電廠(chǎng)循環(huán)水供水系統事故水錘過(guò)程的仿真研究

第3卷第5期供水技術(shù)Vol.3 No.52009年10月WATER TECHNOL0GYOct. 2009電廠(chǎng)循環(huán)水供水系統事故水錘過(guò)程的仿真研究賁岳，高學(xué)貞，韓磊，張東文，鄭冠軍，侯付彬，王麗華(國核電力規劃設計研究院水務(wù)部，北京100080)摘要:針對某電廠(chǎng)循環(huán)水供水系統的特點(diǎn),應用AFT Impulse"M4.0 動(dòng)態(tài)流體分析軟件,對系統事故停泵水力過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行了計算機仿真,對泵出口閥不同關(guān)閥規律對應的過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行了比較分析,得出了較理想的關(guān)閥規律。仿真結果表明,最大水錘升壓發(fā)生在三泵并聯(lián)同時(shí)事故關(guān)閥,但此種情況發(fā)生概率較小，而停泵水錘概率較高,且關(guān)閥規律選擇不當時(shí)對應的工況壓力變化較大。經(jīng)計算機仿真計算得出的結論對提高電廠(chǎng)循環(huán)水系統的可靠性和運行穩定性具有一定的意義。關(guān)鍵詞:循環(huán)水 系統;水 錘;仿真中圖分類(lèi)號: TK730. 4文獻標志碼: A文 章編號: 1673 - 9353(2009 )05 -0026 -04doi:10. 3969/j. issn. 1673 - 9353.2009. 05. 007Simulation on the transition process of accidental water hammerof circular water supply system in power plantBen Yue，Gao Xuezhen ,Han Lei，Zhang Dongwen,Zheng Guanjun，Hou Fubin，W ang Lihua( Department of Water Works ，State Nuclear Electric Power Planning Design andResearch Institute, Beijing 100080, China )Abstract: In accordance with the characteristic of circular water supply system in power plant,applying the dynamic fluid analysis soft of AFT Impulse' M 4. 0, computer simulation was made on thetransition process of accidental pump-stop. The transition process corresponding to diferent closing valveregulations was compared and perfect closing valve rules were obtained. The simulation results showedthat the maximal water hammer pressure arised from three parallel connection valves closingsimultaneously, but this occurred little than three parallel connection pumps stopped and the unaptclosing valve regulation could make water hammer pressure arise. The conclusion had important practicesignifcance to improve reliability and stability of circular water supply system in power plant.Key words: circular water supply system; water hammer; simulation對于電廠(chǎng)循環(huán)水系統，系統管道的水錘分析設力,管道會(huì )爆裂。同時(shí)水錘的影響巨大,會(huì )破壞泵計尤為重要。在一般壓力供水管道系統中,為避免站閥門(mén)等設施,危害程度較大。事故的發(fā)生,通常在閥門(mén)]附近安裝緊急關(guān)閉閥,該閥筆者針對某電廠(chǎng)循環(huán)水系統的事故水錘進(jìn)行了的緊急關(guān)閉,會(huì )阻止液體的繼續輸送,避免其他事故仿真模擬,為確保系統的安全運行,對系統進(jìn)行詳細的發(fā)生”。閥門(mén)的快速關(guān)閉,雖然解決了介質(zhì)的逆的過(guò)渡過(guò)程分析,并選擇合適的防護措施。系統中流問(wèn)題，但隨之而來(lái)會(huì )誘發(fā)水錘[12- 3。水錘使管道水泵選用軸流中國煤化I's,額定揚程內部流體壓力驟增,如果該壓力超過(guò)管道的設計壓為12.5 m，MHCNMH G頓定效率為●26●2009年10月賁岳,等:電廠(chǎng)循環(huán)水供水系統事故水錘過(guò)程的仿真研究第3卷第5期88%,機組轉動(dòng)慣量為7300kg●m',泵出口閥選用基本一致,均是從穩態(tài)壓力降低后逐漸升高到一定可控液控蝶閥。壓力再波動(dòng)降低,直至為零。同時(shí)也可以看出隨著(zhù)1事故停泵過(guò)渡過(guò)程計算機仿真關(guān)閥時(shí)間的延長(cháng),閥門(mén)后壓力變化幅度減小,在快關(guān)采用AFTImpulse'M4.0流體分析軟件對事故5s,慢關(guān)55s的工況下壓力變化幅度最小，僅升高水錘情況進(jìn)行了分析,結合該循環(huán)水供水系統的實(shí)到0. 164 MPa, 而快關(guān)2 s慢關(guān)6s和快關(guān)2 s慢關(guān)8際情況,分別對三泵并聯(lián)運行中- -臺事故斷電停泵、s的工況下，閥門(mén)后壓力均升至0.18 MPa。雖然快兩臺同時(shí)事故停泵及三臺同時(shí)事故停泵的過(guò)渡過(guò)程關(guān)5s,慢關(guān)55s的工況下壓力變化幅度最小，但是進(jìn)行計算機仿真,得出過(guò)渡過(guò)程中的泵組最不利參從圖中可以看出,三種工況下隨著(zhù)關(guān)閥時(shí)間的延長(cháng)數。對于事故水錘采取兩階段關(guān)閥進(jìn)行考察,即快水泵倒轉較嚴重,最大反轉速度分別是額定轉速的關(guān)75° ,慢關(guān)15°1.1,1.26和1.7倍,過(guò)大的反轉速度直接導致水泵1.1一臺事故斷電停泵的損壞，一般水泵允許反轉速度是額定轉速的1.2三泵并聯(lián)一- 泵事故停泵的計算機模擬結果如圖倍左右。因此，三泵并聯(lián)一臺事故停泵的工況下,閥1至圖3,從圖中可以看出關(guān)閥后壓力曲線(xiàn)變化趨勢門(mén)要在10s內關(guān)閉,以保證水泵不被損壞。0.20 t800.15， 6C400.05of-2010 1s2010Time/seca.壓力變化泵轉速變化圖1快關(guān)2 s,慢關(guān)6 s時(shí)的仿真結果Fig.1 Results of simulation at 2 s fast close and 6 s slow close0.20 r100604C0.1020-01:-40515Time/secondsb.泵轉速變化圖2快關(guān)2s,慢關(guān)8s時(shí)的仿真結果Fig.2 Results of simulation at 2 s fast close and 8 s slow close1.2 兩泵同時(shí)事故斷電停泵度減小,15 s關(guān)閥時(shí)的壓力值即降為0.15 MPa。進(jìn)兩泵同時(shí)事故斷電停泵過(guò)渡過(guò)程的計算機仿真-步延長(cháng)關(guān)閥時(shí)間,水泵開(kāi)始出現倒轉情況,在快關(guān)結果如圖4、圖5所示。5s,慢關(guān)20s的工況下,壓力變化幅度增大，此時(shí)閥從圖4可以看出,15 s內將閥門(mén)關(guān)閉,水泵不會(huì )門(mén)后壓力可升高到0.171 MPa,水泵最大反轉速度出現倒轉情況,但過(guò)短的關(guān)閥時(shí)間導致閥門(mén)后壓力是額定轉速的1.18倍。因此,三泵并聯(lián)兩泵事故停驟然升高,可達到1.08 MPa。試驗中發(fā)現,適當延泵的情況下,中國煤化工曼關(guān)10s為長(cháng)關(guān)閥時(shí)間,例如快關(guān)5 s,慢關(guān)10s時(shí),壓力升高幅宜。YHCNM HG.27.第3卷第5期供水技術(shù)2009年10月0.20↑10080多500.15 I40-0.10of-200.05-40-60--80L2006(8(0.00406CTime/secondsa.壓力變化b.泵轉速變化圖3快關(guān)5 s,慢關(guān)55 s時(shí)的仿真結果Fig.3 Results of simulation at5 s fast close and 55 s slow close1.580 |g 1.050 F言0.552(1015圖4快關(guān)2s,慢關(guān)6s時(shí)的仿真結果Fig.4 Results of simulation at 2 s fast close and 6 s slow close0.20 t00 r0.15-soA. 20? 0.05304(Time/sconds圖5 快關(guān)5 s,慢關(guān)20 s時(shí)的仿真結果Fig.5 Results of simulation at5 s fast close and 20 s slow close1.3 三泵同時(shí)事故斷電停泵力分別為0.148,0. 156和0.167 MPa,而三種工況兩階段關(guān)閥壓力變化情況如圖6至圖8所示。下泵開(kāi)始倒轉的時(shí)間分別為41.1,41.8和42.4 s,考察了4種工況下的壓力變化:①快關(guān)5 s,慢關(guān)55最大反轉速度分別是額定轉速的1. 138,1.14和1.s;②快關(guān)10 s,慢關(guān)50 s;③快關(guān)15 s,慢關(guān)45 s;④143倍。適當延長(cháng)關(guān)閥時(shí)間，如圖8可知,快關(guān)10快關(guān)10s,慢關(guān)90s。從圖7至圖9可以看出,控制s,慢關(guān)90s的中國煤花土0.122 MPe，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間為60 s,隨著(zhù)慢關(guān)時(shí)間的減少,壓力升比60s最佳工CHCNMH G .降幅度增強,慢關(guān)時(shí)間為55,50和45s時(shí)的最大壓一步降低了水錘止力的地告.28.2009年10月賁岳,等:電廠(chǎng) 循環(huán)水供水系統事故水錘過(guò)程的仿真研究第3卷第5期0.20 t100卜8C0.15 |600.10 t40t 20(02080-2054(Time/sa.壓力變化、lime/secondsb.泵轉速變化圖6快關(guān)5 s,慢關(guān)55 s時(shí)的仿真結果Fig.6 Resuls of simulation at 5 s fast close and s5 s slow elose100E 0.150.10i 0.0250。Time/seconds圖7快關(guān) 15 s,慢關(guān)45 s時(shí)的仿真結果Fig.7 Reults of simulation at 15 s fast elose and 45 s slow closeg 0.20t0.154f尋0.055150Time/seconds2.0圖8快關(guān)10s,慢關(guān)90 s工況下的壓力變化曲線(xiàn)圖9三泵并聯(lián)瞬間關(guān)閥壓力變化 曲線(xiàn)Fig.8 Pressure variation at 10 s fast close and 90 s slow closeFig.9 Instaant closed valve pressure variation curve at three1.4三泵并聯(lián)突然關(guān)閥parallel connection pumps work condition三泵并聯(lián)閥門(mén)]突然損壞關(guān)閉的壓力變化情況如②多泵并聯(lián)使用時(shí),其中幾臺泵事故停泵時(shí)圖9所示,從圖可知閥i ]的瞬時(shí)關(guān)閉,造成管道內壓要合理控制關(guān)閥時(shí)間，以防止水泵過(guò)量倒轉損壞水力變化增幅較大,最大壓力為4.54 MPa。而實(shí)際上泵。多泵同時(shí)事故停泵時(shí)水錘壓力較大,適當延長(cháng)閥門(mén)不可能突然關(guān)閉,總有一定的歷時(shí),其水錘現象關(guān)閥時(shí)間可以減弱水錘壓力波動(dòng)值。比突然關(guān)閉情況要復雜得多,但上述水錘波傳播和③突然關(guān)閥時(shí)壓力驟然升高,對系統損壞較反射的規律仍然適用。大,因此閥門(mén)要經(jīng)常檢修,以防止關(guān)閥水錘的發(fā)生。2結論參考文獻:①水泵出口閥的關(guān)閉特性直接影響管道系統[1] Wylie EBStreeler VL.瞬變流[M].清華大學(xué)流體傳中的水錘壓力,可以通過(guò)合理確定水泵出口可控閥動(dòng)與控制教研組譯北京.水利水由出版社,1987.的關(guān)閥程序有效地控制事故停泵水力過(guò)渡過(guò)程,避中國煤化工免系統中出現過(guò)大或過(guò)小的水錘壓力。收稿日期:20MYHCNMH G●29.