本文關鍵詞：汽輪機組熱力系統(tǒng)加熱器性能分析及流場數值研究

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【摘要】：汽輪機組熱力系統(tǒng)性能分析的一個重要環(huán)節(jié)是評價回熱系統(tǒng)的性能。而回熱系統(tǒng)性能最常見的反映是各回熱加熱器端差。受負荷、水位、換熱面積等多種因素影響,加熱器端差會隨工況而變化。本文對汽輪機組熱力系統(tǒng)的分析從加熱器端差著手,從內外部特性兩方面對回熱系統(tǒng)加熱器進行研究,以求對其有更加全面的認識。首先,針對某660MW火電機組的汽輪機組及其回熱系統(tǒng)建立仿真模型,與設計數據進行了對比驗證,并基于仿真模型在THA-40%THA機組滑壓運行范圍內分析了機組負荷、水位、傳熱面積對加熱器給水溫升、端差等的影響。對正常工況的研究表明機組負荷對端差的影響較大,給水溫升、端差會隨負荷減小而減小。從THA降至40%THA負荷時給水溫升從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℃。實測運行數據在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℃。仿真結果與運行數據吻合。在正常工況研究的基礎上對傳熱面積減小及低水位時的變工況特性進行了研究。對傳熱面積減小的研究有助于堵管等狀況存在時端差基準值的確定,研究表明傳熱面積減小會導致換熱量減小、上下端差都增大。THA工況傳熱面積從100%減小至70%時,雖傳熱系數略有增大,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℃,對數平均傳熱溫差增大24.16%。換熱面積的影響在低負荷時較高負荷時小�？紤]到現場為防止加熱器高水位引起危急疏水閥動作、高加解列等,現場常壓水位運行,有可能引起疏冷段進口帶汽等安全問題,因此對低水位情況也進行了詳細研究,得到各負荷疏冷段進口含汽率、疏冷段傳熱系數、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109mmm疏冷段進口開始帶汽,受吸入渦影響,負荷降低時疏冷段進口開始帶汽的水位也降低。水位低至使疏冷段進口帶汽后,下端差會急劇增加,THA工況含汽率0.76時下端差增加10.4℃。負荷降低時水位對含汽率的影響會削弱。給出本文加熱器水位設定建議值為200mm,使加熱器運行更加經濟安全。根據以上疏冷段進口含汽率隨加熱器水位的變化關系進一步得到隨負荷變化的使疏冷段進口帶汽的水位關系式為y=0.2767x+81.783,其中x是以百分數表示的負荷率／%,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方法對端差預測,比較了有堵管時用正常模型與堵管模型預測得的端差基準值與實測值的偏差,得出有堵管時用堵管模型進行端差預測有利于進一步判斷是否發(fā)生積氣、結垢等故障的結論。此后,對回熱系統(tǒng)加熱器進行數值建模研究,將原換熱器簡化為由26根換熱管組成。對額定工況的壓力場、溫度場、密度場、水體積分數分布場及流場的詳細分析表明模型可靠,可用于進一步變工況研究。最后,進行堵管、進口防沖板部位的沖蝕以及疏冷段進口帶汽這三個問題的數值模擬,這三種加熱器常見問題因涉及其具體內部流動、換熱過程,難以通過一維仿真模型進行研究,因此需要進行三維數值模擬作為此前研究的補充。研究堵管問題時詳細分析各換熱管在加熱器各段的換熱量,以此可對涉及堵管的端差計算模型進行修正,主要修正堵管時的換熱面積,將堵管根數與位置也考慮在內。研究進口防沖板部位的沖蝕問題時,在各工況下設定進口水體積分數從0增至0.005,并對1#高加切除2#高加進口蒸汽流量突增20.7%的瞬態(tài)工況進行了研究。得到蒸汽進口擋板及上級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,由此對機組防沖板選材材料、運行方式等提出建議。研究疏冷段進口帶汽問題是作為低水位研究的補充,變化疏冷段進口汽體積分數觀察其對傳熱、流動的影響,得到Nu數和流動壓損等的變化情況,由此確認了水位控制在維持加熱器安全經濟運行方面的重要性。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM621

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