1 概述

双曲线自然通风冷却塔是火力发电厂循环水系统中应用最广泛的构筑物。冷却塔体型大、造价高，对电厂初期投资影响较大。

在满足相同的背压条件下，采用相同特性淋水填料时，冷却塔淋水面积的大小受冷却塔高度的影响，淋水面积越小，冷却塔越高；采用不同特性淋水填料时，为满足相同的背压，冷却塔的高度不同。在假定的设计条件下，针对不同的淋水面积，计算不同高径比对冷却塔的工程量的影响，并进一步计算冷却塔造价，得出冷却塔塔前期设计的一般规律，找出最优高径比冷却塔设计方案，为冷却塔前期设计提供参数。

根据国内现行规范并参考国外冷却塔设计规范，借鉴冷却塔设计已有研究成果，从冷却塔的高径比着手，运用哈蒙程序对工艺专业提供的冷却塔几何尺寸进行定型计算，并在在基本相同的安全水准下，拟定满足稳定和强度要求冷却塔的各结构尺寸；根据拟定尺寸计算冷却塔造价，在此基础上研究冷却塔几何尺寸对造价的影响，为冷却塔优化设计提供依据。

2 冷却塔设计

2.1 工艺几何参数

根据工艺专业循环水系统优化的结果，冷却塔高径比优化设计的主要输入几何参数见表1。表中仅列出高径比H/B=1.25的数据，相同淋水面积的冷却塔，高径比H/B=1.20～1.60变化时，仅塔高(H)改变，出口直径、喉部直径、零米直径(B)、进风口标高、进风口内直径等参数均不变。

表1 冷却塔主要工艺几何参数

进风口内直径／m 99.40 102.71 105.93 109.03 112.06 114.99 117.86 119.84 122.58 11500 167.38 78.38 73.34 133.90 11.40 125.75 12000 170.82 80.03 74.85 136.66 11.60 128.37 12500 174.16 81.63 76.31 139.33 11.80 130.91 13000 177.47 83.22 77.76 141.98 12.00 133.43 13500 180.84 84.76 79.24 144.67 12.40 135.88 14000 184.00 86.27 80.63 147.20 12.60 138.28 14500 187.14 87.77 82.00 149.71 12.80 140.66 15000 190.20 89.23 83.34 152.16 13.00 142.98备注：表中高径比H/B=1.25

2.2 设计方法

冷却塔结构设计是根据工艺专业循环水系统优化的结果，以及风荷载、温度、塔体自重和施工要求等因素，对塔筒的形状(包括选用的曲线)、壁厚、塔底倾角、塔顶倾角及人支柱对数、直径、基础型式和宽度等设计参数以及冷却塔全部几何尺寸进行优化选择，得出技术合理及混凝土和钢筋用量最省的塔型，以保证冷却塔设计的安全、经济、合理性。在冷却塔结构优化计算选型时一般应保证热力选型所确定的冷却塔主要尺寸：(1)淋水填料的直径及其相应标高；(2)塔的总高度；(3)喉部直径；(4)进风口高度。

3）钢管材质宜使用力学性能适中的Q235钢，其材质应符合《碳素结构钢》（GB/T 700）中的相应规定。

2.3 荷载

2.3.1 结构自重

新款海洋Ocean系列腕表礼赞一切航海元素，天然珍珠母贝表盘于6点钟位置点缀一颗硕大的钻滴。环绕日期显示窗的精美小钻，以圆形明亮式切工钻石勾勒稀世美钻的水滴型轮廓，致敬纯净无瑕的“温斯顿传奇之钻”。

2.3.2 风荷载

塔筒局部弹性稳定分析采用屈曲应力状态方法(BBS)和有限元屈曲分析方法，冷却塔局部弹性稳定安全系数不小于5.0。

根据《火力发电厂水工设计规范》及《钢筋混凝土结构设计规范》，计算结构自重时，钢凝土容重采用 25 kN/m3。

(1) 基本风压：按照《工业循环水冷却设计规范》其设计基本风压可采用 10 m 高五十年一遇 10 min 平均最大风压作为基本设计风压。本次研究，冷却塔设计基本风压按0.50 kN/m2考虑。

(2) 风压高度变化系数按 B 类地貌采用。

根据定型计算结果，计算不同高径比对冷却塔的投资的影响，不同冷却塔设计方案的造价定额见表3。

(4) 冷却塔平均风压分布系数，现阶段按《火力发电厂水工设计规范》及《工业循环水冷却设计规范》考虑。

(3)在淋水面积不变的情况下，冷却塔环基工程量随高径比H/B的增大而增大，基本呈线性变化，当高径比H/B大于1.40后工程量增加明显加快；在高径比H/B不变的情况下，冷却塔环基工程量随高淋水面积的增大而增大，基本呈线性变化，当淋水面积大于9500 m2后工程量增加明显加快。

2.3.3 其它荷载

环板基础上回填土容重取：19 kN/m3。

重力加速度：9.8 m/s2 。

部队急行军，陈山利在男兵最后，李晓英在女兵最前。这样，只要陈山利一回头，就能看见李晓英俏丽的身影；而陈山利的后脑勺，则如同一根藤上的瓜瓢，随时都会进入李晓英的眼帘。

2.3.4 设计气温

最高气温：40.8℃；最低气温：－12.4℃；塔内相应温度暂按35℃考虑。

2.3.5 抗震设防

根据《热力发电厂超大型自然通风冷却塔设计技术导则》和《构筑物抗震设计规范》，VI度地区超大型冷却塔的抗震等级为三级，可不进行抗震验算，斜支柱等重要支撑部位按VII度构造设防，尺寸按轴压比按不大于0.8控制，斜支柱倾斜角ε不小于11°。

根据表11数据显示，综合隶属度集=｛0.17，0.50，0.22，0.07，0.04｝，依据模糊评价模型的最大隶属度原则，“较好”这一等级对应的隶属度“0.50”，因此《网络营销策划与实践》学生学习效果“较好”，任教教师教学质量“较好”。综合得分为 81.8，介于“较好”分数区间［80，90］，接近于下限值，表明任课教师的教学质量仍然有较大提升空间。为了切实实现“以评促改”的目的，为教师提升教学质量提供方向，现结合表11（见第37页）的数据分析，其值得肯定和存在的不足如下。

2.4 荷载组合

荷载分项系数和荷载组合系数按参考文献中的有关规定采用。

综上所述，糖尿病并发肺结核诊断实行CT检查的效果显著，能充分发挥CT检查多样性的作用，大大提高干酪样病变及空洞形成的诊断检出率，值得在临床领域中使用及推广。

对于塔筒优化计算，其荷载组合如下：

对于地基承载力验算，其荷载组合如下：

对于基础上拔力平衡验算，应采用下列组合：

塔筒屈曲稳定验算荷载组合：

中国石油学会副理事长、页岩油气国家重点实验室主任、中国科学院院士金之钧认为，目前油气是全球最为重要的一次能源类型，但石油公司必须实现“五个转变”，即从石油向天然气转变、从常规向非常规转变、从石油公司向能源公司转变、从化石能源向可再生能源转变，从能源业务向非能源业务转变。

2.5 设计原则

2.5.1 整体稳定

塔筒整体稳定性分析采用德尔—菲德勒整体稳定验算公式(Der—Fiddler Formula)，冷却塔整体弹性稳定安全系数不小于5.0。

2.5.2 局部稳定

本次设计各参数取值如下：

2.5.3 塔筒曲线

塔筒曲线优化主要是确定I和壳底斜率tanφ。喉部至塔顶距离与塔总高的比值I一般可取0.15～0.3。tanφ是指壳体底部切线与垂直轴夹角的正切，一般采用值为0.20～0.34，本次研究采用0.32。

至德元载九月，孙孝哲害霍国长公主、永王妃及耶马杨驲等八十人，又害皇孙二千余人，并刳其心，以祭安庆宗，王侯将相尾从入蜀者，子孙兄弟虽在婴孩之中，皆不免于刑戮，当时降逆之臣，必有为贼耳目，搜捕皇孙妃主以献奉者，不独如孝哲辈为贼宠任者也，故曰“王孙善保千金躯”。 又曰“哀哉王孙慎切疏”，危之也，亦戒之也，有宋靖康之难，群臣为金人搜索，赵氏遂无遗种，读此诗，如出一辙。[21]44

2.5.4 斜支柱设计

(1)在淋水面积不变的情况下，冷却塔塔筒工程量随高径比H/B的增大而增大，基本呈线性变化；在高径比H/B不变的情况下，冷却塔塔筒工程量随高淋水面积的增大而增大，基本呈线性变化，当淋水面积大于12500 m2后工程量增加明显加快。

3 高径比变化对冷却塔工程量的影响

冷却塔塔筒工程量与淋水面积关系趋势图见图1，冷却塔斜支柱和支墩工程量与淋水面积关系趋势图见图2，冷却塔环基工程量与淋水面积关系趋势图见图3；冷却塔塔筒工程量与高径比H/B关系趋势图见图4，冷却塔斜支柱和支墩工程量与高径比H/B关系趋势图见图5，冷却塔环基工程量与高径比H/B关系趋势图见图6。

分析以下图表数据可得出以下规律：

斜支柱为塔筒的支撑结构，主要承受自重、风荷载和温度应力等。斜支柱按其几何形状有“人”字柱、“I”字柱和“X”字柱，目前国内多采用人字柱，本次研究按人字柱考虑。

(2)在淋水面积不变的情况下，冷却塔斜支柱和支墩工程量随高径比H/B的增大而增大，基本呈线性变化，当高径比H/B大于1.40后工程量增加明显加快；在高径比H/B不变的情况下，冷却塔斜支柱和支墩工程量随高淋水面积的增大而增大，基本呈线性变化，当淋水面积大于10000 m2后工程量增加明显加快。

(5)群塔效应系数取1.0。

图1 冷却塔塔筒工程量与淋水面积关系趋势图

图2 冷却塔斜支柱和支墩工程量与淋水面积关系趋势图

图3 冷却塔环基工程量与淋水面积关系趋势图

图4 冷却塔塔筒工程量与高径比H/B关系趋势图

图5 冷却塔斜支柱和支墩工程量与高径比H/B关系趋势图

图6 冷却塔环基工程量与高径比H/B关系趋势图

4 高径比变化对冷却塔造价的影响

4.1 造价定额

采用某工程前期综合单价进行投资分析，主要数据见表2。

表2 工程量综合单价

项目 定额人字柱混凝土／(元/m3) 3450筒体混凝土／(元/m3) 2038支墩混凝土／(元/m3) 1025环基混凝土／(元/m3) 1025淋水装置构件混凝土／(元/m3) 2609水池底板及基础混凝土／(元/m3) 1025钢结构附件／(元/t) 11176

4.2 总造价计算

(3) 风振系数按B类地貌，β＝1.9 采用。

表3 不同高径比H/B冷却塔总造价(单位：万元)

淋水面积／m2高径比H/B 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 15000 8061 8290 8655 9018 9386 9708 10239 10761 11287 14500 7634 7862 8157 8492 8842 9251 9666 10133 10600 14000 7259 7490 7734 8063 8397 8807 9180 9596 10121 13500 6930 7169 7412 7726 8049 8450 8797 9263 9681 13000 6471 6708 6964 7247 7534 7897 8230 8586 9110 12500 6173 6362 6619 6830 7116 7473 7805 8194 8562 12000 5850 6018 6246 6466 6752 7054 7369 7733 8078 11500 5500 5678 5848 6086 6311 6612 6902 7240 7580 11000 5173 5329 5500 5691 5925 6223 6500 6794 7137 10500 4821 4926 5082 5287 5511 5776 6052 6338 6638 10000 4495 4594 4693 4907 5070 5330 5565 5828 6073 9500 4188 4283 4378 4551 4687 4947 5156 5384 5665 9000 3829 3914 3999 4151 4329 4539 4715 4979 5194 8500 3512 3590 3668 3805 3958 4106 4337 4531 4771 8000 3193 3305 3417 3482 3609 3777 3956 4127 4328 7500 2907 3003 3099 3199 3287 3410 3582 3728 3930 7000 2753 2802 2851 2906 3036 3113 3256 3416 3554

4.3 总造价分析

4.3.1 总造价与淋水面积关系

冷却塔总造价与淋水面积关系趋势图见图7，由图中可以看出冷却塔总造价与淋水面积基本呈线性变化。

金融资源这个名称的由来要追溯到上世纪50年代，美国的经济学家戈德史密斯提出了金融资源这一词汇，金融资源只是作为一个概念被其提出，戈德史密斯并未对外界介绍和说明这个概念的具体含义和意义，当时金融资源只是简单地被大家归结为金融资产的数量。我们国家最先对金融资源这个名词进行钻研和探索的经济学家是白钦先，老先生认为金融资源应该包括基础性核心金融资源、实体性中间金融资源和整体功能性高层金融资源三个层次，这三个层次之间有着密切的联系但同时又互相独立。

采用一元线性回归对冷却塔造价进行分析，分析结果见表4。由表中可以看出淋水面积每增加500 m2增加的投资随着高径比H/B的增加而增大。当高径比H/B=1.20、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55和 1.60时，淋水面积每增加500 m2，需增加投资依次为385、403、421、433、439、459、479、503和 528万元。

通常求解超参数的方法是利用边缘似然函数来推导模型的参数,最终采用共轭梯度法获得边缘似然最大值来求解超参数。但是,共轭梯度法存在明显缺点,例如容易陷入局部最优解、对初始值依赖性强等。为了克服共轭梯度法学习超参数的缺点,很多学者利用已有的一些其他优化算法来学习超参数,如粒子群算法、人工蚁群算法以及遗传算法等[12-14]。相比之下,遗传算法具有极强的自组性,对种群的初始值没有要求,在多目标隐性参数的优化求解上有着良好的应用。此外,遗传算法不需要利用一阶导数的信息,比共轭梯度法更加简单,也更容易操作。因此,本小节利用遗传算法来优化超参数。具体步骤如下:

图7 冷却塔总造价与淋水面积关系趋势图

4.3.2 总造价与高径比H/B关系

冷却塔总造价与高径比H/B关系趋势图见图8。由图中可以看出冷却塔总造价与高径比H/B基本呈线性变化。

采用一元线性回归对冷却塔造价进行分析，分析结果见表5，由表中可以看出高径比H/B每增加0.05增加的投资随着淋水面积的增加而增大。当淋水面积为7000 m2～15000 m2时，高径比每H/B每增加0.05，需增加投资依次为110、130、146、171、188、200、218、232、246、261、282、301、335、357、371、390和418万元。

表4 冷却塔总造价与淋水面积相关性分析

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图8 冷却塔总造价与高径比H/B关系趋势图

表5 冷却塔总造价与高径比H/B相关性分析

淋水面积／m2高径比H/B每增加0.05需增加的投资／万元 回归方程15000 418 Y=8357X－1626 14500 390 Y=7806X－1376 14000 371 Y=7414X－1324 13500 357 Y=7133X－1364 13000 335 Y=6694X－1268 12500 301 Y=6022X－1194 12000 282 Y=5630X－1041 11500 261 Y=5214X－882 11000 246 Y=4929X－870 10500 232 Y=4644X－898 10000 218 Y=4350X－941 9500 200 Y=3997X－814 9000 188 Y=3753X－870 8500 171 Y=3410X－764 8000 146 Y=2929X－424 7500 130 Y=2597X－296 7000 110 Y=2194X－10.5注：Y为冷却塔总造价，单位万元；X为高径比H/B。

5 结论

通过对冷却塔淋水面积从7000 m2到15000 m2，高径比H/B从1.20到1.60，共153组冷却塔的工程量和造价进行分析，得出以下结论：

(1)在淋水面积不变的情况下，冷却塔总造价随高径比H/B的增大而增大，基本呈线性变化。

(2)在高径比H/B不变的情况下，冷却塔总造价随淋水面积的增大而增大，基本呈线性变化。

智能制造不是简单的自动化，而是制造业借助信息技术和互联网，让机器、生产流程和产品变得智能化、人性化。智能制造战略不是工业自动化发展的必然产物，需要引导和支持工业自动化和信息通信技术深度有机融合；实施智能制造战略支撑因素的缺失，将延缓制造业向智能制造升级。

参考文献:

[1] 何姜江，等．大型冷却塔高径比变化对投资的影响研究[R]．成都：西南电力设计院有限公司，2015．

[2] DL/T 5339—2006，火力发电厂水工设计规范[S]．

[3] 热力发电厂超大型自然通风冷却塔设计技术导则[S]．

[4] GB50191—2012，构筑物抗震设计规范[S]．

[5] 刘明华．双曲线冷却塔结构优化计算与选型[J]．电力建设， 2000，(10)．

[6] 胡科，廖内平．1000 MW机组冷却塔塔型参数优化研究[C]//土水专委会2014年水工技术研讨会会议论文集, 2014，(10)．