一种蓄冷罐内布水系统的模块化施工方法与流程

本发明属于蓄冷罐施工技术领域，具体涉及一种安装大型蓄冷罐内布水系统的模块化施工方法。

背景技术：

水蓄冷是利用水的显热实现冷量的储存。合理的蓄冷系统应通过维持尽可能大的蓄水温差并防止冷水与热水的混合来获得最大的蓄冷效率。在水蓄冷技术中，关键问题是蓄冷罐的结构形式应能防止所蓄冷水与回流热水的混合。

自然分层蓄冷是一种结构简单、蓄冷效率较高、经济效益较好的蓄冷方法，其原理为：水的密度与其温度密切相关，在水温大于4℃时,温度升高密度减小,而在0～4℃范围内，温度升高密度增大，3.98℃时水的密度最大。自然分层蓄冷就是依靠密度大的水自然会聚集在蓄冷槽的下部,形成高密度水层的趋势进行的,在分层蓄冷中使温度为4～6℃的冷水聚集在蓄冷槽的下部,而10～18℃的热水自然地聚集在蓄冷槽的上部,来实现冷热水的自然分层。

自然分层水蓄冷槽的结构形式如图6所示，在蓄冷槽中设置了上下两个均匀分配水流散流器，为了实现自然分层的目的，要求在蓄冷和释冷过程中，热水始终是从上部散流器流入或流出，而冷水是从下部散流器流入或流出，应尽可能形成分层水的上下平移运动。在自然分层水蓄冷槽中，斜温层是一个影响冷热分层和蓄冷槽蓄冷效果的重要因素,它是由于冷热水间自然的导热作用而形成的一个冷热温度过渡层，它会由于通过该水层的导热、水与蓄冷槽壁面和沿槽壁的导热，并随着储存时间的延长而增厚，从而减少实际可用蓄冷水的体积，减少可用蓄冷量，明确而稳定的斜温层能防止蓄冷槽下部冷水与上部热水的混合，蓄冷槽储存期内斜温层变化是衡量蓄冷槽蓄冷效果的主要考察指标。理论计算，对于高度25～30米，内径25～30米的大型蓄冷槽或罐，斜温层厚度维持在0.3～1.0m之间具有较佳的蓄冷效果，如图6所示。然而现有的施工方式中，冷、热水的流入或流出对蓄冷水产生影响，水流速的均匀性较差，罐内管道对该不均匀性的调节性较差，使得冷、热水的流入或流出的扰动对斜温层产生破坏，降低蓄冷罐的蓄冷效果。

现有的水蓄冷系统多采用一个蓄水槽或蓄水罐，布水方式多采用自然分层布水，布水器设计需要根据蓄冷槽或蓄水罐的外形尺寸不同而进行大量的计算。由于现有的蓄冷槽或蓄水罐内的管道非常复杂，布水器需要根据管道的不同而进行设计，这样一方面会增加施工的难度和工作量，另一方面管道内所存留的冷水不能进行冷热交换，降低了蓄冷槽或蓄水罐的容积系数。同时，布水器制作安装的工程量也非常大，它一方面延长了水蓄冷系统的工程工期，另一方面增加了工程成本，增加了工程的投资回报年限。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种施工效率高、蓄冷罐蓄冷效果好的蓄冷罐内布水系统的模块化施工方法。

技术方案：本发明所述的一种蓄冷罐内布水系统的模块化施工方法，包括如下步骤：

(1)采集布水构件的结构数据，所述布水构件包括布水管道、布水器以及配水帽，采用采集到的结构数据模拟排列布水管道，得到布水系统整体模型，对布水系统整体模型中的布水构件设置唯一的RIFD编码，依据该编码对布水构件实物对应编码；

(2)在蓄冷罐的物料输送口搭建布水构件传输装置；

(3)灌顶布水系统搭设：利用布水构件传输装置将灌顶布水系统所需的布水构件送入蓄冷罐内，采用装设RIFD编码识别器的机械手将布水构件送至目标位置，先完成灌顶布水主管的安装，然后在灌顶布水主管上安装布水器，最后在灌顶布水器上装设配水帽；

(4)灌内主立管搭设：利用布水构件传输装置将灌内主立管所需的布水构件送入蓄冷罐内，采用装设RIFD编码识别器的机械手将布水构件送至目标位置，由下至上完成主立管的搭设；

(5)灌底布水系统搭设：利用布水构件传输装置将灌底布水系统所需的布水构件送入蓄冷罐内，采用装设RIFD编码识别器的机械手将布水构件送至目标位置，先完成灌底布水主管的安装，然后在灌底布水主管上安装布水器，最后在灌顶布水器上装设配水帽；

(6)对布水系统管道以及蓄冷罐外部包覆保温层，完成模块化布水施工。

进一步地，步骤(3)中所述灌顶布水主管以及步骤(5)中所述灌底布水主管采用内双环布水格局，包括两个独立的半圆布水系统，每个布水系统包括环形布水主管和若干根相互平行的直形布水主管，所述直形布水主管等间距固定于所述环形布水主管内部。

进一步地，每根直形布水主管上等间距设有布水稳压器，布水稳压器的每个端部均连接多出口配水帽。

进一步地，所述的灌顶布水系统中环形布水主管内相邻两根直形布水主管的间距为50～200mm,进一步优选为60～100mm；每根直形布水主管上布水稳压器的间距为10～100mm,进一步优选为30～50mm；

所述的灌底布水系统中环形布水主管内相邻两根直形布水主管的间距为50～200mm,进一步优选为60～100mm；每根直形布水主管上布水稳压器的间距为10～100mm,进一步优选为30～50mm。

进一步地，所述布水稳压器为四口布水稳压器，所述布水稳压器与配水帽连接的端口设有收缩式接头，通过所述收缩式接头将布水稳压器与配水帽连接。

进一步地，所述多出口配水帽包括配水接头和防湍帽，所述防湍帽固定于所述配水接头顶部，所述配水接头根部靠近防湍帽一端设有一组出水口，所述防湍帽上对应每个出水口设有导水槽。

进一步地，为起到较好的水流调节作用，步骤(2)以及步骤(5)中灌顶布水主管以及灌底布水主管下方距离50～200mm m处设有带整流格栅的筛漏板，整流格栅为矩形，每个整流格栅占筛漏板面积的1/30～1/20，筛漏板上的隔板高度为防湍帽上出水口内径的2～8倍，筛漏板上的水孔为防湍帽上出水口内径的0.5～3倍。

进一步地，为更好的稳定水流，防止蓄冷罐进出水破坏罐内斜温层的稳定性，所述防湍帽上的导水槽呈发射状延伸至防湍帽边缘，且每个导水槽的形状一致。

进一步地，所述防湍帽呈方形或圆形。

进一步地，所述防湍帽与出水口均为圆形，且出水口与防湍帽的内径比为10～15:1。

进一步地，为便于布水构件的传输，避免对布水构件造成损伤，步骤(2)中所述布水构件传输装置包括第一传输体和第二传输体，所述第一传输体置于蓄冷罐物料输送口的外侧，所述第二传输体位于蓄冷罐物料输送口的内侧；所述第一传输体包括第一支架、第一牵引装置、第二牵引装置和滚动套管，所述第一支架置于地面上且一侧端垂直抵靠在蓄冷罐壁上，所述滚动套管横置于所述第一支架顶部，所述第一牵引装置通过吊耳与所述滚动套管连接，所述第二牵引装置固定于蓄冷罐壁上，且第二牵引装置的牵引端与滚动套管连接；

所述第二传输体包括第二支架和滚动轨道，所述第二支架置于蓄冷罐底板上，且一侧端抵靠在蓄冷罐内壁上，所述滚动轨道置于所述第二支架上；

布水构件由第一牵引装置吊升至物料传输口高度，并由第二牵引装置牵引至物料传输口，布水构件从物料传输口落至第二传输体上，通过滚动轨道传输至罐体内。

进一步地，所述滚动套管包括空心管套和管芯，所述空心管套的内径大于管芯内径，管套的长度小于管芯长度，所述管芯穿置于所述空心管套内，管芯的两端横置于第一支架顶部；所述空心管套底部固定吊耳，朝向蓄冷罐的一侧固定牵引耳；所述第一牵引装置通过所述吊耳与管套连接，所述第二牵引装置通过牵引耳与所述空心管套连接。

进一步地，所述第二支架上的滚动轨道包括轨道支架、轨道支架上平行固定的横向承重杆和承重杆上套设的钢管，钢管与承重杆相互转动实现布水构件在第二传输体上的传递。

有益效果：(1)本发明提供的方法综合电子端模拟布设、射频编码唯一辨识、专用的布水构件传输装置和现场施工安装，可简便高效的完成蓄冷罐内布水系统的安装施工，唯一射频编码的应用使得每个布水构件的应用位置唯一，避免因布水构件错位导致的布水系统安装错乱，返工重装为问题，一次安装即可保证安装准确度，省时、省力，大大节降的人力成本；(2)本发明提供的施工方法通过双内环一次布水、分布式均压二次布水以及配水帽三次布水，增加附壁效应，实现精细、均流布水，蓄冷罐进、出水对罐内水的干扰较小，有效保证罐内斜温层的厚度保持在高效的水平上，使得罐内同一断面上的水温差、蓄冷水槽出水温度的稳定、蓄冷效率和容积使用系数等项指标均较高；(3)本发明中通过设定布水主管、布水主观上稳压补水稳压器、配水帽的分布以及配水帽、筛漏板以及各水孔的尺寸，实现对罐内水流较高的调稳性能；(4)本发明提供的专用传输装置结构可靠，能够解决布水构件向罐内传输效率低、消耗体力大的问题，使管道的运输变得简单容易、省时省力，加快了整个罐内管道安装的进度。

附图说明

图1为本发明中灌底布水系统的结构示意图；

图2为本发明中布水稳压器的结构示意图；

图3为本发明中布水器的结构示意图；

图4为本发明中筛漏板的结构示意图；

图5为本发明中布水构件传输装置的结构示意图；

图6为蓄冷槽内部结构示意图；

其中：1、环形布水主管，2、直形布水主管，3、布水稳压器，31、收缩式接头，4、配水帽，41、配水接头，42、防湍帽，43、出水口，44、导水槽，6、筛漏板，61、整流格栅，62、隔板，63、插件，7、第一传输体，71、第一支架，72、第一牵引装置，73、第二牵引装置，74、滚动套管，741、空心管套，742、管芯，75、吊耳，76、牵引耳，8、第二传输体，81、第二支架，82、滚动轨道，821、轨道支架，822、横向承重杆，823、钢管，9、蓄冷罐，91、蓄冷罐底板，10、物料输送口，11、斜撑杆。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种蓄冷罐内布水系统的模块化施工方法，本方法主要针对大型蓄冷罐，高度在25～30米，内径在25～30米，施工包括如下步骤：

(1)采集布水构件的结构数据，所述布水构件包括布水管道、布水器以及配水帽，采用采集到的结构数据模拟排列布水管道，得到布水系统整体模型，对布水系统整体模型中的布水构件唯一的RIFD编码，依据该编码对布水构件实物对应编码；

(2)在蓄冷罐的物料输送口搭建布水构件传输装置；

(3)灌顶布水系统搭设：利用布水构件传输装置将灌顶布水系统所需的布水构件送入蓄冷罐内，采用装设RIFD编码识别器的机械手将布水构件送至目标位置，先完成灌顶布水主管的安装，然后在灌顶布水主管上安装布水器，之后在灌顶布水器上装设配水帽；最后在灌顶布水主管下方距离100mm处铺设带整流格栅的筛漏板；

灌顶布水主管采用内双环布水格局，包括两个独立的半圆布水系统，每个布水系统包括环形布水主管和若干根相互平行的直形布水主管，所述直形布水主管等间距固定于所述环形布水主管内部；每根直形布水主管上等间距设有布水稳压器，布水稳压器的每个端部均连接12出口配水帽；灌顶布水系统中环形布水主管内相邻两根直形布水主管的间距为60mm；每根直形布水主管上布水稳压器的间距为40mm；

(4)灌内主立管搭设：利用布水构件传输装置将灌内主立管所需的布水构件送入蓄冷罐内，采用装设RIFD编码识别器的机械手将布水构件送至目标位置，由下至上完成主立管的搭设；在装设过程中主立管向上延伸至灌顶，提高主立管的稳定性和灌顶的承载能力；

(5)灌底布水系统搭设：利用布水构件传输装置将灌底布水系统所需的布水构件送入蓄冷罐内，采用装设RIFD编码识别器的机械手将布水构件送至目标位置，先完成灌底布水主管的安装，然后在灌底布水主管上安装布水器，之后在灌顶布水器上装设配水帽；最后在灌底布水主管下方距离100mm处铺设带整流格栅的筛漏板；

灌底布水主管采用内双环布水格局，包括两个独立的半圆布水系统，每个布水系统包括环形布水主管1和若干根相互平行的直形布水主管2，所述直形布水主管2等间距固定于所述环形布水主管1内部；每根直形布水主管2上等间距设有布水稳压器3，布水稳压器3的每个端部均连接12出口配水帽4；灌底布水系统中环形布水主管内相邻两根直形布水主管的间距为80mm；每根直形布水主管上布水稳压器的间距为45mm；

(6)对布水系统管道以及蓄冷罐外部包覆保温层，完成模块化布水施工。

本实施例中，使用的布水稳压器3为四口布水稳压器，所述布水稳压器3与配水帽4连接的端口设有收缩式接头31，通过所述收缩式接头31将布水稳压器3与配水帽4连接；多出口配水帽4包括配水接头41和防湍帽42，所述防湍帽42固定于所述配水接头41顶部，所述配水接头41根部靠近防湍帽42一端设有一组出水口43，所述防湍帽42上对应每个出水口43设有导水槽44；防湍帽42上的导水槽43呈发射状延伸至防湍帽42边缘，且每个导水槽44的形状一致；防湍帽42与出水口43均为圆形，且出水43口与防湍帽42的内径比为12:1；筛漏板6上整流格栅61为矩形，每个整流格栅61占筛漏板面积的1/25，筛漏板上的隔板62高度为防湍帽上出水口内径的4倍，筛漏板上的水孔为防湍帽上出水口内径的1.5倍，筛漏板具有便于相互配合的插件63和插槽。

布水构件传输装置包括第一传输体7和第二传输体8，所述第一传输体置于蓄冷罐9物料输送口10的外侧，所述第二传输体8位于蓄冷罐9物料输送口10的内侧；所述第一传输体7包括第一支架71、第一牵引装置72、第二牵引装置73和滚动套管74，所述第一支架71置于地面上且一侧端垂直抵靠在蓄冷罐9壁上；滚动套管74包括空心管套741和管芯742，所述空心管套741的内径大于管芯742内径，管套741的长度小于管芯742长度，所述管芯742穿置于所述空心管套741内，管芯742的两端横置于第一支架71顶部；所述空心管套741底部固定吊耳75，朝向蓄冷罐9的一侧固定牵引耳76；所述第一牵引装置72通过所述吊耳75与管套741连接，所述第二牵引装置73通过牵引耳76与所述空心管套741连接；

所述第二传输体8包括第二支架81和滚动轨道82，滚动轨道82包括轨道支架821、轨道支架上平行固定的横向承重杆822和承重杆上套设的钢管823，第二支架置于蓄冷罐底板91上，且一侧端抵靠在蓄冷罐内壁上，钢管与承重杆相互转动实现布水构件在第二传输体上的传递；

布水构件由第一牵引装置吊升至物料传输口高度，并由第二牵引装置牵引至物料传输口，布水构件从物料传输口落至第二传输体上，通过滚动轨道传输至罐体内，第一传输体的高度高于物料输送口，第二传输体的高度低于物料输送口。

为提高布水构件传输装置中第一支架和第二支架的结构稳定性，本实施例还在支架的斜角方向固定斜撑杆11。

本发明通过双内环一次布水、分布式均压二次布水以及配水帽三次布水，增加附壁效应，实现精细、均流布水，蓄冷罐进、出水对罐内水的干扰较小，有效保证罐内斜温层的厚度保持在高效的水平上，使得罐内同一断面上的水温差、蓄冷水槽出水温度的稳定、蓄冷效率和容积使用系数等项指标均较高。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。