超臨界火電機組給水管道耦合水錘問題的研究

俞樹榮 馬 璐 余 龍

(蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院)

超臨界火電機組給水管道耦合水錘問題的研究

俞樹榮*馬 璐 余 龍

(蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院)

以軸向耦合四方程模型為基礎(chǔ)，利用流場CFD技術(shù)和結(jié)構(gòu)有限元技術(shù)相結(jié)合的方法，在考慮流固耦合的情況下對閥門突然關(guān)閉后給水管道中的水錘問題進行研究。結(jié)果表明：最大水錘壓力出現(xiàn)在閥門處，考慮阻尼、摩擦等因素時水錘振蕩逐漸衰減至穩(wěn)定值；最大速度、最大應(yīng)力和最大變形均出現(xiàn)在彎頭處，且管道的最大變形滯后于水錘波的到達時刻；通過對穩(wěn)態(tài)工況和水錘瞬變工況進行對比發(fā)現(xiàn)，瞬變情況下最大水錘壓力、最大變形和最大應(yīng)力均增大，而流體最大速度減小。

給水管道 水錘 流固耦合 CFD技術(shù)

超臨界火電機組初始參數(shù)很高，相應(yīng)地管道內(nèi)工質(zhì)的壓力和溫度也較高，管道所受壓力必然增加，因此，蒸汽鍋爐設(shè)備以外的管道系統(tǒng)必然成為薄弱環(huán)節(jié)[1]。當(dāng)管道中閥門迅速關(guān)閉(或打開)或與管道相連的給水泵突然啟停時，會使水流發(fā)生突然變化而引發(fā)水錘現(xiàn)象, 對管道及其連接設(shè)備的安全構(gòu)成威脅[2～4]。因此，有必要對超臨界火電機組給水管道進行研究，以確保發(fā)電廠安全、穩(wěn)定地運行。

水錘引起的沖擊通常會使管道的受力和變形增大，使其抗疲勞性和工作壽命減小，甚至?xí)斐晒艿罃嗔眩@一現(xiàn)象引起了許多國內(nèi)外學(xué)者的注意[5～10]。經(jīng)典水錘理論可適用于強約束管道中的水錘現(xiàn)象，而對于懸空的復(fù)雜環(huán)路組成的弱約束管道，管道運動對流體產(chǎn)生的影響不容忽視，此外，水錘波的傳播也會改變管道的結(jié)構(gòu)特性，二者將相互作用、相互影響[11]。……