FluidFlow软件在电厂设计中的应用

2015-07-23 17:13:19 dms@root 530

针对山西某电厂锅炉前给水系统水泵运行不匹配的问题,利用FluidFlow流体分析软件,首先对系统进行校核计 算,分析管道、设备阻力,发现水泵选型过大;再利用软件重新对给水系统进行泵选型设计计算,得到合适选泵参数。FluidFlow流体分析软件能够大力提 高计算效率和准确性,更好地实现电厂的优化设计。

 

山西某电厂锅炉前给水系统,介质由三台给水泵从除氧器输送至省煤器,该系统在不同工况下运行时,出现水泵工作不匹配问题。对于该系统来说给水泵的选 型是至关重要的,其原因在于变工况运行,系统上下游压力及水量分布发生变化。如果水泵选择不当,会使管网水量超标、流速过大、下游压力过载或达不到换热要 求。对于该给水系统,根据客户提出的要求及数据,我们运用FluidFlow软件进行建模和分析,校核实际给水泵及各运行工况,分析出多工况下系统面临的 问题,并且通过软件自动选泵的分析功能,优化了泵的选型
及多方案的运行工况,确保了系统的安全、稳定运行。

 

FluidflowFluidFlow 是国际上广泛使用的流体分析软件,可以对可压缩流体、不可压缩流体、气液两相流及浆体流进行分析模拟,能对流体系统的流量、压力、温度分布、压降等进行精 确计算。软件拥有近三十年流体分析工程经验,目前广泛应用于石油化工、核能电力、采矿冶金、船舶海洋、食品医药等所有内流系统设计领域。

 

系统模型:

针对电厂给水系统建立模型:系统的起始端是除氧器,前置泵从除氧器吸水,流经过滤器至给水泵,给水泵出口安装有止回阀,水泵出水支管汇合后依次通过三台高压加热器后流入省煤器。软件根据高压给水管道安装图搭建真实模型,见图1。

 

建模规则:

在FluidFlow软件中,边界、水泵、止回阀、蝶阀、管道等都有专用的计算模型,边界和管道的计算模型相对而言通用性较强,但水泵和阀门由于生 产设备厂家较多,种类和性能规格差距较大,所以要模拟设备的真实水力特性需要设备厂家提供具体参数。本模型中,前置泵和给水泵都利用水泵厂家提供的参数进 行了模拟,阀门由于厂家未能提供详细的压力损失和阀门开度的变化曲线沿用了软件默认的计算模型。

 

 

模型校核:
首先,对以上给水系统进行仿真模拟,将给水泵和前置泵性能曲线添加至FluidFlow数据库中,按实际泵型号运行,校核标准运行工况及THA等多工况。给水泵及前置泵的额定工作点参数,见表1。

Fluidflow

 

FluidFlow数据库中建立给水泵(MDG346)Q-H曲线、Q-η曲线、NPSH曲线,见图2。

Fluidflow

Fluidflow

 

Fluidflow

 

图2  给水泵性能曲线 

 

通过FluidFlow软件对系统进行仿真模拟计算,对标准工况、THA、THA(60%)及THA(40%)工况分别采用两种方法校核。以标准工况为例:
a)若按设计压力条件运行,即除氧器压力1.082兆帕(g),省煤器压力29.74兆帕(g),FluidFlow计算系统流量达到单台泵759吨每小时,超过设计流量750吨每小时,流量稍大;
b)若要使系统按设计流量运行,保证始端除氧器压力恒定,通过FluidFlow模拟,此时省煤器压力达到 30.06兆帕(g),大于省煤器设计压力29.74兆帕(g),压力稍大;

 

以上分析结果可以看出:在标准工况下,此水泵是满足运行工况要求的,且给水系统运行良好,各关键参数都基本满足设计要求。但在其他非标准工况下,其 运行效果就不能令人满意,我们以THA工况为例说明,FluidFlow软件根据始末端压力及管路能量损失,首先按设计压力条件运行时(即表2中 a)THA方法),计算出系统的实际流量为847吨每小时,超过单台泵的设计流量,说明在此工况下泵的流量过大。为证实以上结论,我们又通过软件调整泵流 量达到设计流量626吨每小时(即b)THA方法),来计算系统的末端压力,发现末端压力为36.21兆帕(g),远超过末端入口设计压力,说明此工况下 流体介质压力过大,造成下游压力过载。各工况运行详细结果见表2。

FluidFlow

 

我们可以看出所选泵型号可以在标准工况下运行,能满足设计要求,但非标准工况下,选定的泵不能够既满足始末端设备压力,同时满足系统设计流量,选定给水泵型号不合适。

 

解决方案:
利用FluidFlow软件重新对给水系统进行泵选型设计计算,操作如下:点击图1中选定型号的泵,切换至模型泵(软件中默认为 Auto Pump),只需要输入设计流量再计算,即可得到选泵参数,见表3。提供泵参数至泵厂商,厂商提供实际泵性能曲线,并推荐适合的泵型号。

FluidFlow

 

通过FluidFlow软件,工程师成功分析该系统水泵运行不匹配问题,并提出解决方案。对于火电厂电力系统设计,进行 流体分析是必要的,设计中的流量、压力、温度、流速、压降等是影响到整个系统安全性与可靠性的重要参数。而FluidFlow软件完全能够满足工程师设计 需求,解决泵选型过大,不经济问题;解决大小管段流量分配不均问题;解决复杂管网系统难以匹配分析的难点问题;解决供应热蒸汽管道热网解算问题等等。 FluidFlow有效帮助工程师正确的做出分析和判断,得到国内外工程师一致认可。

 

 

关于FluidFlow管网流体分析系统
专业的管道流体分析软件,可计算流体范围覆盖了可压缩流体、不可压缩流体、气-液两相流体、非牛顿型流体及沉降性浆体。FluidFlow积累了三十年工 程经验,致力于解决流体输送的设计问题,对于水力设计、分析、流体系统的疑难排解提供完整的设计环境,并在元件技术的基础上发展了流体设备的选型和产品配 置。
适用行业:冶金、电力、石油化工、船舶海洋
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