基于特征线法的电厂锅炉给水泵系统瞬变流特性的研究

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1、·18·小兼柱木2009年第2期基于特征线法的电厂锅炉给水泵系统瞬变流特性的研究韩春福(沈阳工程学院动力工程系，沈阳；110136)摘要：阐述电厂泵系统瞬变流研究的重要性，并指出了瞬变流的特点。应用特征线法对300MW机组给水泵系统的瞬变流特性进行了研究分析。给出了电厂给水泵系统控制瞬变的相关措施。关键词-电厂用泵锅炉给水泵瞬变流特征线法个大气压以上)。引言(3)流体的输送位差大(除氧器与锅炉汽包水位差达几十米以上)，距离长。在热电厂中，泵系统主要有锅炉给水泵系统、(4)是并联和串联系统。凝结水泵系统

2、和循环水泵系统。为了满足工艺、安全性及运行经济性方面的要求，这些系统都是采用2电厂中常用泵系统瞬变产生原并联或串联的方式运行。在发电厂的生产过程中，因由于泵的起动和停止、工况的调节或设备的故障等引起的泵系统的瞬变流，将直接影响其主机锅炉、(1)泵的起动和停止汽轮机和发电机的正常工作，甚至导致停机停炉的(2)改变工况重大事故，特别是对于现代大容量、高参数、单元(3)设备故障或误操作制的机组(多为300MW以上)将造成极大的经济(4)叶轮或导叶的振动损失。电厂泵系统中产生的所谓的瞬变流不同于正常运行时的有

3、压管路中的定常流动，它属于有压管3瞬变流研究常采用的方法路的非定常流动。当凝结水和锅炉给水系统中一旦发生瞬变流，流动突然发生变化导致压力突变，引3．1常用的瞬变流研究方法起泵倒转、泵进口压力出现瞬时高低压、流动反向，并快速波及到上、下游，造成整个系统的振荡管内非定常流动的求解方法主要有特征线法、流动，从而影响到从凝汽器、低压加热器、除氧算数法、图解法、代数法、线形分析法、隐式法器、高压加热器、省煤器和锅炉等组成的系统的正等。’常安全运行，进一步影响电厂整个系统。因此有必3．2本文采用的方法要对电厂中泵

4、系统的失控工况下的瞬变流特性进行研究，分析降低和控制瞬变流的方法。由于特征线法具有下列优点，本文将采用特征线法进行研究。1电厂中常用泵系统的瞬变特点(1)边界条件容易编制程序(2)稳定性准则可断然成立(1)输送饱和水(给水泵、凝结水泵)，为了(3)便于处理复杂的系统防止汽蚀现象，泵都是倒灌安装。(4)在所有差分方法中具有最好的精度(2)压水池液面压力高(除氧器液面压力为几(5)程序容易调整2009年第2期小番柱木·l9·边界条件定为：除氧器水位不变；稳定T况的水4电厂给水泵系统的瞬变流特性面压力为pe

5、l：const，滑压运行时为p。=f(Z)，Z为机组负荷率。本文所研究300MW发电机组锅炉给水泵系统(2)泵人口边界条件设置了3台性能相同的给水泵并联，型号为如图2所示分段，则泵入口管道的边界条件50CHTA／6，流量500m3／h，扬程2540in。在正常为：运行工况下，2台汽动给水泵并联运行，一台由双5(1)=HSP2(1)=^1+(4一l一1)速电动机加液力耦合器驱动的给水泵作为备用。，式中『l——除氧器内液面至泵轴线的高度4．1边界条件HSP，(1)，5P2(1)——△￡时刻末1号泵人口(1

6、)除氧器边界条件管和2号泵人口管第一截面处的测压管水头该机组采用滑压运行方式，压力随负荷变动。(3)并联泵的边界(1号和2号泵并联运行)在某一稳定工况下，除氧器液面上的压力恒定不l号泵变。其水位为被控制量，基本维持一恒定值。其a．水头平衡方程FI=CPI—CM1一(BS+B)QR1l，l+Rl(l+1)WH(7r+arctant,l／a1)=0(4—1—2)b．转速变化方程=(0／21+1)WB(Tr+arctan王，1／0／1)++水(O／l—ao)=0(4—1—3)Tl=(0／21+1)Bo+[B

7、1(1r+a~ctan1／0／1)】l2号泵a．水头平衡方程=CC2．-(BS+B)Qruv2+HR1(0／2+)WH(~r+arctant,J0／z)=0(4—1—4)b．转速变化方程=(0／22+／．)22)WB(Tr+arctan~d0／2)低+图1电厂给水泵系统示意图+Co(2—0)=0(4—1—5)1"1=(0／22+r'2z)Bo+[B2(~-+arctanvJa2)】1．锅炉汽包2．给水母管3．给水泵出口阀门4．给水泵5．给水泵入口阀门6．除氧器(4一l一6)式中。，厂——分别为l号泵和

8、2号泵的扬程采用牛顿一雷伏生方法求解以上各式(4)给水母管的边界条件NXQP1(N1)=[C尸1一C一(CP2-CP1)／B]／(B+2BX)l(4—1—7)NiQP2(N1)=(一CJpI)／B+QPl(N1)(4一l一8)(5)锅炉边界条件萎管Ns管段锅炉汽包水位是被控量，是某一恒定值；在稳定工况下，汽包的压力为恒定值；该机组采用泵出FA管分为N段1NS定一滑一定的运行方式，汽包水位的控制是通过控制给水流量来实现，如锅炉给水泵形同发生瞬变，其给水量发