带冷却塔的循环冷却水系统泵房前池涌波分析_赵开伟.pdf
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1、23带冷却塔的循环冷却水系统泵房前池涌波分析http:/ 火力发电 第7期 DOI:10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2023.07.005带冷却塔的循环冷却水系统泵房前池涌波分析赵开伟,罗成春(中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司,上海 200063)摘要:对带冷却塔的循环冷却水系统事故停泵工况下,冷却塔集水池水位变化对泵房前池涌波的影响进行研究,推导循环冷却水系统非恒定流方程,求得水泵完全停泵下泵房前池波涌最高水位及第二振幅的解析解,并采用有限差分法对进行泵房前池波涌的历时过程进行分析研究。计算结果表明:常规设计情况下,不可忽略冷却塔集水池内水位变化对泵
2、房前池涌波的影响;冷却塔内集水池中的水位波动降低了泵房前池的最高涌波值,增加了第二振幅值,减小了波动周期。关键词:循环冷却水系统;集水池;泵房前池;涌波;有限差分法中图分类号:TM621 文献标志码:A 文章编号:1671-9913(2023)07-23-03Surge Analysis of Pump House Forebay in Circulating Cooling Water System with Cooling TowerZHAOKaiwei,LUOChengchun(East China Electric Power Design Institute Co.,Ltd.of C
3、hina Power Engineering Consulting Group,Shanghai 200063,China)Abstract:Inthispaper,theinfluenceofthewaterlevelchangeofthecoolingtowersumponthesurgeintheforebayofthepumphouseisstudiedundertheconditionofpumpshutdowninthecirculatingcoolingwatersystemwithcoolingtower.Theunsteadyflowequationofthecirculat
4、ingwatersupplysystemisdeduced,andtheanalyticalsolutionofthemaximumwaterlevelandthesecondamplitudeofthesurgeintheforebayofthepumphouseundertheconditionofcompletepumpshutdownisobtainedhascarriedontheanalysisresearch.Theresultsshowthat:intheconventionaldesign,theinfluenceofthewaterlevelchangeinthecooli
5、ngtowersumponthesurgeintheforebaycannotbeignored;thewaterlevelfluctuationinthesumpreducesthemaximumsurgevalueintheforebayofthepumphouse,increasesthesecondamplitudevalue,andreducesthefluctuationperiod.Keywords:circulatingcoolingwatersystem;collectingbasin;pumphouseforebay;surgewave;FDM*收稿日期:2021-06-1
6、8 第一作者简介:赵开伟(1988),男,硕士,工程师,研究方向为电厂给排水系统。0 引言非恒定流条件下循环冷却水系统运行中可能会出现泵机事故工况等,泵房前池的水位波动分析计算已受到设计人员的重视。闫文周1等人已提出相应的理论分析,也有部分文章中把吸水前池简化为水电站引水系统中的简单式调压室模型,冷却塔集水池简化为水库2-4。简24http:/电 力 勘 测 设 计第7期单式调压室模型中,由于水电站中的水库面积远大于调压室的面积,因此在分析过程中忽略了水库水位的变化。上述文章中参照水电站引水系统,在循环冷却水系统非恒定流分析中把冷却塔集水池类比为水库,忽略了集水池中水位的变化。根据相关规范,对
7、冷却塔淋水密度及吸水池秒换水系数的规定,实际工程中泵房前池面积约为冷却塔集水池面积的 10%左右,故在循环冷却水系统事故停泵下,冷却塔集水池内的水位也会有一定的波动,与泵房前池涌波相互影响。本文在推导循环冷却水系统非恒定流方程时考虑了集水池水位波动,并采用有限差分法4更准确地分析了非恒定流条件下前池涌波变化过程,得到了相关结论。1 研究方法常见的带冷却塔的循环冷却水系统引水道示意图,如图 1 所示,当水泵启停及调整流量时,引水系统产生非恒定流动,引起泵房前池及冷却塔集水池的水位波动,由于冷却塔集水池面积较大,通常水位波动较小,并且对房前池内水位波动过程产生影响。图1 常见的电厂循环冷却水系统引
8、水道示意图根据进出泵房前池的水量平衡方程,任意时刻,离开泵房前池的水量,即水泵吸水量 Q等于通过引水管(沟)进入前池的水量 Vf 与前池内水位变化引起的水量2ddZAt之和,即:2dd=+ZQVfAt(1)式中:f 为引水管(沟)截面积,m2;V 为管(沟)水流速,m/s;A2为泵房前池面积,m2;Q 为水泵流量,m3/s;t 为时间,s;Z 为泵房前池水位,m,以恒定流条件下冷却塔集水池水位为基准,向下为正。在引水系统为非恒定流情况下,由于引水系统压力变化不大,可以忽略引水管和水的弹性变形及泵房前池中水体惯性,根据牛顿第二定律可以得出水流的动力方程(2):gtLVdd1wZ-Z=h+(2)式
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