淮北申皖發(fā)電有限公司 王遠(yuǎn)建

1 設(shè)備概述

某電廠一期汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠與德國西門子公司聯(lián)合設(shè)計制造的超超臨界汽輪機(jī)，型號N660-28/600/620，低壓加熱器為上汽輔機(jī)廠生產(chǎn)的JD-1250型管式換熱器，回?zé)嵯到y(tǒng)配置3臺高壓加熱器、1臺除氧器、4臺低壓加熱器。7號低加殼程工作壓力為0.0376MPa，殼程工作溫度為74.4℃，8號低加殼程工作壓力為0.0186MPa，殼程工作溫度為58.5℃，配置VAGAFX65型導(dǎo)波雷達(dá)液位計。測量管路敷設(shè)如圖1。

機(jī)組運(yùn)行期間7號、8號低加液位測量經(jīng)常出現(xiàn)液位大幅度波動有0～200mm左右，尤其在機(jī)組變負(fù)荷過程中更加明顯，對測量筒進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)每次都有200～300ml的冷凝水排出。由于殼程抽汽系統(tǒng)經(jīng)常工作在負(fù)壓區(qū)間約30～55kPa(A)環(huán)境下，因此加熱器殼程基本處于無水的工況，所以測量筒中冷凝水現(xiàn)象反映測量管路的通流存在問題。經(jīng)過對就地管路溫度的多點(diǎn)測量，發(fā)現(xiàn)在取樣管路的第三個彎頭處溫差為5度左右，因此判斷該出可能存在著節(jié)流或堵塞的問題。

圖1 測量管路敷設(shè)

在火力發(fā)電廠的儀表安裝過程中，諸如此類負(fù)壓測量管路較多。如凝汽器壓力，低加液位等管路的安裝過程中經(jīng)常出現(xiàn)此類因管路敷設(shè)不合理而導(dǎo)致的測量問題[1]，給機(jī)組的運(yùn)行帶來麻煩。而現(xiàn)行的安裝技術(shù)規(guī)范中只給出指導(dǎo)性的要求，具體的敷設(shè)方式，則完全靠安裝技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和對流場的認(rèn)知情況來進(jìn)行二次設(shè)計和施工，因此照搬照抄、人云亦云的現(xiàn)象屢見不鮮，缺乏一種明晰的方法對其進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)范。

2 改進(jìn)方法和措施

近年來隨著計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，基于有限元分析的CFD流體仿真技術(shù)融3D建模和流體仿真技術(shù)于一身，可以對產(chǎn)品的設(shè)計和優(yōu)化起到重要的指導(dǎo)意義。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、航空航天設(shè)備研發(fā)方面起到重要的作用。本文另辟蹊徑，采用solidwork軟件對液位測量管路進(jìn)行建模，并應(yīng)用ANSYS FLUNT仿真軟件對測量管路的流場進(jìn)行了可視化的分析，通過流場分析基本驗(yàn)證了之前的推斷，通過對管路進(jìn)行改造解決了流場中的低流速和不均勻的問題，改造后液位測量準(zhǔn)確，未再出現(xiàn)測量筒積水引起的液位波動問題。具體過程如下：

圖2 左為改造前的管路建模

右為改造后的管路模型

3D建模。使用Solidweok軟件對測量管路進(jìn)行近似建模，考慮閥門的尺寸較小，使用管路對其進(jìn)行替代，主要利用制圖軟件的草圖工具和特征工具對實(shí)體進(jìn)行建模。

利用ansys flunt軟件進(jìn)行模型導(dǎo)入和網(wǎng)格劃分及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢查[2]。

圖3 模型導(dǎo)入及網(wǎng)格劃分

圖4 求解計算和殘差

圖5 溫度場分布圖

圖6 壓力場分布圖

圖7 改造后的壓力場分布圖

通過流場仿真可以看出，在水側(cè)第三個彎頭處壓力場變化較大且出現(xiàn)了強(qiáng)烈的變化，因此判斷出現(xiàn)了節(jié)流，通過溫度場分布可以看出此區(qū)域有明顯的的溫度梯度，因此判斷此處通流存在問題。

通過圖7可以看出，測量筒上下部基本處于同一壓力場中、并且無劇烈的壓力變化梯度出現(xiàn)，因此通流順暢測量基本準(zhǔn)確。

3 結(jié)語

通過上述的分析可以看出，經(jīng)驗(yàn)判斷的結(jié)論得到了驗(yàn)證，通過流場分析直觀的看出管路設(shè)計中出現(xiàn)的問題。該方法雖在操作上對技術(shù)人員的計算機(jī)技術(shù)提出較高要求，但對熱工取樣和管路敷設(shè)的二次設(shè)計及問題的驗(yàn)證，找到了新的方法和手段。