汽輪機(jī)組熱力系統(tǒng)加熱器性能分析及流場(chǎng)數(shù)值研究.pdf

1、汽輪機(jī)組熱力系統(tǒng)性能分析的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是評(píng)價(jià)回?zé)嵯到y(tǒng)的性能。而回?zé)嵯到y(tǒng)性能最常見的反映是各回?zé)峒訜崞鞫瞬?。受?fù)荷、水位、換熱面積等多種因素影響，加熱器端差會(huì)隨工況而變化。本文對(duì)汽輪機(jī)組熱力系統(tǒng)的分析從加熱器端差著手，從內(nèi)外部特性兩方面對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器進(jìn)行研究，以求對(duì)其有更加全面的認(rèn)識(shí)。
　　首先，針對(duì)某660MW火電機(jī)組的汽輪機(jī)組及其回?zé)嵯到y(tǒng)建立仿真模型，與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，并基于仿真模型在THA-40％THA機(jī)組滑壓運(yùn)行范

2、圍內(nèi)分析了機(jī)組負(fù)荷、水位、傳熱面積對(duì)加熱器給水溫升、端差等的影響。
　　對(duì)正常工況的研究表明機(jī)組負(fù)荷對(duì)端差的影響較大，給水溫升、端差會(huì)隨負(fù)荷減小而減小。從THA降至40％THA負(fù)荷時(shí)給水溫升從45.0℃降至37.9℃，上端差從0降至-3.5℃，下端差從5.6℃降至1.4℃。實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)在THA-55％THA范圍給水溫升從42.3℃降至35.7℃，上端差從0.2℃降至-2.5℃，下端差從7.9℃降至4.5℃。仿真結(jié)果與運(yùn)行數(shù)據(jù)吻合。

3、
　　在正常工況研究的基礎(chǔ)上對(duì)傳熱面積減小及低水位時(shí)的變工況特性進(jìn)行了研究。對(duì)傳熱面積減小的研究有助于堵管等狀況存在時(shí)端差基準(zhǔn)值的確定，研究表明傳熱面積減小會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱量減小、上下端差都增大。THA工況傳熱面積從100％減小至70％時(shí)，雖傳熱系數(shù)略有增大，但總換熱量減小，給水溫升近乎線性下降，上下端差分別增加4.3℃、2.8℃，對(duì)數(shù)平均傳熱溫差增大24.16％。換熱面積的影響在低負(fù)荷時(shí)較高負(fù)荷時(shí)小?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)為防止加熱器高水位引起危

4、急疏水閥動(dòng)作、高加解列等，現(xiàn)場(chǎng)常壓水位運(yùn)行，有可能引起疏冷段進(jìn)口帶汽等安全問題，因此對(duì)低水位情況也進(jìn)行了詳細(xì)研究，得到各負(fù)荷疏冷段進(jìn)口含汽率、疏冷段傳熱系數(shù)、給水溫升、上下端差隨水位的變化情況。研究表明，THA工況水位降至109mm疏冷段進(jìn)口開始帶汽，受吸入渦影響，負(fù)荷降低時(shí)疏冷段進(jìn)口開始帶汽的水位也降低。水位低至使疏冷段進(jìn)口帶汽后，下端差會(huì)急劇增加，THA工況含汽率0.76時(shí)下端差增加10.4℃。負(fù)荷降低時(shí)水位對(duì)含汽率的影響會(huì)削弱。給

5、出本文加熱器水位設(shè)定建議值為200mm，使加熱器運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)安全。
　　根據(jù)以上疏冷段進(jìn)口含汽率隨加熱器水位的變化關(guān)系進(jìn)一步得到隨負(fù)荷變化的使疏冷段進(jìn)口帶汽的水位關(guān)系式為y=0.2767x+81.783，其中x是以百分?jǐn)?shù)表示的負(fù)荷率/％，y是故障水位/mm，可用于低水位故障判別。用基于主成分的線性回歸以及支持向量機(jī)方法對(duì)端差預(yù)測(cè)，比較了有堵管時(shí)用正常模型與堵管模型預(yù)測(cè)得的端差基準(zhǔn)值與實(shí)測(cè)值的偏差，得出有堵管時(shí)用堵管模型進(jìn)行端差預(yù)測(cè)

6、有利于進(jìn)一步判斷是否發(fā)生積氣、結(jié)垢等故障的結(jié)論。
　　此后，對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器進(jìn)行數(shù)值建模研究，將原換熱器簡(jiǎn)化為由26根換熱管組成。對(duì)額定工況的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、密度場(chǎng)、水體積分?jǐn)?shù)分布場(chǎng)及流場(chǎng)的詳細(xì)分析表明模型可靠，可用于進(jìn)一步變工況研究。
　　最后，進(jìn)行堵管、進(jìn)口防沖板部位的沖蝕以及疏冷段進(jìn)口帶汽這三個(gè)問題的數(shù)值模擬，這三種加熱器常見問題因涉及其具體內(nèi)部流動(dòng)、換熱過程，難以通過一維仿真模型進(jìn)行研究，因此需要進(jìn)行三維數(shù)值模擬作為

7、此前研究的補(bǔ)充。研究堵管問題時(shí)詳細(xì)分析各換熱管在加熱器各段的換熱量，以此可對(duì)涉及堵管的端差計(jì)算模型進(jìn)行修正，主要修正堵管時(shí)的換熱面積，將堵管根數(shù)與位置也考慮在內(nèi)。研究進(jìn)口防沖板部位的沖蝕問題時(shí)，在各工況下設(shè)定進(jìn)口水體積分?jǐn)?shù)從0增至0.005，并對(duì)1＃高加切除2＃高加進(jìn)口蒸汽流量突增20.7％的瞬態(tài)工況進(jìn)行了研究。得到蒸汽進(jìn)口擋板及上級(jí)疏水擋板易受沖蝕的位置，并得到該瞬態(tài)工況防沖板上壓力變化，由此對(duì)機(jī)組防沖板選材材料、運(yùn)行方式等提出建議。