一种高位收水冷却塔防漏装置及其设计方法与流程

本发明涉及高位收水冷却塔结构技术领域，具体而言，涉及一种高位收水冷却塔防漏装置及其设计方法。

背景技术：

高位收水自然通风冷却塔(以下简称高位塔)是火力发电厂、核电发电厂湿冷机组及化工行业冷却系统用的大型冷却建(构)筑物。根据国家节能减排、低碳经济的要求，具有明显节能、降噪优势的高位塔具有广阔的应用前景，尤其是对电价高及电源紧缺的地区，高位塔的优势更加明显。

由于高位塔塔筒为双典线环形结构，传统的防漏结构与塔筒相邻处，复杂的空间结构导致该区域出现部分冷却水无法被收集，为避免漏水，需在该区域设置防漏结构。

目前所采用的常规防漏结构是反向收水斜板；即在正向收水斜板及收水槽无法完全收水的区域，在塔边布置若干坡度方向与正向收水斜板方向相反的反向收水斜板，反向收水斜板上端生根于塔筒内壁，下端搭接至正向收水斜板的收水槽内。

这种防漏结构的安装难度较大，并会对冷却塔的运行造成一定的影响，具体而言：反向斜板与塔筒接触部位需要进行密封处理，但由于塔筒内壁呈异型状，密封安装较为困难。同时，反向收水斜板阻挡了部分进入冷却塔上升的冷空气，造成水滴未经换热而被直接收集，进而影响了冷却塔整体的换热效率。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种高位收水冷却塔防漏装置，其安装更为便捷，同时对进入冷却塔上升的冷空气影响较小。

本发明的实施例是这样实现的：

一种高位收水冷却塔防漏装置，包括多列沿平行于塔径的水平方向延伸且彼此相互平行的下板和多道收水槽，每列下板均由多个下收水斜板沿其延伸方向依次拼接而成，所述下板的末端与塔筒内壁之间形成有漏水间隙；每列下板中还包括有用于固定连接其下收水斜板和淋水填料的吊杆，

还包括有集水沟和多列上板；

所述集水沟凸出形成于塔筒内壁上，所述集水沟所述集水沟环绕整个塔筒内壁并与冷却塔的冷水槽相连通；

所述上板的列数与下板的列数相对应，对应的上板、下板同向延伸，所述上板主要由多个上收水斜板沿其延伸方向依次拼接而成；所述上板布置在对应列下板与塔筒内壁所形成的漏水间隙上方并遮盖住漏水间隙；

所述上板和下板在垂直于其延伸方向的水平方向上，呈由远离塔筒内壁一侧至靠近塔筒内壁一侧向下倾斜的形状；所述上板较上侧的侧沿通过上连接结构而与对应列下板中的吊杆相固定，而其较下侧的侧沿则通过下连接结构而与塔筒内壁相固定，所述上板较下侧的侧沿与塔筒内壁限定出与集水沟相连通的通流通道。

优选的，所述上连接结构包括与吊杆固定连接的方型连接件，以及与方型连接件固定连接的卡板，所述卡板具有供所述上收水斜板较上侧的侧沿卡入的卡口。

优选的，所述下连接结构包括有搭接件和部分预埋在塔筒内壁当中的预埋件，所述预埋件伸出于塔筒内壁外的部位与搭接件固定连接，所述上收水斜板较下侧的侧沿搭接在所述搭接件的顶部。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括：

本发明主要通过布置集水沟和上板，以对漏水间隙中出现的漏水进行导流，使边缘位置的漏水能够流入至集水沟当中，流入至冷水槽当中。本发明所提供的防漏结构，对漏水进行导流，以替代传统方式当中对漏水所进行的封堵，安装时避免了封堵结构的设置，安装起来更为便捷，同时，也避免了对进入冷却塔的上升冷空气造成影响，保障了冷却塔整体的换热效率。

本发明还提供了一种如上所述一种高位收水冷却塔防漏装置的设计方法，包括步骤：

s1：输入设计参数；

s2：根据构件类别创建族文件；

s3：确定每一列上板、下板的布置范围；

s4：进行上收水斜板和下收水斜板设计；

s5：进行上连接结构和下连接结构设计；

s6：进行防漏水校验、上收水斜板校验和集水沟流量校验，校验通过后生成防漏装置的设计模型；

其中，所述设计参数包括下牛腿标高以下的塔筒筒壁标高和半径、漏水线半径、收水槽位置、吊杆位置、上收水斜板坡度、集水沟尺寸。

优选的，步骤s2根据构件类别创建族文件具体包括步骤：

s21：选择族样板文件；

s22：在族编辑器中创建构件对象的几何形状；

s23：在族编辑器中对几何形状添加约束，实现参数控制；

s24：在族文件中添加族参数；

s25：对族文件进行测试，验证构件对象的几何形状能被参数正确驱动；

其中，构件类别包括塔筒、上收水斜板、方型连接件、卡板、下连接连接结构、吊杆。

优选的，所述步骤s3确定每一列上板、下板的布置范围，具体包括步骤：

s31：根据集水沟尺寸及塔筒筒壁参数，计算塔筒内壁的标高及相应半径；

s32：计算滴水线半径；

s33：根据收水槽位置及塔筒内壁尺寸，计出算每一列下板的布置范围；

s34：根据每一列下板的布置范围、滴水线半径及塔筒内壁尺寸计算出每一列上板的布置范围；

优选的，所述步骤s4进行上收水斜板和下收水斜板设计，具体包括步骤：

s41：根据每一列上板、下板的布置范围以及塔筒内壁几何尺寸，分别计算每一块上收水斜板和下收水斜板的几何尺寸信息；

s42：分别计算每一块上收水斜板和下收水斜板的空间坐标；

s43：遍历每一块上收水斜板和下收水斜板，确定构件类型；

s44：根据步骤s43获得的构件类型，分别在上收水斜板和下收水斜板族文件中创建族类型，并根据构件类型对应的几何参数对族文件中相应参数进行赋值；

s45：依次读取上收水斜板和下收水斜板空间坐标，选择相应族文件的构件类型，在项目文件中创建构件对象。

优选的，所述步骤s5进行上连接结构和下连接结构设计具体包括步骤：

s51：根据上板的布置范围和吊杆位置，计算各方型连接件的空间坐标；

s52：根据方型连接件的空间坐标，计算相邻两方型连接件之间的距离，并以此距离确定每一根卡板的长度和空间坐标；

s53：根据上板的布置范围、每一块上收水斜板的坡率、塔筒内壁几何尺寸，计算每一块上收水斜板对应的下连接结构的空间坐标；

s54：遍历每一根卡板的长度，确定构件类型；

s55：根据步骤s54获得的构件类型，在卡板族文件中创建族类型，并根据构件类型对应的几何参数对族文件中相应参数进行赋值；

s56：依次读取卡板空间坐标，选择相应族文件的构件类型，在项目文件中创建构件对象；

s57：依次读取方型连接件和下连接结构的空间坐标，选择相应族文件，在项目文件中创建构件对象。

优选的，所述步骤s6中的进行防漏水校验具体包括步骤：

以滴水线半径为圆柱体半径，创建滴水线圆柱体；

检查每一列上板和下板的范围，确认是否超出滴水线圆柱体；

若超出，则满足防漏水要求：

若未超出，则对该列下板和与其对应上板进行复核，若不满足防漏水要求，则对该下板和与其对应上板标注以第一颜色并高亮显示；

所述步骤s6中的上收水斜板校验具体包括步骤：

遍历每一块上收水斜板，读取其长度l，并判断是否小于上收水斜板最大设计长度lmax；

若为是，则满足要求；

若为否，则该上收水斜板不满足设计要求，对其进行标注以第二颜色，并高亮显示。

优选的，所述步骤s6中的集水沟流量校验具体包括步骤：

s61：根据集水沟宽度、深度及坡率，采用水力学公式计算集水沟最大流量qmax；

s62：根据循环水流量及淋水面积，计算单位面积汇水量qavg；

s63：读取各上收水斜板，并依次进行标号n；

s64：依次计算各收水斜板的影的汇水面积s，并依次计算其汇水量qn＝s*qavg；

s65：若各收水斜板中的qn≤qmax，则结束，否则，至步骤s66；

s66：对qn＞qmax的上收水斜板标注以第三颜色同时高亮显示，同时，调整集水沟的宽度、深度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为传统方式当中单列下板的平面布置示意图；

图2为本发明所提供实施例1中单列下板和与其对应上板的平面布置示意图；

图3为本发明所提供实施例1中多列下板和与其对应上板的平面布置示意图；

图4为图2中a-a处的断面示意图；

图5为本发明所提供实施例1中上连接结构的结构示意图；

图6为本发明所提供实施例1中下连接结构的结构示意图；

图7为本发明所提供防漏装置的设计流程示图。

【具体符号说明】：

10-下板，11-下收水斜板，12-吊杆，13-漏水间隙；

20-收水槽；

30-集水沟；

40-上板，41-上收水斜板，42-通流通道；

50-上连接件，51-方型连接件，52-卡板；

60-下连接件，61-搭接件，62-预埋件；

70-塔筒内壁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图2至图6，本实施例1所提供的一种高位收水冷却塔防漏装置，包括多列沿平行于塔径的水平方向延伸且彼此相互平行的下板和多道收水槽，每列下板均由多个下收水斜板沿其延伸方向依次拼接而成，所述下板的末端与塔筒内壁之间形成有漏水间隙；每列下板中还包括有用于固定连接其下收水斜板和淋水填料的吊杆；

还包括有集水沟和多列上板；

所述集水沟凸出形成于塔筒内壁上，所述集水沟所述集水沟环绕整个塔筒内壁并与冷却塔的冷水槽相连通；

所述上板的列数与下板的列数相对应，对应的上板、下板同向延伸，所述上板主要由多个上收水斜板沿其延伸方向依次拼接而成；所述上板布置在对应列下板与塔筒内壁所形成的漏水间隙上方并遮盖住漏水间隙；

所述上板和下板在垂直于其延伸方向的水平方向上，呈由远离塔筒内壁一侧至靠近塔筒内壁一侧向下倾斜的形状；所述上板较上侧的侧沿通过上连接结构而与对应列下板中的吊杆相固定，而其较下侧的侧沿则通过下连接结构而与塔筒内壁相固定，所述上板较下侧的侧沿与塔筒内壁限定出与集水沟相连通的通流通道。

请参见图1，传统方式当中，单列下板的平面布置示意图，可以看出的是，在复杂空间和收水槽安装条件的影响下，下板的末端与塔筒内壁之间会形成一个空白的漏水间隙。而在本实施例中，请参见图2至图4，下板和与其相对应的上板的平面布置示意图和剖视图，此时，上板在垂向上遮盖住漏水间隙，进而对漏水进行导流，而由于上板呈现倾斜的样式，所以漏水间隙中所出现的部分漏水，上板会将沿着自身的倾斜方向将其引导至通流通道处，排入至集水沟当中最终进入至冷水槽。

作为优选实施方式，在本实施例中，所述上连接结构包括与吊杆固定连接的方型连接件，以及与方型连接件固定连接的卡板，所述卡板具有供所述上收水斜板较上侧的侧沿卡入的卡口。请参见图5，可以看出的是，在本实施例中，方型连接件由吊杆所贯穿，并由螺母所固定住。

作为优选实施方式，在本实施例中，所述下连接结构包括有搭接件和部分预埋在塔筒内壁当中的预埋件，所述预埋件伸出于塔筒内壁外的部位与搭接件固定连接，所述上收水斜板较下侧的侧沿搭接在所述搭接件的顶部。请参见图6，可以看出的是，在本实施例中，上述预埋件为预埋螺栓，其部分部位伸出于塔筒内壁之外，而搭接件为搭接板，用于供上收水斜板较下侧的侧沿直接搭接。

本实施例1所提供的一种防漏结构，在结构上避免了传统方式当中所采用的封堵结构，同时，利用了现有结构当中的吊杆，整个上收水斜板的较上侧侧沿利用卡板固定，而其较下侧侧沿直接搁置，避免了粘接，安装更为便捷，且更便于维修维护；也避免了对进入冷却塔的上升冷空气造成影响，保障了冷却塔整体的换热效率。

请参见图7，本实施例1所提供的一种高位收水冷却塔防漏装置的设计方法，包括步骤：

s1：输入设计参数；

s2：根据构件类别创建族文件；

s3：确定每一列上板、下板的布置范围；

s4：进行上收水斜板和下收水斜板设计；

s5：进行上连接结构和下连接结构设计；

s6：进行防漏水校验、上收水斜板校验和集水沟流量校验，校验通过后生成防漏装置的设计模型；

其中，所述设计参数包括下牛腿标高以下的塔筒筒壁标高和半径、漏水线半径、收水槽位置、吊杆位置、上收水斜板坡度、集水沟尺寸。

在本实施例中，上述输入设计参数，可以通过交互式界面或参数文件等方式输入设计参数。

进一步的，在本实施例中，步骤s2根据构件类别创建族文件具体包括步骤：

s21：选择族样板文件；

s22：在族编辑器中创建构件对象的几何形状；

s23：在族编辑器中对几何形状添加约束，实现参数控制；

s24：在族文件中添加族参数；

s25：对族文件进行测试，验证构件对象的几何形状能被参数正确驱动；

其中，构件类别包括塔筒、上收水斜板、方型连接件、卡板、下连接连接结构、吊杆。

进一步的，所述步骤s3确定每一列上板、下板的布置范围，具体包括步骤：

s31：根据集水沟尺寸及塔筒筒壁参数，计算塔筒内壁的标高及相应半径；

s32：计算滴水线半径；

s33：根据收水槽位置及塔筒内壁尺寸，计出算每一列下板的布置范围；

s34：根据每一列下板的布置范围、滴水线半径及塔筒内壁尺寸计算出每一列上板的布置范围；

进一步的，所述步骤s4进行上收水斜板和下收水斜板设计，具体包括步骤：

s41：根据每一列上板、下板的布置范围以及塔筒内壁几何尺寸，分别计算每一块上收水斜板和下收水斜板的几何尺寸信息；

s42：分别计算每一块上收水斜板和下收水斜板的空间坐标；

s43：遍历每一块上收水斜板和下收水斜板，确定构件类型；

s44：根据步骤s43获得的构件类型，分别在上收水斜板和下收水斜板族文件中创建族类型，并根据构件类型对应的几何参数对族文件中相应参数进行赋值；

s45：依次读取上收水斜板和下收水斜板空间坐标，选择相应族文件的构件类型，在项目文件中创建构件对象。

所述步骤s5进行上连接结构和下连接结构设计具体包括步骤：

s51：根据上板的布置范围和吊杆位置，计算各方型连接件的空间坐标；

s52：根据方型连接件的空间坐标，计算相邻两方型连接件之间的距离，并以此距离确定每一根卡板的长度和空间坐标；

s53：根据上板的布置范围、每一块上收水斜板的坡率、塔筒内壁几何尺寸，计算每一块上收水斜板对应的下连接结构的空间坐标；

s54：遍历每一根卡板的长度，确定构件类型；

s55：根据步骤s54获得的构件类型，在卡板族文件中创建族类型，并根据构件类型对应的几何参数对族文件中相应参数进行赋值；

s56：依次读取卡板空间坐标，选择相应族文件的构件类型，在项目文件中创建构件对象；

s57：依次读取方型连接件和下连接结构的空间坐标，选择相应族文件，在项目文件中创建构件对象。

所述步骤s6中的进行防漏水校验具体包括步骤：

以滴水线半径为圆柱体半径，创建滴水线圆柱体；

检查每一列上板和下板的范围，确认是否超出滴水线圆柱体；

若超出，则满足防漏水要求：

若未超出，则对该列下板和与其对应上板进行复核，若不满足防漏水要求，则对该下板和与其对应上板标注以第一颜色并高亮显示；

所述步骤s6中的上收水斜板校验具体包括步骤：

遍历每一块上收水斜板，读取其长度l，并判断是否小于上收水斜板最大设计长度lmax；

若为是，则满足要求；

若为否，则该上收水斜板不满足设计要求，对其进行标注以第二颜色，并高亮显示。

所述步骤s6中的集水沟流量校验具体包括步骤：

s61：根据集水沟宽度、深度及坡率，采用水力学公式计算集水沟最大流量qmax；

s62：根据循环水流量及淋水面积，计算单位面积汇水量qavg；

s63：读取各上收水斜板，并依次进行标号n；

s64：依次计算各收水斜板的影的汇水面积s，并依次计算其汇水量qn＝s*qavg；

s65：若各收水斜板中的qn≤qmax，则结束，否则，至步骤s66；

s66：对qn＞qmax的上收水斜板标注以第三颜色同时高亮显示，同时，调整集水沟的宽度、深度。

同时，本实施例采用的设计方法还包括有以下步骤：

s7：生成图纸和材料报表；

s8：生成动画视频。

其中，关于步骤s7，具体包括步骤：

s71：在图纸的指定位置自动添加剖面，形成剖面图；

s72：在剖面图中自动添加标注、文字说明信息，形成施工安装图纸；

s73：创建材料统计报表，所述材料统计报表包括每一个构件类别的类型、个数、尺寸信息，生成材料统计汇总表；

s74：对图中数字、文字等信息进行校核、确认，完成设计。

其中图纸还包括有上收水斜板平面布置图、上连接结构、下连接结构平面布置图、下收水斜板平面布置图等。在本实施例中，上述方法均基于autodesk公司的revit软件所进行bim三维建模来实现。

关于步骤s8的生成视频动画，在本实施例中，所述步骤s8的生成视频动画，包括以下过程：

s81、将步骤s6所创建的全塔防漏装置模型导出，生成navisworks软件可识别的nwc格式文件；

s82：在navisworks软件打开上述文件，制作动画视频；

动画视频包括工进度模拟，施工安装工序模拟，漫游动画等，图直观、高效地输出设计结果。

本实施例所提供的设计方法具有以下优势：

(1)设计输入数据少，设计所需中间数据程序自动计算并在内部共享传递，减少工程师手工读取、输入工作量，保证准确性，避免出错；

(2)根据布置规则自动进行计算、设计，提高设计效率；

(3)自动进行校验，减少人工校核工作量；

(4)设计成果为三维模型，三维实时显示，直观、一目了然可实时查看防漏装置布置方案，及时发现碰撞问题及安装问题；

(5)自动生成三维模型、材料报表和施工图纸，提高工作效率；

(6)自动施工进度模拟，施工安装工序模拟，漫游动画等，直观、高效；

(7)自动计算出下连接结构的空间坐标，可在塔筒混凝土浇筑时同步预埋预埋件，定位准确，相对于传统的现场打膨胀螺栓，安装方便，牢固且不易锈蚀；

(8)材料统计表输出每一块收水斜板的尺寸信息，可以工厂加工，并粘贴编号，现场直接吊装，避免现场切割，加工精度高，且安装速度快。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。