潮汐水域冷卻水物理模型試驗測控技術(shù)研發(fā)及工程應(yīng)用.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力供需矛盾日益突出。為了保證我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，近年來，沿海地區(qū)的火/核電廠工程相繼建起。電廠的廢熱通過冷卻水排入環(huán)境水域，對水環(huán)境產(chǎn)生了很大的影響，甚至造成熱污染。電廠附近水域的流速、溫升分布受潮汐及地形的影響呈現(xiàn)明顯的三維特性，水力熱力現(xiàn)象復(fù)雜。因此，運(yùn)用直觀而精細(xì)的物理模型試驗技術(shù)進(jìn)行潮流模擬以及溫升分布的預(yù)測，是解決潮汐水域電廠冷卻水工程相關(guān)技術(shù)問題的主要手段。 由于潮汐水域冷卻水物理模型平面

2、尺寸大，需要測量的項目多，測點(diǎn)多且分散，潮汐邊界條件和潮流的非恒定性很強(qiáng)，亟需進(jìn)行模型試驗的自動測控。但目前我國對物理模型試驗自動量測控制系統(tǒng)的研究尚處在起步階段，嚴(yán)重影響著試驗成果的質(zhì)量和可靠性，影響著工程決策。因此，將潮汐水域冷卻水物理模型試驗測控技術(shù)的研發(fā)作為本文的研究方向，對解決電廠冷卻水工程關(guān)鍵性技術(shù)問題、優(yōu)化工程設(shè)計、節(jié)約投資有十分重要的應(yīng)用價值和一定的學(xué)術(shù)價值。 本文結(jié)合福州可門火電廠冷卻水工程的物理模型試驗，研發(fā)

3、出了一套性能完善、工作穩(wěn)定可靠、測控精度較高的潮流控制和溫度量測控制系統(tǒng)。解決了潮汐水域的潮流模擬，研發(fā)和配置了從水溫控制到傳感器校驗、溫度數(shù)據(jù)采集的軟硬件系統(tǒng)。從模擬所得的驗證點(diǎn)潮位、流速等與原體觀測值或數(shù)模計算值的比較，到溫度場的控制和采集數(shù)據(jù)的分析，都得到了較滿意的結(jié)果。具體包括： 1．經(jīng)過大量的文獻(xiàn)查閱，對潮汐水域冷卻水工程物理模型試驗的潮流模擬技術(shù)、溫度量測及采集技術(shù)等有了較全面的了解。在前人研究的基礎(chǔ)上，對冷卻水工程

4、的物理模擬技術(shù)以及物理模型試驗的測控技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的探索。 2．開發(fā)了一套以VC語言編寫的程序進(jìn)行后臺控制，以AdvantechGenie 3.0進(jìn)行前臺數(shù)據(jù)圖像實(shí)時顯示的潮流模擬控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括開環(huán)調(diào)潮和閉環(huán)自動調(diào)節(jié)走潮兩部分。通過與驗證點(diǎn)處的潮位和流速對比得知，模型潮流與原型潮流的流態(tài)一致，為冷卻水試驗溫度場的量測提供了可靠的流場基礎(chǔ)。 3．設(shè)計出了一套采用三相電機(jī)控制測溫探頭實(shí)時跟蹤水面，同步測量和實(shí)時監(jiān)控

5、測點(diǎn)溫度的溫度量測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括取排水系統(tǒng)、水面跟蹤系統(tǒng)和溫度數(shù)據(jù)測量、采集系統(tǒng)三部分，可以進(jìn)行潮流表面溫度和垂向溫度的同步測量。從系統(tǒng)測試和采集數(shù)據(jù)的結(jié)果看，這套系統(tǒng)有效地保證了溫度數(shù)據(jù)的精度，保證了試驗工作的順利進(jìn)行。 4．用該系統(tǒng)對福州可門火電廠附近海域的大、小潮進(jìn)行了物理模型試驗，模擬所得潮位與實(shí)測值和數(shù)模計算值吻合良好，模型中各測點(diǎn)的流速與實(shí)測和數(shù)值模擬結(jié)果趨于一致。 5．在流場模擬的基礎(chǔ)上，對電廠附近水域的