冷卻塔熱力性能測試分析軟件開發(fā)的研究

1、冷卻塔熱力性能測試分析軟件開發(fā)的研究中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院孟凡兵哈爾濱建筑大學(xué)方修睦摘要分析了冷卻塔測試分析現(xiàn)狀及其測試的特點(diǎn),結(jié)臺在實(shí)際測試中所遇到的具體問題,在總結(jié)對大型F 業(yè)冷卻塔測試經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上.提出r冷卻塔測試分析系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行了軟件開發(fā)的研究.科J 步編制了具有較強(qiáng)實(shí)用價(jià)值的冷卻塔測試分析軟件。一引言隨著改革開放后國民經(jīng)濟(jì)的高速增長,現(xiàn)代化工業(yè)的工J。越來越集中、大型化.生產(chǎn)需要冷卻水用量亦卜計(jì)巨大=工業(yè)用水中,冷韶水占有很大比重.石油、化工、電力、冶金、帆喊等T業(yè)企業(yè)中,小州昭逢的水占泣用水量的比例人數(shù)如下表:丁業(yè)用途(%。門冷卻水鍋爐房冼滌水空惺水其他石油旦盟

2、L13.92.80.62.6化工蛐1.55.93.22l冶金量L0.49.81.72.7機(jī)械業(yè)2.720.73.2.821.0電力旦旦1工業(yè)生產(chǎn)中采用循環(huán)冷擊_=水供水方式的增加,使得太、中型工業(yè)冷卻塔也逐年成倍增加。我國現(xiàn)有幾1。萬臺工業(yè)冷卻塔在運(yùn)行,每年還有許多數(shù)千噸的新型工業(yè)冷卻塔投入運(yùn)行。無論是新型冷茄塔皓研究、開發(fā)、投運(yùn)、調(diào)試,還是已運(yùn)行的冷卻塔的人修、改造、運(yùn)行和監(jiān)督,均需進(jìn)行大量的冷卻塔刪試工作。冷卻塔的測試分析及評價(jià)工作,不僅僅關(guān)系到冷卻塔本身的冷卻能力是否符合要求的問題,而且關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)能再正常進(jìn)行的問題。因此,冷塔的考梭測試分析工作有著極其重要的意義:二冷卻塔涮試分析現(xiàn)狀

3、以往,我國各工業(yè)部門及電力系統(tǒng),賒對個(gè)別冷卻塔考核試驗(yàn)或性能試驗(yàn)外,對絕夫多數(shù)的冷卻塔在投入運(yùn)行以后不進(jìn)行考核試驗(yàn)或性能試驗(yàn)。冷卻塔的設(shè)計(jì)能百滿足生產(chǎn)需要和冷卻塔的運(yùn)行效果能否達(dá)到設(shè)汗要求,主要靠運(yùn)行實(shí)踐中的觀察來判斷,不能進(jìn)行確切的定量分析。近年來,冷卻塔技術(shù)迅速發(fā)展,新的設(shè)計(jì)計(jì)算理論,新型淋水填料及配水裝置等相繼推廣應(yīng)用于冷卻塔的設(shè)計(jì)中,隨著生產(chǎn)管理水平的不斷提高,對安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求也越來越高。為了不斷總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)#為工廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造條件,有關(guān)部門對冷卻塔的考核試驗(yàn)和性能試驗(yàn)作了具體規(guī)定。從整體上看,往測試數(shù)據(jù)的整理、計(jì)算、分析等方面,目前仍舊采用查圖、列表等手工計(jì)算方式,工作效

4、率低下,可靠性差,冷卻塔測試工作任務(wù)非常繁大,獲取的第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料如不能及時(shí)驗(yàn)證其可靠性.往往“現(xiàn)測試數(shù)據(jù)無法應(yīng)用,從而無法得出正確的測試結(jié)論,此種事故在國內(nèi)屢見不鮮。為解決數(shù)據(jù)量大.分析與測定不同步的問題.國內(nèi)有些單位曾編制過一些計(jì)算程序,但這些程序不能廣泛適用于不同類型、型號各異昀各種冷卻塔.計(jì)算對只能針對某個(gè)冷卻塔進(jìn)行編程.存在著極大的不便,并且嚴(yán)重影響著測試工作效率,目前.國內(nèi)在冷卻塔的測試領(lǐng)域尚未育一完整的冷卻塔測試分析軟件.因此,開發(fā)一種強(qiáng)有力的測試分析計(jì)算機(jī)軟件有著十分重要的意義。針對這一問題本文作者作了冷卻塔測試分析軟件(LQT開發(fā)的研究。三測試分析系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案1一體化測

5、試分析方案提出目前,由于冷卻塔測試、計(jì)算、分析的手段落后.加上冷卻塔測試數(shù)據(jù)量太大,冷卻塔測試分析工作難往分為兩步進(jìn)行:第一步,現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。由于無法受時(shí)對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠眭驗(yàn)證,再加上測試現(xiàn)場的復(fù)雜性和測試中各種隨機(jī)因素的影響,數(shù)據(jù)采集存在一定的盲目性;第二步,后期數(shù)據(jù)處理分析。采用通常的數(shù)據(jù)處理分析方法時(shí),不可避免的會(huì)帶有計(jì)算中的誤差,在后期數(shù)據(jù)處理中,一旦發(fā)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)短缺或數(shù)據(jù)丟失,只能重新測試,這必將大量人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。這種分兩步走的測試分析方式存在著種種不利之處,鑒于以上問題的存在,本文作者提出了冷卻塔一體化測試分析的方案,即:把數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)可靠性驗(yàn)證和數(shù)據(jù)的處

6、理分析,在冷卻塔所屬單位的監(jiān)督下.莊試驗(yàn)現(xiàn)場一次性完成測試分析工作。一體化測試分析的實(shí)施,將消除測試中的盲目性,減少測試中、力、物力和財(cái)力的浪費(fèi).同時(shí),可以大大提高測試工作的效率,減少測試工作對正常生產(chǎn)的影響,井町咀及時(shí)地得到關(guān)于冷卻塔的測試分析結(jié)果,以便更好地服務(wù)于生產(chǎn)?；谖⑿陀?jì)算機(jī)的發(fā)展以及手提式電腦和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用.現(xiàn)場作業(yè)己成為町州能,借助于相應(yīng)的冷擊=塔測試分析軟件(LQT系統(tǒng),從而使一體化測試分析方案得以實(shí)現(xiàn)。2鍘試分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想533綜合考慮在冷卻塔測試中的具體問題咀及測試參數(shù)的特點(diǎn),本文作者將測試分析系統(tǒng)LQT J的設(shè)計(jì)思想確定為“簡明易用,準(zhǔn)確快捷的一體化測試分析軟

7、件”=“簡明易用”.體現(xiàn)_在系統(tǒng)應(yīng)具備友好的用戶界面,界面形式符合常規(guī)的用戶操作習(xí)|貰,目各項(xiàng)功能哦確不致于或盡量避免用戶產(chǎn)生歧義和誤操作,為用戶提供最大的方便?！皽?zhǔn)確快捷”.體現(xiàn)在對用戶編輯時(shí)的錯(cuò)誤輸入的提示和對有效數(shù)據(jù)的合理篩選,提供準(zhǔn)確肯教的可靠結(jié)果,在算浩上具備較高運(yùn)算速度,減小誤差和不必要的延誤=正如前面文內(nèi)容所述.“一體化測試分析”目的在于改變以往測試與分析兩步走的現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)及處理分析.在試驗(yàn)現(xiàn)場一次性完成測試分析T作。四設(shè)計(jì)目標(biāo)l擁有全新的Windows圖形用戶界面(GUI本立:作者以wIND0ws操作系統(tǒng)作為為平臺.借且I于二32位敝牟的VISUALBA

8、SIC這優(yōu)秀n。訛I匕編程丁具.開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)WINDOWS圖形界面(GUI風(fēng)洛的冷卻塔測試分析系統(tǒng)(LQT系統(tǒng)。與周尸開始使用本系統(tǒng)時(shí).無需翻逋一篇又一篇的幫助說明書.用戶只要曾經(jīng)使用過其它任何一種WINDOWS環(huán)境下的軟件.就可以操作自如地使用本測試分析系統(tǒng)軟件=2具有方便的菜單管理與形象的工具條控制本測試分折系統(tǒng)的主窗VI控制臺面上設(shè)有管理方便的標(biāo)準(zhǔn)WINDOWS菜單系統(tǒng),從而使得復(fù)雜的系統(tǒng)得丑了集中控制。另外.每個(gè)菜單均設(shè)有訪問熱鍵,用戶即可以通過鼠標(biāo)操作,也可吼通過鍵盤操作。形象而又生動(dòng)的工具條控制圖形按扭使得率系統(tǒng)更具特色。工具條上畫有示意|生圖標(biāo)或符號,形象地說明了按扭用途.用戶可

9、咀通過圖形按扭來完成大部,卜工作.從而使得操作變得輕鉿、容易、而叉直現(xiàn)、形象。3實(shí)現(xiàn)全動(dòng)志的參數(shù)編輯冷卻塔的測試工作是一項(xiàng)繁雜的工作,其中主要的一項(xiàng)工作是數(shù)據(jù)的采集和分類.在實(shí)際測試工作甲我們發(fā)現(xiàn),測試參數(shù)存在如下特點(diǎn):(1分散性在冷卻塔測試中的參數(shù)包括壓力、溫度、風(fēng)速、流量等并項(xiàng)諸多參數(shù),每項(xiàng)各自采用相應(yīng)的儀表,;4試項(xiàng)目非常繁多.位置極為分散,尤其對于大中型冷卻塔.體積非常龐大,各個(gè)參數(shù)按測試的要求不可能實(shí)現(xiàn)集中于一處進(jìn)行布點(diǎn)和采集,因此具有分散性。(2不確定性冷卻塔是為生產(chǎn)服務(wù)的.根據(jù)不同的生產(chǎn)需要,冷卻塔的大小是不同的。在測試工作中,需根據(jù)冷卻塔的大小來確定布點(diǎn)數(shù)。因此對于不同類型的冷

10、卻塔,布點(diǎn)數(shù)是不確定的。同時(shí)在測量閥一類型冷卻塔時(shí).測量的工況數(shù)和每個(gè)工況的吾個(gè)參數(shù)的測量次數(shù)也是刁:確定的。以往的大部分計(jì)算程序,數(shù)據(jù)的輸八工作是一個(gè)很繁重的工作.為創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)文件,用戶往往需要先作一番復(fù)雜的準(zhǔn)備工作.輸入數(shù)據(jù)時(shí)必須遵守一定的規(guī)程,可能還望對數(shù)據(jù)的正確|生擔(dān)負(fù)相當(dāng)?shù)呢?zé)任如果數(shù)據(jù)輸入過程出現(xiàn)了疏忽,或者日后對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,通常是要做好充分準(zhǔn)備,對于一些具有復(fù)雜關(guān)聯(lián)|生的系統(tǒng).如果一部分新數(shù)據(jù)要從中問插入,可能導(dǎo)致丈范圍的影響,以至于各個(gè)數(shù)據(jù)文件不得不重新構(gòu)造t練臺考慮測試參數(shù)的特點(diǎn)及計(jì)算處理過程。車測試分析系統(tǒng)采取全動(dòng)態(tài)編輯模式a本測試分析系統(tǒng)將這部分責(zé)任承擔(dān)于自身。程序?qū)?/p>

11、數(shù)的編輯無順序要求,用戶可以任意順序修改或添加測試參數(shù).根據(jù)不同類型、不同太小的冷卻塔,可任意改變參數(shù)測試的布點(diǎn)數(shù)的測量次數(shù),所有的管理、維護(hù)工怍及相關(guān)調(diào)態(tài)均由程序自動(dòng)完成,實(shí)現(xiàn)了真正的全動(dòng)態(tài)編輯方式,極大的方便丁用戶。本系統(tǒng)的全動(dòng)態(tài)性還表現(xiàn)在,用戶可以對輸入的參數(shù)隨時(shí)修改,隨時(shí)計(jì)算,因?yàn)閰?shù)是以模塊形式m劃分.因此相互之間具有相互獨(dú)立性,從而使修改的順序沒有前后之分,使得測試工作肯在使用本系統(tǒng)時(shí)具有很大的自由度。4具備數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、自動(dòng)報(bào)警功能夸冷卻塔測試工作者更加頭疼的難點(diǎn)之一是:蟲u何迅速檢測測得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。由于冷卻塔的測試工作是一項(xiàng)非常繁雜的工作,在測試中存在著種種隨機(jī)因素的影響,與此

12、同時(shí),需要測試的數(shù)據(jù)又非常繁多,在這種情況下很難保證所測數(shù)據(jù)的可靠性.非常有必要或急需建立一套快捷方便的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)測系統(tǒng)。本冷卻塔測試分析系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)自動(dòng)報(bào)警器。系統(tǒng)可咀挾速而又精確地對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行熱平衡誤差分析.及時(shí)地向測試工作者提供數(shù)據(jù)的可靠性信息,從而使得測試工作達(dá)到事半功倍的功效a 5數(shù)據(jù)報(bào)表的生成和直觀的圖形數(shù)據(jù)當(dāng)LQT系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)處理之后,會(huì)自動(dòng)地將凌亂的數(shù)據(jù)匯總成數(shù)據(jù)報(bào)表,使用戶自夠方使的查I螄每個(gè)數(shù)據(jù)的精確值。此外系統(tǒng)設(shè)柏一個(gè)“歷史記錄”項(xiàng).每當(dāng)處理完一組數(shù)據(jù)存盤后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的j等其載八“歷史記錄”中,使用戶日后能夠直洵。534系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)表外.還設(shè)育折線和

13、柱形數(shù)據(jù)的圖形表示形式。圖形數(shù)據(jù)不但具有直弧、圳J+等特點(diǎn),而且還便于對數(shù)據(jù)的分析和比較。6動(dòng)畫模擬功能本文作者把可視化技術(shù)引如到本系統(tǒng)中.運(yùn)用動(dòng)畫技術(shù).把冷卻塔系統(tǒng)抽象出來,蛆動(dòng)畫形式.將肆形象地描述在計(jì)算機(jī)窗口上;通過畫面,水和空氣的循環(huán)一目丁然,幣同的水溫以不同的顏色表示出來。用戶可以通過畫面上的按扭開關(guān),隨時(shí)查看每個(gè)設(shè)備的名稱,以及查看冷卻塔的各個(gè)運(yùn)行參數(shù)。7容錯(cuò)能力系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。用戶在編輯過程中隨時(shí)對各種操作進(jìn)行合法|生和可行性檢測.這些榆刪不墳發(fā)生于動(dòng)作開始之前.也同樣存在于操作進(jìn)行之中,一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤.一Z割對其進(jìn)行處理。程序始終對表統(tǒng)的整體性與正確性進(jìn)行維護(hù).對幣同摸

14、式下的吾種操作進(jìn)行可行性判盱.幣可實(shí)現(xiàn)的操作去破預(yù)先排除。五系統(tǒng)框架本測試舟析系統(tǒng)可眥粗略劃分為心大主要功能:參數(shù)動(dòng)態(tài)編輯與智能維護(hù)分析系統(tǒng)的用戶集成環(huán)境數(shù)據(jù)可靠性抒析報(bào)警數(shù)據(jù)查詢與動(dòng)畫顯示系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖I所示:圖】系統(tǒng)構(gòu)成框圖六LQT的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)LQT的535系統(tǒng)的編輯模塊主要包括:環(huán)境參數(shù)、進(jìn)塔空氣干、溫球溫度、出塔空氣干、濕球溫度、空氣量、進(jìn)出塔水溫、冷卻水量等等.各個(gè)模塊即分散又集中,分散性表現(xiàn)在它41"1面1咀各自獨(dú)立地進(jìn)行全動(dòng)態(tài)編輯,集中性表現(xiàn)在可以統(tǒng)一對這些分散模塊的參數(shù)加毗集中管理。這樣就使得用戶在運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)能夠更加得心成手.同時(shí)也便于整個(gè)系統(tǒng)的自身安全運(yùn)用的維護(hù)。

15、不至于使整個(gè)系統(tǒng)輕易誤八癱瘓狀態(tài)。七LQT運(yùn)行流程LQT的系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖3示,用戶通過用高層管理的文件系統(tǒng)和塔型管理系統(tǒng)確定好所;則7爭塔技工況后,即可開始測試參數(shù)的全動(dòng)態(tài)編輯。在用戶測試數(shù)據(jù)時(shí)無需去查看豐測試分析系統(tǒng)中所約定測試參數(shù)的數(shù)量,吲為系統(tǒng)本身是全動(dòng)態(tài)編輯.對測試參數(shù)沒有特殊布點(diǎn)和數(shù)量約定。因此用戶擁有極大的測試目由度。用戶編輯好自己的測試參數(shù)之后.便可通過高層管理中的的運(yùn)行管理系統(tǒng).對用戶所編輯的制始數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性撿測.檢驗(yàn)中,一fl發(fā)現(xiàn)該組測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確.系統(tǒng)將自動(dòng)產(chǎn)生i警,提示用聲測試的數(shù)制超i JJ規(guī)定誤差范嗣。產(chǎn)生報(bào)警時(shí).用戶貶町咀忽略不計(jì)繼續(xù)運(yùn)行.進(jìn)一步檢查運(yùn)算結(jié)果:也

16、可以對參數(shù)進(jìn)JG"iq-;炙編輯,查找誤輸或測試不準(zhǔn)確參數(shù).修改后可再次除測運(yùn)行。系統(tǒng)的這一選擇功能健用F更具主動(dòng)扳.以小至于受機(jī)器的限制。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行完畢,系統(tǒng)蔣自動(dòng)起動(dòng)模擬系統(tǒng),顯示冷卻塔動(dòng)畫模擬流程和數(shù)據(jù)查詢圖.通過模擬圖.用戶可方便地查看冷卻塔的各部分參數(shù)段運(yùn)行效果等各項(xiàng)參數(shù)。此外.用戶可咀高層管理來查看結(jié)果報(bào)表,圖形數(shù)據(jù),歷史記錄等等歷羽罔霸燃然熟l蕊輸出管理劃交互鬟l J /,fill、l 盞掘表模堤群/廠l 圖形數(shù)據(jù)廖|曩|(zhì)l 環(huán)境參數(shù)毒上麓動(dòng)畫模于cc 。H浪分打印輸出參析數(shù)蛄壓宅記錄空氣參數(shù)余/編果溫度參數(shù)旆:l 交互霾I 鍍豹I 下糜么翻&圖3LQT的系統(tǒng)運(yùn)

17、行流程八系統(tǒng)的控制管理系統(tǒng)啟動(dòng)后,呈現(xiàn)在用戶眼前的是LQT系統(tǒng)的控制主屏,如下圖4示?？刂浦髌林邪ㄖ鞑藛蜗到y(tǒng),工具欄和冷卻塔流程模擬示圖。1菜單控制系統(tǒng)菜單的劃分主要是根據(jù)系統(tǒng)中不同的功能而劃分,它們之間即互相獨(dú)立又統(tǒng)一,是一個(gè)有機(jī)的整體控制機(jī)構(gòu)。每個(gè)主菜單項(xiàng)都設(shè)有挾捷鍵,用戶除可以用鼠標(biāo)操作外,還可以運(yùn)用鍵盤操作。主菜單各項(xiàng)之間存在著內(nèi)在約束機(jī)制,當(dāng)系統(tǒng)不九許用戶或用戶不應(yīng)該對某項(xiàng)菜單操作時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將被約制菜單項(xiàng)變灰,有時(shí)當(dāng)用戶用鼠標(biāo)單擊被約制菜單時(shí).系統(tǒng)會(huì)發(fā)出“嘟、嘟”畝給以警示。這體現(xiàn)丁系統(tǒng)的自我維護(hù)功能.以防止用戶誤操作.從而導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò)或使系統(tǒng)陷于癱瘓:從圖中可咀看到主控菜單系

18、統(tǒng)包含了九項(xiàng).分別為:文件、編輯、專家訪談、塔型選擇、測試參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)、故障查詢、結(jié)果打印和幫助。536圖4LQT系統(tǒng)的控制主屏2工具條控制工具條的設(shè)置是本測試分析系統(tǒng)的特色之一,它生動(dòng)、活潑而又形象的外觀用戶賞心悅目.它直現(xiàn)方便使用戶對系統(tǒng)操作自如,下面為工具欄的各項(xiàng)功能.如圖5所示:17i0圖標(biāo)注釋l1、新建立檔5、退出系統(tǒng)9、測試參數(shù)凡口13,數(shù)據(jù)報(bào)表17、控制主屏模擬1:圈I2、打開文件6、塔型選擇10、進(jìn)行運(yùn)算14、線性圖形數(shù)據(jù)18、關(guān)閉幢擬流程圈I3、存盤i,設(shè)計(jì)參數(shù)¨,功畫摸擬開始15,拄彤圖形數(shù)據(jù)l4、直找文件8、測試時(shí)間I2、功畫模擬結(jié)柬16、所史記錄圖5工具條九應(yīng)用范屠LQT系統(tǒng)主要適用于大、中、,J、型工業(yè)通風(fēng)冷卻塔的熱力性能測試分析任務(wù)。LQT系統(tǒng)的整個(gè)框架是為各種類型工業(yè)玲卻塔而設(shè)計(jì),具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性。隨著今后皈本的升級,本系統(tǒng)將能適臺任何類型的冷卻塔測試分析。十總結(jié)LQT系統(tǒng)是用于冷卻塔測試分析的實(shí)用軟土,目前開發(fā)程度可班完成機(jī)械式通風(fēng)冷幫塔(包括橫流塔和逆流型塔的熱力性能測試分析