基于CFD与灰色关联度的直接空冷机组背压运行方式研究

发布时间：2019-08-26 14:09

【摘要】：针对环境风作用下的直接空冷机组,受热风回流和轴流风机群的群抽效应的耦合作用,使得风机的冷却能力在不同区域发生不同变化,导致传统的背压控制策略耗电量增大,能效下降。现通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,获得轴流风机群阵列布局下空气流场和温度场,计算得到不同风机转速下机组背压的变化情况,提出采用灰色差分微增量关联度方法,分析空冷岛风机群转速调节对机组背压影响的关联程度,并从单个空冷单元工作效率角度考虑调压问题。研究表明,并不是风机通风量越大,空冷单元翅片管束的换热效率越高,合理发挥高效空冷单元的作用,能够有效改善空冷岛的能效,达到节能目的,为深入研究空冷岛轴流风机控制提供理论和试验基础。
【图文】：

空冷,物理模型

涸诵械鹘?方式。利用数值模拟方法对轴流风机群统一调节，得到在不同转速运行参数下，每个轴流风机实际通风量的实验数据，并结合机组换热量、轴流风机转速、迎面风速、环境温度等运行参数，计算机组背压，并基于灰色关联度分析的方法，引入差分微增量思想[15-16]，得到直接空冷凝汽器空冷单元换热量与机组背压的关联程度。以此关联度参数为参考依据，探讨轴流风机群在速度场和温度场影响下的空冷岛合理背压运行方式，进而达到优化节能目的。1计算模型本文采用7×8个空冷单元组成的600MW空冷岛作为研究对象，如图1所示。锅炉、汽轮机房挡风墙支撑柱蒸汽管道翅片管束YZX图1空冷岛物理模型Fig.1Physicalmodelofair-cooledisland物理模型由空冷岛、锅炉房、汽机房等建筑物组成，空冷平台高45m，长90m，，宽80m，由16根直径为3.8m的立柱支撑，其空冷岛56个冷却单元风机分布如图2所示，其中还给出了空冷单元和风机的编号规则与环境风向，远离汽机房的一侧为第一行空冷单元，其所对应的风机为第一行轴流风机。通过Gambit软件对空冷岛进行建模和网格划分，空冷岛与汽机房和锅炉房之间的区域采用四面体非结构化网格，其他区域采用六面体结构化网格，通过网格无关性检验，最终模型采用的网格总数为1618791。

云图,空气流,云图,温度

s(t)|分别为两级最小差及两级最大差；δ∈[0,1]为分辨系数，本文取δ=0.5。关联系数是描述比较数列与参考数列在某时刻关联程度的一种指标，由于各个时刻都有一个关联数，因此信息显得过于分散，不便于比较，为此给出关联度函数为11()niikrknξ==∑(10)3结果与讨论3.1空冷岛温度场和速度场分析横向风会引起风机入口空气流动的变形，严重时容易出现热风回流和倒灌现象发生。本文以环境风速3m/s，典型风向90°不同风机转速为例。当风机转速为1.0n时，第4列风机纵向剖面空气流线温度云图，如图4所示。空气从一侧进入空冷岛，经过轴流风机群和翅片管束进行换热，热空气从空冷岛上方由环境风带到另一侧。x/mzm/050150250200200300400500100T/K图4纵向剖面空气流线温度云图Fig.4Airflowlineandtemperaturecontourinthelongitudinalsection图5为风机转速1.0n时，第3排风机横向剖面空气流线温度云图。y/mzm/010050150200150250300350100T/K200图5横向剖面空气流线温度云图Fig.5Airflowlineandtemperaturecontourinthehorizontasection由温度场分布和空气流线可以看出，环境风进入空冷岛后，在空冷岛的两边会发生热空气回流现象，热空气通过两边的风机再次进入空冷岛。图6为风机转速为0.3n时，第1排风机横向剖面空气流线速度云图，图6中由于风机转速比较小，所以第1排空冷单元出现了热风倒灌现象。
【作者单位】：华北电力大学控制与计算机工程学院;国网冀北电力有限公司经济技术研究院;国网天津市电力公司检修公司;国网天津市电力公司电力科学研究院;
【基金】：中央高校基本科研业务费专项资金(2016XS41)~~
【分类号】：TM621

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