖负荷比较低时，循环水能满足要求，但负荷高时循环泵易堵塞，且清理沉淀池内的灰十分困难。

通过仔细研究，设想一下能否将循环泵直接放置于联合除渣机内的刮板之上，这样将所有的沉淀池取消，省去了全部沉淀过程，在水进入循环泵前设有足够面积的不锈钢过滤网。由于除渣机的刮板是运动的，除渣机内水受刮板运动的影响，而过滤网又在刮板之上，过滤面积足够大，所以过滤网上不易挂灰堵塞，循环泵也不堵塞。

经过试验实施，完全达到了预期的设想，过滤网不堵塞，循环泵不堵塞。

②排灰方案

将原来的链条刮板除灰机全部取消，改用除尘器下部直接排灰，设一趟联合排灰沟、一合重板除灰机，将灰送到联合除渣机内。由于联合除渣机设置于地面上，所以需要一台除灰机将灰送至除渣机。如果联合除渣机设置于地面以下，可将除尘器的灰直接排至联合除渣机。重板除渣机（除灰机）是近几年刮板除渣机的改进型，效率高，运行可靠，除灰机、除渣机均可使用。

③水循环方式

首先循环泵取自除渣机的碱性水，直接进入除尘器水箱，通过连通管送入除尘器，除尘器设一溢流装置，恒定液位溢流到排灰沟，然后进入除灰机，联合除灰机内设一提升泵，将溢流水和排灰的水提升到联合除渣机内，形成除尘器的水循环过程。如果具备条件，除尘器的溢流水可以直接流到联合除渣机内。

④加药方式

设置加药装置一套，将碱性溶液送入除尘器循环进水的母管中，或也可送入除尘器水箱内，通过检测除尘器溢流水的PH值，决定加入碱性液的量。

（3）具体的技术措施

①循环泵、提升泵的选择及控制

应选择除尘器专用循环水泵，耐磨、耐腐蚀的液下泵，循环泵采用变频自动调速控制，根据不同的负荷自动调节循环水量。提升泵采用液位自动控制，使除灰机的液位控制在一定的范围内，上限使除灰沟内不存水，下限不低于泵的入口。

②循环泵的过滤网

过滤网面积应足够大，条件允许情况下水流速尽可能的越小越好，避免过滤网上挂灰渣。过滤网沿除渣机的两端，用钢板将水面封闭，避免浮渣尽到过滤网周围。过滤网采用40～60目的粗径不锈钢网。

③除尘器液位的溢流控制

除尘器的液位在满足除尘和脱硫的要求时，采用恒液位溢流控制，避免液位过高引风机带水给风机带来危害，过低达不到除尘脱硫效果。溢流量适中，过大电耗高，过小除尘脱硫效果差。

④加药泵、循环水的PH值控制

加药箱尽量采用恒浓度碱液，加药泵采用手动变频控制，便于量的调节，配合溢流的调节，最终控制除尘器溢流水的PH值不低于7。

⑤提升泵安装的位置

提升最好安装在除灰机链板之上，泵入口处不积灰，如果选择其他位置，要采取措施保证泵的入口处不积灰，提升泵入口处不设过滤装置。

⑥联合除渣机内的水流动

为了充分利用除渣水的碱度，循环泵的取水点要与提升泵和除渣机的入水点分开在除渣机的两端，使除渣机内的水流动。

⑦联合除渣机的液位控制

整个循环系统补水用联合除渣机的液位来控制，采用自动补水方式，需要注意的是联合除渣机液位以上应有一定贮水空间，满足提升泵一次提升水的要求。

⑧每台除尘器设有备用补水装置

每台除尘器设有备用自来水自动补水装置一套，一是作为循环系统出现故障时的随时自动备用，保证除尘器除尘功能的正常，二是作为紧急情况的补水，比如在启炉（包括冷启和热启）阶段，使除尘器快速加水。

3、结论

综上所属，通过实际使用证明，该系统运行可靠，达到了预期的目的，且占地面积小，投资少，又能保证所有的控制指标，即适用于新设计的锅炉房，又适用于需改造的锅炉房。上述的技术创新值得推广使用。

参考文献

[1] 《工业锅炉实用手册》 江苏科学技术出版社2011.