孟加拉國(guó)錫拉杰甘杰電廠玻璃鋼循環(huán)水管道水錘計(jì)算

惠玉鑫

摘 要：針對(duì)孟加拉錫拉杰甘杰電廠循環(huán)水系統(tǒng)要求采用玻璃鋼管的特點(diǎn)，本文應(yīng)用一維流體分析軟件PIPENET對(duì)電廠供水系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，對(duì)電廠主要的循環(huán)水系統(tǒng)構(gòu)筑物進(jìn)行了建模及運(yùn)算。對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)中各種啟停泵工況下對(duì)應(yīng)的瞬變流過(guò)程進(jìn)行仿真研究，選擇合理的管道布置方案，得出較理想的關(guān)閥操作規(guī)律。研究結(jié)果表明，合理設(shè)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)管道，對(duì)循環(huán)水泵出口閥門關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)置，能夠確保玻璃鋼管應(yīng)用于循環(huán)水管道而不受水錘影響。對(duì)今后玻璃鋼管應(yīng)用于循環(huán)水系統(tǒng)有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：玻璃鋼循環(huán)水管;瞬變流;事故關(guān)閥;水錘力

Abstract：? According to the characteristics of Glass Reinforced Plastic Circulation Water system of SIRAJGANJ， BANGLADESH power plant， the one-dimensional fluid analysis software PIPENET to simulate the water supply system of the power plant， and carries out modeling and calculation on the main circulating water system structure of the power plant. The transient flow process of the circulating water system under the conditions of various starting and stopping pumps is simulated and studied. The results show that reasonable design of circulating water system pipeline and reasonable setting of the closing time of circulating water pump outlet valve can ensure that glass reinforced plastic pipe is applied to circulating water pipeline without being affected by water hammer. It is of great significance for the application of glass tube in circulating water system in the future.

Key words：glass reinforced plastic circulation water pipe; transient flow; accidental valve closing; water hammer;

1工程概況

1.1運(yùn)行工況

本工程循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制機(jī)械通風(fēng)冷卻塔循環(huán)供水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水補(bǔ)給水來(lái)自廠區(qū)原水處理站處理水。循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)8座4800m3/h逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔及水池，設(shè)置三臺(tái)50%循環(huán)冷卻水泵。循環(huán)冷卻水泵出口配置兩階段控制液動(dòng)蝶閥。 循環(huán)水泵為立式、濕井式、混流泵，露天安裝，介質(zhì)為淡水，水泵流量：4.65m3/s 水泵揚(yáng)程：0.24MPa，循環(huán)水供回水母管采用DN2200玻璃鋼管。

循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程依次為： 冷卻塔水池→引水箱涵→鋼閘門→格網(wǎng)→循環(huán)水泵→液控蝶閥→循環(huán)供水管→電動(dòng)蝶閥→凝汽器→電動(dòng)蝶閥→循環(huán)回水管→電動(dòng)蝶閥→ 冷卻塔→ 冷卻塔水池。

1.2主要研究?jī)?nèi)容

電廠供水系統(tǒng)的特點(diǎn)是大流量、低揚(yáng)程。事故情況下，不合理的關(guān)閥會(huì)造成嚴(yán)重的安全和生產(chǎn)事故[1]。凝汽器的位置和高程在瞬變流過(guò)程中處于駝峰位置易產(chǎn)生彌合水錘[2]，在閥門處產(chǎn)生水擊波。同時(shí)管系中的壓力不平衡將在管道軸向產(chǎn)生沖擊力，不合理的關(guān)閥會(huì)使這類沖擊力的瞬時(shí)值達(dá)到驚人的數(shù)值，作用于管系、支吊架和設(shè)備接口，易形成管系共振、支架損壞等后果。本工程由于采用了玻璃鋼管作為循環(huán)水管道材質(zhì)，接口處更容易受水錘影響，發(fā)生滲漏的可能性增大。因此，根據(jù)本工程運(yùn)行可靠性要求，重點(diǎn)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行如下分析：①分析循環(huán)水泵起泵停泵工況下的水錘變化;②分析最不利工況下的水泵轉(zhuǎn)速及系統(tǒng)最不利點(diǎn)的壓力變化。

1.3主要參數(shù)

循環(huán)水泵工況點(diǎn)為Q=4.65m3/s，揚(yáng)程H=24m，水泵設(shè)計(jì)點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩值是23981.1N·m;額定轉(zhuǎn)速495rpm。循環(huán)水主管道參數(shù)為DN2200 SN10000，玻璃鋼材質(zhì)。

2供水系統(tǒng)及主要構(gòu)筑物模型的建立

2.1供水系統(tǒng)高程布置

根據(jù)電廠布置，建立循環(huán)水系統(tǒng)高程圖。地面標(biāo)高為±0.00m，循泵出口標(biāo)高為-2.20m，冷卻塔進(jìn)口標(biāo)高為10.10m，凝汽器進(jìn)口標(biāo)高為3.90m，整個(gè)管道系統(tǒng)最低點(diǎn)標(biāo)高為-5.20m。

2.2PIPENET模型建立

本工程1臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行2泵全開(kāi)，任意一臺(tái)水泵故障，要求備用泵能自動(dòng)投運(yùn)。在系統(tǒng)未充水的情況下，開(kāi)啟鋼閘門，先打開(kāi)冷卻塔補(bǔ)給水管進(jìn)水閥，待冷卻塔水池水位達(dá)到15.75m后，同時(shí)確認(rèn)循環(huán)水泵軸承潤(rùn)滑水和電機(jī)冷卻水運(yùn)行正常，打開(kāi)冷卻塔進(jìn)口電動(dòng)蝶閥。 第一臺(tái)循環(huán)水泵由手動(dòng)啟動(dòng)，先手動(dòng)開(kāi)啟出口液控蝶閥閥門到20開(kāi)度（約7～10秒），再手動(dòng)開(kāi)啟循環(huán)水泵，待系統(tǒng)充滿水后，再將出口閥門開(kāi)至全開(kāi)位置。

利用PIPENET一維模型將循環(huán)水系統(tǒng)中循環(huán)水泵（分別編號(hào)1#，2#和3#循環(huán)水泵）、循環(huán)水管道、凝汽器以及冷卻塔設(shè)備參數(shù)輸入到軟件中，通過(guò)軟件模擬以下幾個(gè)主要工況：