循环冷却水系统是一种常见的工业辅助冷却系统,在各类工业领域中被广泛应用。该系统负责消除工业生产过程中产生的废热,具有保障产品质量、维持生产安全的重要作用。循环冷却水系统是工业流程中的节水单元,能够大幅节约工业用水,但同时该系统也是流程中的高能耗单元,往往具备很大的节能潜力。随着近年来节能减排技术与应用不断受到全社会的重视,循环冷却水系统的节能相关研究也取得了很多进展,但在有些方面仍存在不足。本文以工业循环冷却水系统为主要研究对象,深入研究和分析系统各个环节和系统整体的运行过程和运行机理,进行了包含系统综合建模、运行优化、综合评价、节能瓶颈诊断、节能改造等多个方面的循环冷却水系统综合节能研究。本文的主要工作包括:1.系统综合建模。系统综合建模可以对系统运行机理进行完整的数学描述,是进行该系统相关节能研究的基础,也是系统仿真与性能分析的重要工具。因此,本文提出功能区域划分方法进行机理分析,建立了循环冷却水系统的分层超结构综合模型。该模型能够整合运行设备机理模型,同时对设备类型、拓扑结构、操作状态等信息进行描述,拓展了系统模型,对循环冷却水系统的机理描述更加全面、深入,兼顾了模型通用性,并且易于编程实现。2.运行优化。通过对系统操作设备的统筹、协调,运行优化研究可以提高既有循环冷却水管网系统的节能水平,使系统达到当前管网基础下的最优节能运行状态。本文进行了基于超结构的系统运行优化研究,拓展优化模型的一般性,实现系统运行设备的同步优化。同时,融合了管网水力平衡、操作经验等领域知识对运行优化模型和运算过程进行改进,提高了优化效果和运算效率,从而获得系统最优运行方案。3.综合评价。综合节能评价可以全面客观地反映循环冷却水系统的节能状态,是节能研究或方案的实施依据,也是对实施效果的分析标准。本文基于系统能量流、物质流分析建立了新的循环冷却水系统综合评价指标体系,可以从多方面描述系统节能水平。同时,为了兼顾主观的专家经验知识和客观的数据信息,本文提出了基于层次分析法和熵权法的组合赋权法进行综合性节能评价。4.基于瓶颈诊断的节能改造。节能评价可以对系统节能状态进行分析,但是无法提高其节能水平。而节能改造研究可以最大程度的利用现有资源,提高现有系统的节能水平,同时减少新项目的投入和对环境的影响。为了获得最佳节能效果,要根据系统中的节能瓶颈进行有针对性的节能改造。因此,本文提出一种基于多工况能效密度分解和正交试验分析的两维度节能瓶颈诊断方法,对系统各部分的改造价值进行量化。以此为基础进行了改造方案的优化设计,并结合项目后评价知识进行了改造方案评价,分析节能效果的同时提供了大量决策信息。5.基于数据包络分析的节能改造。工业系统复杂多样,可能存在模型准确度低或机理模糊的情况。因此,对于循环冷却水系统节能改造研究,本文还提出了一种数据驱动的节能分析与改造方法,以适应不同的节能改造应用环境。该方法使用层次分析思想对数据包络分析方法进行改进,通过分析多项系统投入和产出指标,综合解决系统节能状态评价、节能薄弱环节分析、改造方案设计等问题。综上,本文针对循环冷却水系统节能研究中的关键科学和共性技术问题,进行了建模、优化、评价、分析、改造等一系列综合节能研究。在研究过程中,以管网系统数据为基础,对提出的各项方法进行了仿真验证,仿真结果表明本文研究能够节约循环冷却水系统的能源和资源消耗,降低企业运行成本,提高企业收益,有效地提高应用系统的节能水平和自动化水平,具有重要的现实意义和理论价值。