新型凝汽器胶球清洗系统数值模拟及控制系统研究

发布时间：2020-06-21 09:18

【摘要】：凝汽器是火力发电厂中重要的冷端设备之一。电厂凝汽器循环水来源广泛,其中携带有泥沙和垃圾等杂物。凝汽器长期运行后,冷却管内会结垢甚至堵塞,这对电站的安全性构成威胁,并且会降低全厂的热经济性。目前比较常用的方法是采用凝汽器胶球清洗装置对冷却管道进行清洗,但由于凝汽器及管道的结构和清洗系统投球方式不够精细等原因,常出现凝汽器清洗不到位和胶球在局部积聚等问题。本文设计了一种新型凝汽器胶球清洗系统。文中对原有的胶球清洗方式进行分析,利用Fluent对凝汽器入口水室和三种备选投球装置进行数值模拟,根据模拟得到的结果分析原有清洗系统投球方式的不足,通过对三种投球装置的数值模拟选择出合适的投球装置,并提出新型凝汽器胶球清洗系统整体设计方案;文中介绍了控制系统的电机模型及相关控制原理,并在Simulink中进行仿真模拟来验证系统的控制性能,结果表明:当转矩突变时系统调速时间约为0.04s,超调量约为1.32%,转矩突变后系统的稳态误差为0;转速突变时调整时间为0.06s,超调量约为5.1%,转速突变后系统的稳态误差为0.0054r/min,动态性能和稳态性能较好。本文设计了适用于新型凝汽器胶球清洗系统的硬件及软件,其中的PLC控制系统能够实现投球装置的循环工作、障碍物检测并防止电机堵转,该系统能够维持整个清洗系统稳定运行,最后给出了相应的外围电路设计图。本文设计的新型凝汽器胶球清洗系统能为凝汽器清洗系统改造提供一些参考。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621;TB490
【图文】：

图 1-1 凝汽器胶球清洗系统图如图 1-1 所示，凝汽器胶球清洗系统主要组成部分为喷球管道、二次滤网、胶球循环泵和收球室。胶球进入凝汽器入口水管后，经凝汽器入口水室、冷却管束区、出口水室进入凝汽器出口水管中的收球网，在水流的作用下胶球进入胶球循环系统，胶球循环系统中的胶球泵把胶球打入凝汽器入口水管，然后胶球循环清洗冷却管道[20]。目前，国内对新型凝汽器胶球清洗系统展开多方面的研究。部分研究者着眼于凝汽器在线清洗新技术，不少研究者提出了新的思路[21,22]，樊绍胜[23]等对凝汽器的传热特性和清洁度进行分析，设计了新型清洗系统在线检测装置。整个系统采用分布式控制方式，系统中的控制器可控制 4 个水室喷枪三维行走机构的运行。系统中的上位机在主控室，它负责清洁度、喷枪压力、流量、清洗时间的计算，下位机的参数预置和状态监控，具有动画显示、历史数据存储、报表打印等功能。经过现场试验运行，该系统设计合理，运行性能可靠，能提高生产效益。5) 高压水射流清洗法高压水射流清洗法[24~ 26]是利用高压水对冷却管道内壁的冲击作用，将污垢从管

华北电力大学硕士学位论文表 2-1 HEI 计算公式中常数 C 的取值1d15.9~19.1 22.2~25.4 28.6~31.8 C 2747 2706 2665 清洁系数，直流供水时 0.8~ 0.85cξ = ，循环供水时 cξ =不洁净时 0.65 ~ 0.75cξ = ；入口水温修正系数，其取值如下图 2-1 所示；

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