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首页火电厂循环水系统事故停泵水锤影响分析
"该文章是首发论文,主要探讨了阀门关闭规律对电厂循环水系统事故停泵水锤的影响,作者赵云驰和刘二敏来自河海大学水利水电工程学院。文章介绍了水锤计算的基本原理,重点分析了不同阀门关闭规律对水锤产生的影响,并通过实例计算提出优化阀门关闭规律以减少水锤对电厂设备的危害。" 文章详细阐述了火电厂循环冷却水系统的构成,包括循环水泵、水泵出口阀门、凝汽器、虹吸井、排水工作井、冷却塔、进水管路和出水管路等关键组件。水锤现象在循环水系统中是一个重要的问题,特别是在事故停泵时,可能产生巨大的压力波动,对设备安全构成威胁。水锤可分为启动水锤、关闭水锤和事故停泵水锤,其中事故停泵水锤最为严重,可能导致机组停机。 作者指出,现有的电厂在事故断电后的阀门控制策略差异大,有的操作甚至可能导致更为恶劣的水锤效应,如“水柱分离-弥合水锤”,这在某些电厂中造成了管道破裂和经济损失。因此,深入研究循环冷却水系统的水锤现象具有实际应用价值。 文章采用了特征线法进行水锤计算,这是一种精确且易于编程的方法,能处理复杂的管路情况。通过建立常微分方程组,结合计算机进行数值模拟,可以计算出不同时间断面上的压力变化,尤其在考虑非线性摩阻的情况下,其计算精度更高。 文章的核心在于分析阀门关闭规律对水锤的影响。作者通过实例计算,比较了不同的关闭规律,发现优化阀门关闭规律能够有效减轻水锤对系统的影响,为电厂的安全运行提供了理论依据和实践指导。 总结来说,这篇论文揭示了阀门关闭规律在控制电厂循环水系统事故停泵水锤中的重要作用,为减少水锤危害提供了理论支持和计算方法,对于电厂的运营管理和设备安全具有重要意义。
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-1-
阀门关闭规律对电厂循环水系统事故
停泵水锤的影响
赵云驰,刘二敏
河海大学水利水电工程学院,江苏南京(210098)
摘 要:本文给出了火电厂循环冷却水系统水锤计算的基本原理和具体方法,对常用布置方
式的相关设备给出了边界方程,并作了实例计算研究说明阀门关闭规律对停泵水锤的影响。
关键词:循环水系统,水锤,特征线法,关闭规律
1. 前言
火电厂循环冷却水系统主要有循环水泵、水泵出口阀门、凝汽器、虹吸井,排水工作井、
冷却塔、进水管路、出水管路等部件组成。在循环水系统正常启动、停泵或事故断电停泵时,
如果水泵出口阀门不能及时关闭或关闭太慢,会产生很大的水锤。
循环水系统水锤分为启动水锤、关闭水锤和事故停泵水锤。一般情况下,启动水锤不大,
只有在空管情况下,当管中的空气不能及时排出而被压缩时才会加剧水流压力的变化。关闭
水锤在正常操作时不会引起过大的水锤压力。而由于突然停电或误操作造成的事故停泵所产
生的停泵水锤往往数值比较大,一般可以达到正常压力的 1.5~4 倍或更大,破坏性强,将
直接导致机组停机,危及设备和人身安全
[1]
。根据对部分已建电厂的调查资料显示,火电厂循
环冷却水系统事故断电后的关阀控制和关阀方式存在很大的差别,甚至存在完全相反的操作
方式
[2]
。最近,有些电厂在调试中在管线的驼峰点(如凝汽器出口)发生了压力极高“水柱分
离-弥合水锤”,导致管道的破裂,致使机组停机,对电厂造成很大的经济损失,这说明了对循
环冷却水系统的水锤进行研究有其实用意义。
本文针对火电厂循环冷却水系统的一般布置方式,给出了常用边界控制方程,用实例进行
了比较精确的计算研究,分析了不同关闭规律对水锤的影响,提出了优化阀门规律对减小水
泵水锤的作用。
2. 事故停泵水锤计算方法及公式
2.1水力计算方法
水锤的计算方法,常用的有简易计算法和特征线法。由于特征线法计算方便、易编程、
精确度高等特点,所以系统的水力数值模拟计算运用现在国内外广泛采用特征线法。
将运动偏微分方程和连续偏微分方程变换为四个常微分方程,用差分形式来表达,借助
计算机算出任一时刻各断面上的水锤压力,由于考虑了非线性摩阻的影响,这种方法对复杂
管路的优越性比较突出,且精度较高。
描述任意管道中的水流运动状态的基本方程
[3]
为
运动方程:
0
2
=+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
D
VfV
x
H
g
x
V
V
t
V
(1)
连续方程:
0sin
2
=
∂
∂
+−
∂
∂
+
∂
∂
x
V
g
a
V
x
H
V
t
H
α
(2)
式中:因变量 V、H 分别为管道中心线的流体平均速度和测压管水头 ;自变量 t、x 分
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