中，Qs为竖井高度方向发热量，S q为竖井有效散热截面积，D 母线外壳外径， η为竖井内母线组数。
[0060] 通过大量的仿真工作和工程实测，掌握大容量长垂直封闭母线受限空间内热平衡 机理及其各影响因素间制约关系，获得了自然通风下的温差Λ T和IPB内的热源强度q以 及母线垂直高度H的多参数数据分段拟合关联式。
[0061] Δ T = a1+a2*H+a3*q+a4*H2+a5*q 2
[0062] 其中叫为第一系数，a 2为第二系数，a 3为第三系数，a 4为第四系数，a 5为第五系 数。
[0063] 当热源强度q的取值范围为150W/m3< q < 260W/m3、母线垂直高度H的取值范围 为60m彡H < IOOm时，第一系数的值为-8. 3399,第二系数a 2的值为0. 18336,第三系 数&3的值为0. 4559,第四系数&4的值为6. 7559X 10 - 4,第五系数&5的值为7. 7898X10 _6。则 ΔΤ = - 8.3399+0.18336H+0.4559q+(6.7559X10_4)H2+(7.7898X 10_6)q2。
[0064] 当热源强度q的取值范围为260W/m3彡q < 400W/m3、母线垂直高度H的取值范围 为60m彡H < IOOm时，第一系数的值为14. 5349,第二系数a 2的值为0. 01656,第三系数 a3的值为0. 1521，第四系数&4的值为2. 9100X10 - 4,第五系数&5的值为-6. 3164X10 _ 6。 则 ΔΤ = 14. 5349+0. 01656H+0.1521q+(2. 9100X KT 4)H2- (6.3164X10 _ 6)q2。
[0065] 当热源强度q的取值范围为75W/m3彡q < 200W/m3、母线垂直高度H的取值范围为 IOOm彡H < 180m时，第一系数的值为-2. 9452,第二系数a 2的值为0. 08397,第三系数 a3的值为0.04767，第四系数&4的值为-2.2651X 10 - 4,第五系数&5的值为2.0157X10 _6。则 ΛΤ = - 2.9452+0.08397H+0.04767q - (2.2651ΧΚΓ 4)Η2+(2·0157Χ10- 6)*q2。
[0066] 当热源强度q的取值范围为200W/m3彡q < 300W/m3、母线垂直高度H的取值范围 为IOOm彡H < 180m时，第一系数的值为15. 4622,第二系数a 2的值为0. 00572,第三系数 a3的值为-0.1769,第四系数a 4的值为-0.01072X 10 - 4,第五系数&5的值为5. 8279X 10_6。则 ΔΤ = 15. 4622+0. 00572H - 0.1769q - (0.01072X KT4)Η2+5· 8279X KT6)*q2。
[0067] 自然通风条件下不同热源强度q、母线垂直高度H的母线温差控制值参考值见表1 所示：
[0068] 表1自然通风条件下母线温差控制值表
[0070] 母线的导体和外壳温度应满足国家相关规范标准，而对于垂直段母线段来说，由 于其散热能力远低于水平段，且存在高差引起的竖向温度差，为控制母线温度不超过国家 规范规定，必须合理控制垂直段母线竖井的温差。
[0071] 通过大型工程实践和数值仿真计算，提出上述系列关联式，用以判断和选择热平 衡合理的控制方式，以保证长垂直母线在达到热平衡条件下具有合理的技术经济性能，自 然及机械通风条件下母线温差控制值如表2所示。
[0072] 表2自然及机械通风条件下母线温差控制值表
[0074] 其中：N/代表自然通风方式下温差控制值，其它均为机械通风方式下温差控制 值。
[0075] 五、最优机械通风量的选择
[0076] 当自然通风难以满足IPB竖井热环境的要求时，针对该类型热流封闭母线的形 式，采取机械通风造成IPB竖井内强迫对流，提高空气与IPB外壳的换热系数，通过机械通 风和自然通风的耦合作用，强化竖井内的换热能力。机械通风必然需要额外的通风设备提 供空气流通的动力，因此也需要额外的电力消耗。如果通风设备选择过小，可能造成IPB内 的换热不充分，选择通风设备过大则造成能耗过高，不利于节能减排。同时排风量的选择还 需要和地下电站的整个通风系统结合考虑，否则造成地下电站风量平衡有问题，影响地下 电站的通风空调效果。
[0077] 在自然通风和机械通风耦合作用下，受到风机的驱动，母线竖井内的空气流速和 对流换热增强，从而使得IPB表面温度和竖井内温差随着竖井内风速提高降低。在母线竖 井内，由母线热流所产生的自然对流和由风机产生的机械流动相互增益作用。
[0078] 值得注意的是，当机械通风风速达到一定程度后，上下端温差降低的幅度远远小 于风速增长的幅度。因此，可以寻求一个较佳的的风速，使得满足温度要求的前提下，能够 使得能耗较小。
[0079] 通过大量的仿真工作和工程实测，掌握大容量长垂直封闭母线受限空间内热平衡 机理及其各影响因素间制约关系，获得了长垂直封闭母线内机械通风量V与IPB进出口的 温差A T、热源强度q满足关系式
[0080] V = ai+a2* Δ T+a3*q+a4* Δ T2+a5*q2+a6q* Δ T
[0081] 其中A1为第一系数，a 2为第二系数，a 3为第三系数，a 4为第四系数，a 5为第五系 数，a6为第六系数。
[0082] 当热源强度q的取值范围为60W/m3彡q < 120W/m3,第一系数的值为1. 4964， 第二系数a2的值为-0. 06858,第三系数a 3的值为0. 01763,第四系数a 4的值为0. 0019， 第五系数&5的值为-5.7783X 10 - 5,第六系数 &6为-2.2053X 10 - 4。V = 1.4964 - 0. 06858 ΔΤ+0. 01763q+0. 0019 Δ T2- (5.7783X 10 ' 5)q2- (2.2053X 10 ' 4)qAT〇
[0083] 当热源强度q的取值范围为120W/m3彡q < 240W/m3时，第一系数ai的值为 2. 2413,第二系数&2的值为-0.12938,第三系数a 3的值为-0.0059,第四系数a 4的值 为0.0055,第五系数&5的值为-6. 6681X10 _ 6,第六系数&6为-1.8144X10 _ 4。V = 2. 2413 - 0· 12938 Δ T - 0· 0059q+0. 0055 Δ T2- (6. 6681 X 10 _ 6) q2- (I. 8144X 10 _ 4) q A T0
[0084] 当热源强度q的取值范围为240W/m3彡q < 360w/m 3时，第一系数a i的值为 4. 3681，第二系数&2的值为-0. 1353,第三系数a 3的值为-0. 0121，第四系数a 4的值为 0· 0043,第五系数 a5的值为 2. 9583 X 10 - 5,第六系数 &6为-9. 8215 X 10 - 5。V = 4. 3681 - 0· 1353 Δ T - 0· 0121q+0. 0043 Δ T2+ (2. 9583 X ΚΓ 5) q2- (9. 8215 X 10 _ 5) q Δ T。
[0085] 长垂直封闭母线竖井内自然及机械通风混合通风调节下，根据IPB进出口的温差 A T及热源强度q，机械通风的最优风速的计算表格如表3所示。
[0086] 表3自然及机械通风条件下机械通风量控制表
[0088] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 基于长垂直封闭母线机械通风量的优化控制方法，其特征在于：长垂直封闭母线内 机械通风量V与IPB进出口的温差A T、热源强度q满足关系式： V = ai+a2* A T+a3*q+a4* A T2+a5*q2+a6q* A T 其中：a:为第一系数，a 2为第二系数，a 3为第三系数，a 4为第四系数，a 5为第五系数，a 6 为第六系数。2. 根据权利要求1所述的基于长垂直封闭母线机械通风量的优化控制方法，其特征在 于：所述热源强度q的计算公式为： q = Qs/[SQ- Ji*(DL2/4)*n] 其中，Qs为竖井高度方向发热量，Stj为竖井有效散热截面积，D A母线外壳外径，n为 竖井内母线组数。3. 根据权利要求1或2所述的基于长垂直封闭母线机械通风量的优化控制方法，其 特征在于：当所述热源强度q的取值范围为60W/m 3彡q < 120W/m3,所述第一系数S1的值 为1. 4964,所述第二系数a2的值为-0. 06858,所述第三系数a 3的值为0. 01763,所述第 四系数a4的值为0. 0019,所述第五系数a 5的值为-5. 7783 X 10 _ 5，所述第六系数&6为- 2. 2053 XKT 404. 根据权利要求1或2所述的基于长垂直封闭母线机械通风量的优化控制方法，其特 征在于：当所述热源强度q的取值范围为120W/m 3彡q < 240W/m3时，所述第一系数a i的值 为2. 2413,所述第二系数a2的值为-0. 12938,所述第三系数a 3的值为-0. 0059,所述第 四系数a4的值为0. 0055,所述第五系数a 5的值为-6. 6681 X 10 _ 6，所述第六系数&6为- 1. 8144X10- 4。5. 根据权利要求1或2所述的基于长垂直封闭母线机械通风量的优化控制方法，其特 征在于：当所述热源强度q的取值范围为240W/m 3彡q < 360w/m 3时，所述第一系数a :的 值为4. 3681，所述第二系数a2的值为-0. 1353,所述第三系数a 3的值为-0.0121，所述 第四系数a4的值为0. 0043,所述第五系数a5的值为2. 9583X 10 _ 5,所述第六系数&6为-9. 8215X10- 50
【专利摘要】本发明公开了基于长垂直封闭母线机械通风量的优化控制方法，长垂直封闭母线内机械通风量V与IPB进出口的温差ΔT、热源强度q满足关系式：V＝a1+a2*ΔT+a3*q+a4*ΔT2+a5*q2﹣a6q*ΔT，其中：a1为第一系数，a2为第二系数，a3为第三系数，a4为第四系数，a5为第五系数，a6为第六系数。本发明通过数值计算和现场实测数据验证长垂直封闭母线(IPB)在满足热平衡和温度的要求下机械通风具有最佳通风量的结果。通过对机械通风量优化计算，既可保证温差要求，同时保证所选择的通风设备能耗最低，达到节能的目的。本发明提出的长垂直封闭母线的优化机械通风量控制方法的研究结果对于找到IPB竖井热平衡最佳机械通风量，在满足IPB运行环境的前提下达到节能减排具有重大意义。
【IPC分类】G05B13/04
【公开号】CN105116727
【申请号】CN201510439699
【发明人】邵建雄, 梁波, 郭建辉, 易先举, 刘景旺, 阳少华, 李光华, 刘茂祥, 朱钊, 崔磊
【申请人】长江勘测规划设计研究有限责任公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月23日