具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的第一个实施例，提供了一种开路循环水系统的水平衡控制方法，该方法的流程图如图1所示，包括如下步骤：

步骤1、计算该水系统在第一周期内的平均浓缩倍数N_i，该第一周期例如可以为最近一周、一个月，或者其他长度的时间范围，可以根据实际需要来进行设置。具体来说，可以按照以下步骤进行：

步骤11、计算第一周期内该水系统的蒸发水量积累量Q_ei。采用蒸发水量计算浓缩倍数可靠性较高，考虑到需要计算一个循环水系统一段时间内平均浓缩倍数，若使用排水量、补水量、风损水量进行计算，则无法解决当该水系统出现串水或大量漏损时的巨大误差。而使用补水量与蒸发水量推算浓缩倍数，由于补水量和蒸发水量的计算均比较准确，从而可以获得更加可靠的结果。

该蒸发水量积累量Q_ei可以按照以下步骤计算：

获取该水系统冷却塔上塔温度T₁、下塔温度T₂、以及循环水瞬时量Q_r；

获取当地湿度RH和当地气温T，并根据所述湿度RH和气温T得到蒸发系数k，该蒸发系数k可以根据湿度-气温表格进行查询。

计算瞬时蒸发水量Q_e：

瞬时蒸发水量的计算频率Q_e通常与循环水瞬时量Q_r的采样频率相同，以及时获取实时数据。

根据所述瞬时蒸发水量Q_e在第一周期内进行积分运算以得到该水系统的蒸发水量积累量Q_ei：

其中，T₀为第一周期的长度。

步骤12、根据该蒸发水量积累量Q_ei、以及该第一周期内第二水质补水量积累量Q_mdi、第一水质补水量积累量Q_mri，计算该水系统在该第一周期内的平均浓缩倍数N_i：

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水系统补水有多种补水水质，例如可以有一级除盐水、回用水补水等。此处计算平均浓缩倍数时，针对其中两种主要的特征水质进行计算，并将其设为为第一水质和第二水质步骤2、判断该平均浓缩倍数N_i是否大于等于长期浓缩倍数目标值N_a，若N_i≥N_a，则短期浓缩倍数目标值N_n=N_i；若N_i<N_a，则N_n=N_i+(N_a-N_i)*r，r为调整系数。

通过蒸发水量积累量和补水量积累量计算第一周期内的平均浓缩倍数N_i，并将其与事先设置的长期浓缩倍数N_a相比较，若N_i≥N_a，说明此时水系统运行已达到或超过预期能力，则当前的任务就变成保持住该浓缩倍数运行，并且用现有实际的浓缩倍数替代原来的长期浓缩倍数目标值N_a，以让系统进一步趋近自身能达到极限。如果N_i<N_a，说明系统还没有达到预期的目标，设置短期目标N_n=N_i+(N_a-N_i)*r，让水系统缓慢地向预期浓缩倍数趋近，其中该调整系数例如可以为0.1。采用该技术方案的优点在于，由于N_a是人为设定，水系统实际不一定能达到，但此种设定下，当水系统达到它所能达到的实际的极限时，此时给出的补水量建议值，水系统总是差一点但实际上达不到了，但是可以保证水系统维持在自己的极限，从而更大程度发挥水系统的自身能力。

步骤3、根据短期浓缩倍数目标值N_n计算第一总补水量建议值Q_ms1：

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步骤4、判断该水系统为单水质补水还是双水质补水，通常来说，单水质补水可以为回用水补水、一级除盐水补水或者其他水质补水；双水质补水可以为回用水补水和一级除盐水补水、或者其他两种水质的组合补水。对单种水质补水的循环水系统，需要检验水质是否符合限值要求，如不符合，则按照水质求得的浓缩倍数给出补水量；对于混合两种水质补水的水系统，还需通过水质水量平衡求得补水配比。

若为单水质补水，将当前单水质补水各成分对应的浓缩倍数中的最小值设为浓缩倍数N，并标记最大值来源为哪种补水水质饱和度。其中，当前单水质补水各成分对应的浓缩倍数可以按照以下公式进行计算：

其中，为总硬度浓缩系数，为含盐量浓缩系数，为氯离子浓缩系数，为当前补水总硬度，为当前补水含盐量，为当前补水氯离子含量，为循环水运行总硬度限值，为循环水运行含盐量限值，为循环水运行氯离子限值，m为第一限值系数，例如可以设置为0.9。按循环水水质限值的例如90%去保持循环水的运行水质，按此方法去计算可以达到的最高的浓缩倍数。

若N<N_n，根据浓缩倍数N计算第二总补水量建议值Q_ms2，计算方法同且Q_ms2相同，将其中的N_n替换为N；此时，总补水量建议值Q_ms= Q_ms2；

若N≥N_n，Q_ms= Q_ms1。

若为双水质补水，根据当前双水质补水各成分的指标值计算各自第一水质补水量，可以根据以下各公式计算：

按照总硬度水量水质平衡求解得到：

按照含盐量水量水质平衡求解得到：

按照氯离子水量水质平衡求解得到：

其中，、、分别为总硬度第一水质补水量、含盐量第一水质补水量、氯离子第一水质补水量；、、分别为总补水运行总硬度限值、总补水运行含盐量限值、总补水运行氯离子限值；、、分别为当前第二水质补水总硬度、当前第二水质补水含盐量、当前第二水质补水氯离子；、、分别为当前第一水质补水总硬度、当前第一水质补水含盐量、当前第一水质补水氯离子；

将上述各第一水质补水量进行比较，并取其中最小值作为第一水质补水量建议值Q_mrs；此时Q_ms= Q_ms1，第二水质补水量建议值Q_mds= Q_ms- Q_mrs。

其中，还需要根据N_n和各循环水运行限值指标，包括循环水运行总硬度限值，循环水运行含盐量限值，循环水运行氯离子限值，计算在浓缩倍数为N_n的条件下，最高允许的补水水质限值总补水运行总硬度限值TH_ms、D_ms、Cl_ms：

其中，n为第二限值系数，例如也可以设置为0.9。根据现有限值的例如90%（循环水把运行水质控制在限值的90%，所以乘上90%），和求得的短期浓缩倍数目标N_n，根据水质计算浓缩倍数的方法，推算出补水允许的最高水质，由于实际是两股补水，此时计算得到的是两股补水假设混合后的该水质的最高允许值。

双水质补水情况下，两股补水水量相加等于总补水量，按水量平衡： Q_mds + Q_mrs=Q_ms

两股补水的水质混合后得到总补水的混合水质，也就是上文中求得的总补水运行氯离子限值Cl_ms。按氯离子水质平衡：

Q_mds * Cl_m1 + Q_mrs * Cl_m2 = Q_ms* Cl_ms

联立两式求解即可得到Q_mds、Q_mrs各自的值。同理也可以求得其他两种水质指标与水量的联立方程。三者相比，取Q_md最大者的解。取Q_md最大的原因在于，其他两种必然不满足最大的Q_md这个水质所对应的水质限值，也就是说，在三个值中Q_md的最大值能够满足这三种水质的限值要求。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种开路循环水系统的水平衡控制装置，该装置的构成框图如图2所示，包括平均浓缩倍数计算模块、短期浓缩倍数目标值计算模块、总补水量建议值计算模块。

所述平均浓缩倍数计算模块用于计算该水系统在第一周期内的平均浓缩倍数N_i。

所述短期浓缩倍数目标值计算模块用于计算短期浓缩倍数目标值N_n：判断该平均浓缩倍数N_i是否大于等于长期浓缩倍数目标值N_a，若N_i≥N_a，则短期浓缩倍数目标值N_n=N_i；若N_i<N_a，则N_n=N_i+(N_a-N_i)*r，r为调整系数。

所述总补水量建议值计算模块用于计算总补水量：根据短期浓缩倍数目标值N_n计算第一总补水量建议值Q_ms1；判断该水系统为单水质补水还是双水质补水；若为单水质补水，将当前单水质补水各成分对应的浓缩倍数中的最小值设为浓缩倍数N，若N<N_n，根据浓缩倍数N计算第二总补水量建议值Q_ms2，且总补水量建议值Q_ms= Q_ms2；若N≥N_n，Q_ms= Q_ms1；若为双水质补水，根据当前双水质补水各成分的指标值计算各自的第一水质补水量，并取其中最小值作为第一水质补水量建议值Q_mrs；此时Q_ms= Q_ms1，第二水质补水量建议值Q_mds= Q_ms-Q_mrs。

其中各个计算模块中采用的具体计算步骤与上文中本发明第一个实施例中所述的方法相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明涉及一种开路循环水系统的水平衡控制方法及装置，通过蒸发水量积累量和补水量积累量计算一定时间内的平均浓缩倍数，并将其与事先设置的长期浓缩倍数相比较，并根据比较结果对总补水量进行控制，以使得水系统保持住该浓缩倍数运行或者设置短期目标让水系统缓慢地向预期浓缩倍数趋近，以让系统进一步趋近自身能达到极限。在此基础上，还根据单水质补水和双水质补水的不同情况下，根据循环水水质限值以及水量平衡求得建议补水量，以指导水系统的补水控制。从而使得可以保证水系统维持在自己的极限，从而更大程度发挥水系统的自身能力。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。