回?zé)峒訜崞鳟厴I(yè)設(shè)計(jì)課件

1、600MW發(fā)電機(jī)組回?zé)峒訜崞鞣抡婺Ｐ偷慕⒓敖?jīng)濟(jì)運(yùn)行分析摘 要現(xiàn)代熱力發(fā)電廠的汽輪機(jī)都無一例外的采用給水回?zé)峒訜?，回?zé)嵯到y(tǒng)既是汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是全電廠熱力系統(tǒng)的核心，它對機(jī)組和電廠的熱經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用。當(dāng)所研究的系統(tǒng)造價(jià)昂貴、實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性大或需要很長的時(shí)間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時(shí)，仿真是一種特別有效的研究手段?；痣姍C(jī)組仿真，就是仿真技術(shù)在火電生產(chǎn)領(lǐng)域的一種應(yīng)用。本篇論文主要是針對600MW發(fā)電機(jī)組回?zé)峒訜崞鞣抡婺Ｐ偷慕⒓敖?jīng)濟(jì)運(yùn)行分析所進(jìn)行的研究。本文主要研究的是回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)仿真的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，介紹了回?zé)峒訜崞鞣抡鎸ΜF(xiàn)代電廠的重要意義，并合理分析其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的

2、方式及提出一些有效改進(jìn)的措施。本文針對600MW發(fā)電機(jī)組回?zé)峒訜崞鞯奶攸c(diǎn)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的建模，然后參考某電廠的600MW發(fā)電機(jī)組回?zé)峒訜崞鞯念~定參數(shù)在STAR-90仿真系統(tǒng)上進(jìn)行仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行了對比驗(yàn)證。最后，本文在建模階段完成之后，提出了一些對回?zé)峒訜崞鹘?jīng)濟(jì)運(yùn)行所提出的一些該進(jìn)措施和一些影響回?zé)峒訜崞餍阅艿囊亍２⒅赋鰧責(zé)峒訜崞鞯姆抡嫜芯咳詫⑹墙窈箅姀S對機(jī)組改進(jìn)的主要研究方式。關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)，回?zé)峒訜崞?，仿真模型，?jīng)濟(jì)運(yùn)行分析Abstract Modern thermal power plant turbine not using regenerative water heating

3、, heat recovery system of steam turbine thermal system is based, is the core of thermodynamic system in power plant, it on the unit and the power plant thermal economy plays a decisive role. When the system is costly, dangerous experiment or take a long time to understand the system parameter change

4、s caused by the consequences, the simulation is a particularly effective research methods. Power plant simulation, simulation technology in thermal power production is one of the application. This paper is mainly directed against the 600MWpower unit regenerative heater simulation model and analysis

5、of the economic operation of. This paper mainly research on the heat pump system simulation and the advantages of the development status and direction of development, introduces the heater on the important significance of modern power plant simulation, and rational analysis of the economic operation

6、 mode and puts forward some effective measures for improvement.This article in view of the 600MWpower unit regenerative heater features of the dynamic modeling of a power plant, and then refer to the600MWpower unit regenerative heater rated parameters in the STAR-90simulation system is simulated, an

7、d the simulation results.Finally, based on the modeling phase is complete, a number of regenerative heater for economic operation of some of the measures and effects of some heater performance factors. The paper pointed out that the heater simulation will be henceforth power unit improved main resea

8、rch way.Key Words electric power system, Heater, simulation model, analysis of the economic operation目錄摘 要IAbstractII1 緒論- 1 -1.1 概述- 1 -1.2 選題背景和研究方向- 2 -1.3 國內(nèi)外仿真技術(shù)在火電廠中的研究現(xiàn)狀- 2 -1.4 數(shù)學(xué)模型在電站仿真系統(tǒng)中的地位及意義- 3 -1.5 本次設(shè)計(jì)完成的工作- 4 -2 加熱器的基本理論與技術(shù)特性- 6 -2.1 加熱器的工作原理- 6 -2.2 加熱器分類- 6 -2.2.1 按傳熱方式分類- 6 -2.2.2

9、 按結(jié)構(gòu)分類- 6 -2.2.3 按安裝布置分類- 6 -2.2.4 按壓力分類- 7 -2.3 加熱器的技術(shù)特性- 7 -2.3.1 傳熱的分段- 7 -2.3.2 傳熱段的組合- 7 -2.3.3 加熱器的端差- 7 -2.4加熱器的傳熱計(jì)算- 8 -2.4.1 凝結(jié)段- 8 -2.4.2 過熱段- 12 -2.4.3 輸冷段- 15 -2.5 本章小結(jié)- 16 -3 加熱器動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立- 17 -3.1電站設(shè)備數(shù)學(xué)模型概述- 17 -3.2加熱器仿真模型的建立要求- 17 -3.3 回?zé)峒訜崞鲃?dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型建立- 18 -3.3.1 過熱段- 19 -3.3.2 凝結(jié)段- 21 -3

10、.3.3 疏水冷卻段- 24 -3.4 加熱器動(dòng)態(tài)模型的靜態(tài)驗(yàn)證- 25 -3.5本章小結(jié)- 27 -4 回?zé)峒訜崞鹘?jīng)濟(jì)運(yùn)行分析研究- 28 -4.1 評估回?zé)峒訜崞鳠峤?jīng)濟(jì)性指標(biāo)的確定- 28 -4.1.1 回?zé)峒訜崞鞯亩瞬? 28 -4.1.2 蒸汽泠卻器- 28 -4.1.3 具有蒸汽冷卻器的回?zé)峒訜崞鞯臒峤?jīng)濟(jì)性指標(biāo)- 29 -4.1.3.1 傳熱溫差- 29 -4.1.3.2 傳熱溫壓修正系數(shù)- 29 -4.1.3.3 傳熱系數(shù)- 30 -4.1.3.4 加熱器的有效度- 30 -4.2 影響回?zé)峒訜崞鹘?jīng)濟(jì)運(yùn)行的原因- 31 -4.2.1 加熱器泄漏對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響- 31 -4.2

11、.2 高加切除對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響- 32 -4.2.3 給水部分旁路對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響- 32 -4.2.4 加熱器水位運(yùn)行對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響- 33 -4.2.5 回?zé)峒訜崞鞯纳釋C(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響- 33 -4.3 回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)存在的主要問題- 34 -4.3.1 低壓加熱器疏水系統(tǒng)不能正常運(yùn)行- 35 -4.3.2 高壓加熱器無水位運(yùn)行- 35 -4.3.3 低壓加熱器效率低- 35 -4.3.4 閥門漏池- 35 -4.4 提高回?zé)峒訜崞鹘?jīng)濟(jì)性的措施- 35 -4.4.1 對低壓加熱器疏水泵進(jìn)行變頻改造- 35 -4.4.2 對高壓加熱器疏水閥進(jìn)行改造- 35 -4.4.3 對

12、低壓加熱器空氣系統(tǒng)進(jìn)行改造- 36 -4.4.4 對低壓加熱器進(jìn)行了徹底檢查修理- 36 -4.4.5 對回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)閥門加強(qiáng)了維護(hù)與檢修- 36 -4.4.6 對汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行改造- 36 -4.5 本章小結(jié)- 36 -結(jié)論- 37 -致謝- 38 -參考文獻(xiàn)- 39 - 57 -1 緒論隨著世界電力設(shè)備制造技術(shù)水平的發(fā)展，火力發(fā)電機(jī)組的容量也在不斷提高，600MW機(jī)組已成為現(xiàn)在火力發(fā)電廠的主力機(jī)組。伴隨著機(jī)組容量的不斷增加，機(jī)組所需求的參數(shù)也在不斷升高，這就對設(shè)備的要求提出了更加嚴(yán)格的要求。汽輪機(jī)的正常工作是發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，不容有失。由于單元機(jī)組容量的增大和參數(shù)的提高，運(yùn)行中出

13、現(xiàn)許多新的控制方式和管理模式，迫切需要提供對其進(jìn)行分析指導(dǎo)和工程研究的有效工具和手段。這就要求大型火電機(jī)組仿真機(jī)不僅要為電廠操作運(yùn)行人員提供良好的培訓(xùn)手段，也要為各種工況下運(yùn)行技術(shù)的分析和故障診斷、性能預(yù)測、控制方式的研究創(chuàng)造實(shí)時(shí)在線的環(huán)境。因此，集火電機(jī)組運(yùn)行人員培訓(xùn)和程序分析研究于一身的多功能仿真機(jī)已成為當(dāng)前仿真機(jī)發(fā)展的一個(gè)主要方向。鑒于此現(xiàn)本文研究方向主要是600MW發(fā)電機(jī)組回?zé)峒訜崞鞣抡婺Ｐ偷慕⒓敖?jīng)濟(jì)運(yùn)行分析。1.1 概述現(xiàn)代電站用的汽輪機(jī)都是具有回?zé)峒訜岢槠钠啓C(jī)，回?zé)岢槠c加熱器組成回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)，回?zé)峒訜崾侵笍钠啓C(jī)中抽出部分蒸汽，引入回?zé)峒訜崞髦袑﹀仩t給水進(jìn)行逐級(jí)加熱的過程。

14、給水回?zé)峒訜岬囊饬x在于，采用給水回?zé)岷?，一方面汽輪機(jī)抽汽所具有的熱量用來加熱鍋爐給水，提高給水溫度；另一方面使汽輪機(jī)排氣量減少，從而減少了蒸汽在凝汽器中的放熱量。因此，在蒸汽初、終參數(shù)相同的情況下，回?zé)嵫h(huán)的熱效率比郎肯循環(huán)熱效率有顯著提高。按照加熱器內(nèi)汽、水接觸方式的不同，回?zé)峒訜崞鞣只旌鲜胶捅砻媸絻深?。就回?zé)峒訜崞鞅旧矶?，混合式加熱器由于汽水直接接觸，其端差為零，能降水加熱到加熱蒸汽壓力下所對應(yīng)的飽和溫度，熱經(jīng)濟(jì)型高于有端差的表面式加熱器，同時(shí)由于沒有金屬傳熱面，構(gòu)造簡單，在金屬耗量、制造、投資以及匯集各種汽、水流等方面都優(yōu)于表面式。按安裝布置形式不同，回?zé)峒訜崞鞣譃榱⑹胶团P式兩種。立式

15、加熱器占地面積小，檢修方便，但其傳熱效果較差。臥式加熱器傳熱效果好，實(shí)驗(yàn)表明橫管的換熱系數(shù)為垂直管的1.7倍；雖然它占地面積大且不便于布置，但為了提高其熱經(jīng)濟(jì)性，目前被廣泛應(yīng)用在大容量機(jī)組中。目前加熱器在結(jié)構(gòu)大多采用U型管管板式。到目前為止從設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。但從經(jīng)濟(jì)角度而言，設(shè)備的效率、可用系數(shù)以及系統(tǒng)的整體完善程度還有很多不足之處。發(fā)電廠對加熱器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求也越來越高了。對提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)方面越來越重視，加熱器系統(tǒng)的運(yùn)行也得到了重視。因此，通過對仿真機(jī)組的研究和分析能夠更加清晰的了解給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的性能和運(yùn)行特性，研究和分析加熱器系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)與設(shè)備結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的關(guān)

16、系，可以更好地掌握加熱器系統(tǒng)特性和提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，進(jìn)而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。1.2 選題背景和研究方向?yàn)榱诉m應(yīng)世界電力工業(yè)的發(fā)展，我國在引進(jìn)國外超臨界機(jī)組及其設(shè)計(jì)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始超臨界機(jī)組的國產(chǎn)化研究，并同時(shí)進(jìn)行超超臨界機(jī)組的示范工程建設(shè)。超超臨界火電機(jī)組經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)是成熟先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家中已大量投入商業(yè)運(yùn)行，并且正進(jìn)一步向更高參數(shù)方向發(fā)展。由于具有顯著的節(jié)能和能減少環(huán)境污染的效果，超超臨界機(jī)組將成為21世紀(jì)很具有競爭力的燃煤火電機(jī)組。為迅速扭轉(zhuǎn)我國火電機(jī)組煤耗長期居高不下的局面，優(yōu)化火電結(jié)構(gòu)，縮小與國外先進(jìn)水平的差距，發(fā)展國產(chǎn)大容量超超臨界火電機(jī)組是十分

17、必要的。中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國，也是當(dāng)即世界上幾乎唯一以煤為主的能源消費(fèi)大國，原煤占能源消費(fèi)總量的比例高達(dá)70左右，用于發(fā)電的煤炭量約占其他總產(chǎn)量的40。我國現(xiàn)有火電機(jī)組設(shè)備總體技術(shù)水品落后，性能與世界先進(jìn)水平相比較有較大差距，發(fā)電煤耗高，能源利用率低。我國有條件立足于較高的起點(diǎn)，把近期目標(biāo)定在當(dāng)前國際水平，充分利用當(dāng)今世界最新的科技成果，盡快跨入超超臨界機(jī)組的發(fā)展階段。對于現(xiàn)今我國來說，600MW清潔高效機(jī)組仍然是我未來10年左右電力行業(yè)的主力機(jī)型。600MW機(jī)組具有效率高、煤耗低、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行人員少的特點(diǎn)。但我國對于600MW機(jī)組的研究和開發(fā)還處于較低水平，因此，為保持電

18、廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，培養(yǎng)高素質(zhì)的電廠運(yùn)行人員變得尤為重要。電廠仿真技術(shù)的出現(xiàn)，解決了這一難題。通過在仿真機(jī)上培訓(xùn)，運(yùn)行操作人員可以熟練掌握機(jī)組的全部操作，包括正常工況、異常工況和事故狀態(tài)的操作與處理、以及自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行和切除條件下的操作，仿真機(jī)在各種操作過程中具有的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力均應(yīng)和參考電廠運(yùn)行特性一致。仿真的核心技術(shù)是建模，沒有精確的數(shù)學(xué)模型就談不上高精度的仿真技術(shù)?；?zé)嵫h(huán)是提高機(jī)組效率的重要措施之一，回?zé)峒訜崞魇腔責(zé)峒訜嵯到y(tǒng)的核心。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“600MW發(fā)電機(jī)組回?zé)峒訜崞鞣抡婺Ｐ徒⒓敖?jīng)濟(jì)運(yùn)行分析”。這就要求我們要對600MW機(jī)組建立完善的回?zé)峒訜崞鞣抡婺Ｐ?；并深刻分析?/p>

19、熱加熱器的工作特點(diǎn)，提出經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的建議。因此仿真機(jī)研究與開發(fā)刻不容緩。1.3 國內(nèi)外仿真技術(shù)在火電廠中的研究現(xiàn)狀仿真是指利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程,并通過對系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)來研究存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)，又稱模擬。當(dāng)所研究的系統(tǒng)造價(jià)昂貴、實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性大或需要很長的時(shí)間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時(shí)，仿真是一種特別有效的研究手段?；痣姍C(jī)組仿真，就是仿真技術(shù)在火電生產(chǎn)領(lǐng)域的一種應(yīng)用。20世紀(jì)40年代中期，仿真技術(shù)初始應(yīng)用于與戰(zhàn)爭相關(guān)的領(lǐng)域，后延伸至核反應(yīng)堆的仿真研究。1971年仿真技術(shù)開始由核電部門轉(zhuǎn)向火電部門，1973年法國建立了第一個(gè)全范圍數(shù)字式火電機(jī)組仿真。1979年，美國三哩島核電

20、站發(fā)生嚴(yán)重事故后，人們認(rèn)識(shí)到了仿真機(jī)的社會(huì)效益，在全世界范圍掀起了研制電站仿真機(jī)的熱潮。至1986年底，全世界共有200多臺(tái)火電機(jī)組仿真機(jī)投入使用。20世紀(jì)80年代后期，我國仿真技術(shù)人員消化吸收國外技術(shù)后，開發(fā)自主技術(shù)，使我國電力仿真技術(shù)得到了快速發(fā)展，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，國內(nèi)電力行業(yè)發(fā)展迅速，火電機(jī)組仿真機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展得到了巨大的促進(jìn)。仿真機(jī)作為一種新型的模擬系統(tǒng)，最初它是從軍事領(lǐng)域中逐漸發(fā)展與壯大起來的，現(xiàn)已推廣到火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電站等電力生產(chǎn)企業(yè)。在我國，仍以火力發(fā)電廠為主導(dǎo)，所以電站仿真機(jī)也以電仿真機(jī)的數(shù)量居多。特別是近幾年，隨著電仿真機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用日趨普及，在仿真機(jī)

21、上接受培訓(xùn)的電力生產(chǎn)運(yùn)行人員數(shù)量持續(xù)增長，效果明顯提高。一般來說，一個(gè)仿真系統(tǒng)由以下四個(gè)主要部分組成：數(shù)學(xué)模型。包括鍋爐、汽輪機(jī)、電氣、控制系統(tǒng)等，是仿真系統(tǒng)的核心部分。（1） 開發(fā)者和運(yùn)行人員。是仿真系統(tǒng)的制造者和使用者。（2） 計(jì)算機(jī)和專用物理效應(yīng)設(shè)備。是仿真系統(tǒng)的物理載體，通過它們將實(shí)際仿真對象和仿真系統(tǒng)聯(lián)系起來。（3） 仿真支撐環(huán)境。以計(jì)算機(jī)設(shè)備為載體，為開發(fā)者和運(yùn)行人員提供一個(gè)輸入和輸出界面，并通過此界面于數(shù)學(xué)模型聯(lián)系起來。近年來，隨著相關(guān)學(xué)科的新理論、新技術(shù)、新成果被廣泛應(yīng)用到火電機(jī)組的仿真技術(shù)中，火電機(jī)組的仿真系統(tǒng)無論是在硬件技術(shù)還是軟件技術(shù)方面都有了很大的提高。電力系統(tǒng)數(shù)字仿真

22、已經(jīng)成為電力系統(tǒng)研究、試驗(yàn)和人員培訓(xùn)的有效工具。綜上所述目前來看全球電站仿真技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向主要是以下三點(diǎn)：（1） 分布計(jì)算及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)；（2） 研制開發(fā)模塊庫圖形組態(tài)建模技術(shù)；（3） 仿真機(jī)中實(shí)現(xiàn)電站監(jiān)視和控制系統(tǒng)的方式?？傊?，系統(tǒng)仿真中的核心技術(shù)是建立數(shù)學(xué)模型。高質(zhì)量、高逼真度的數(shù)學(xué)模型可以讓電站仿真技術(shù)走得更遠(yuǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮更重要的作用。1.4 數(shù)學(xué)模型在電站仿真系統(tǒng)中的地位及意義在電站仿真機(jī)的研制中, 建模技術(shù)一直是人們所關(guān)注的焦點(diǎn)之一, 傳統(tǒng)的建模方法是根據(jù)具體的研究對象, 建立數(shù)學(xué)模型。這種模型的特點(diǎn)是針對一臺(tái)機(jī)組的整體系統(tǒng)而考慮的, 因此, 所建立的模型只能適用于特定的研究

23、對象, 不具有通用性, 而且建模周期長工作量大, 模型的調(diào)試和修改都很不方便。近幾年, 計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展給建模技術(shù)的發(fā)展帶來了契機(jī), 模塊化建模技術(shù)就是在CET RAN仿真支撐軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)應(yīng)用的。仿真是指利用模型對系統(tǒng)特性實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)并對系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，目前已廣泛應(yīng)用到航空航天、航海、電力、化工、冶金、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。從某種意義上講，仿真是一種虛擬現(xiàn)實(shí)，它可以對真實(shí)的環(huán)境進(jìn)行最大限度的再現(xiàn)與模擬。由于仿真系統(tǒng)自身獨(dú)特的優(yōu)勢，它可以應(yīng)用于需要進(jìn)行繁重的實(shí)際試驗(yàn)，或者是直接方式不能實(shí)現(xiàn)，或根本不可能的情況。一方面，需要大型電站機(jī)組的投運(yùn)來降低電力成本；另一方面，又要求運(yùn)行人員通過熟練操作減

24、少電站中因意外事故造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。這樣就迫切需要電站運(yùn)行人員在上崗之前，就獲得一定的操作培訓(xùn)，要求他們有接近于現(xiàn)場的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)。顯然，制造真實(shí)的電站現(xiàn)場事故以培訓(xùn)操作人員的應(yīng)對事故經(jīng)驗(yàn)是不可能也是不允許的。在電站迅速發(fā)展的情形之下，電站仿真技術(shù)初露倪端并逐漸展現(xiàn)出驚人魅力。呈現(xiàn)了以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： 1、經(jīng)濟(jì)性。在仿真機(jī)出現(xiàn)以前，電站機(jī)組的運(yùn)行人員往往只能通過理論知識(shí)和實(shí)際機(jī)組的跟班操作，才能獲得對機(jī)組的操作與控制能力。而仿真機(jī)在培訓(xùn)單位或電站實(shí)際投運(yùn)后，極大地縮短了培訓(xùn)周期、減少了培訓(xùn)費(fèi)用，同時(shí)增強(qiáng)了培訓(xùn)效果。運(yùn)行人員在培訓(xùn)的時(shí)段內(nèi)，可以自由地操作控制虛擬的機(jī)組，能夠予以各種運(yùn)行設(shè)置，有練

25、習(xí)機(jī)組突發(fā)事故的機(jī)會(huì)。它所帶來的是機(jī)組運(yùn)行的新概念與全新操作感受。2、安全性。仿真機(jī)問世后，可以放心地在仿真機(jī)進(jìn)行大量故障設(shè)置，針對事故的緊急排除，及早消除隱患。由于是軟件操作，不存在任何的安全問題。在培訓(xùn)期間，運(yùn)行人員的安全，可以給培訓(xùn)人員提供較為寬松的環(huán)境，提升培訓(xùn)效果，讓運(yùn)行人員在真正的事故中處理起來更加得心應(yīng)手。這樣，就為電站的運(yùn)行安全增加安全系數(shù)。3、靈活性。在實(shí)際運(yùn)行的機(jī)組上進(jìn)行運(yùn)行人員的培訓(xùn)，一般都會(huì)受具體環(huán)境制約培訓(xùn)。而如今在的培訓(xùn)階段，教練員又可以依據(jù)相關(guān)的情況，例如運(yùn)行人員的運(yùn)行水平和機(jī)組的特性，合理地安排培訓(xùn)范圍與培訓(xùn)內(nèi)容。在培訓(xùn)課上，教練員能夠方便的確定機(jī)組運(yùn)路線、安排

26、啟停機(jī)、故障的預(yù)設(shè)置、仿真速度的調(diào)節(jié)、事故追憶的多次練習(xí)等。仿真要求模型采用數(shù)學(xué)描述形式并改造成適于計(jì)算機(jī)處理的形式。所建立起來的模型稱為仿真模型。仿真技術(shù)的發(fā)展為仿真模型的建立提供了基礎(chǔ)，適合于不同系統(tǒng)及不同目的的建模方法不斷地研究出來。然而，任何一種方法都具有某種局限性，因此，在仿真應(yīng)用時(shí)，必須根據(jù)模型的特點(diǎn)及仿真的要求來選擇算法。例如在離線仿真研究中，仿真的精度是首要的，就需要選擇那些穩(wěn)定性較好，精度較高的算法，而在實(shí)時(shí)仿真或在線仿真時(shí)，仿真的速度要優(yōu)先保證，在滿足計(jì)算速度的前提下考慮計(jì)算精度問題。因此，建模方法的選擇往往是精度及速度兩方面綜合考慮的結(jié)果新事物與新技術(shù)的出現(xiàn)，總是有不足與

27、欠缺的，同樣，即使是新型仿真機(jī)也需要進(jìn)一步的技術(shù)研發(fā)，以解決仿真領(lǐng)域的瓶頸問題。如電站仿真機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試工作，如何才能減少調(diào)試工作量，如何將調(diào)試時(shí)間縮短，仿真建模如何在自動(dòng)化的基礎(chǔ)上做到智能化等等。諸如此類的問題，都是仿真研發(fā)工作者今后研究和努力的方向。1.5 本次設(shè)計(jì)完成的工作回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)是發(fā)電廠中一個(gè)重要的輔助系統(tǒng)，為了能更好地了解和掌握加熱器系統(tǒng)的性能與運(yùn)行特性，分析和研究影響加熱器系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的因素，同時(shí)也為了仿真能夠達(dá)到更高的精度，取得良好的培訓(xùn)效果，本文將進(jìn)行如下研究：（1）了解加熱器及回?zé)嵯到y(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，掌握加熱器的基本理論，分析加熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性參數(shù)對加熱器流動(dòng)特性與傳熱過程的

28、影響，深入掌握加熱器靜態(tài)性能計(jì)算的理論與方法。（2）在加熱器靜態(tài)性能計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真要求，以具有過熱蒸汽冷卻段飽和蒸汽凝結(jié)段、疏水冷卻段三個(gè)傳熱段的典型U型管式加熱器為研究對象，建立其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并以此加熱器動(dòng)態(tài)模型為基礎(chǔ)，借助沈陽工程學(xué)院仿真支撐系統(tǒng)的功能，建立了整個(gè)加熱器回?zé)嵯到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過具體的工程實(shí)例，對加熱器動(dòng)態(tài)模型的精度與動(dòng)態(tài)特性的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。（3）利用回?zé)嵯到y(tǒng)仿真模型進(jìn)行加熱器變工況及故障測試及熱經(jīng)濟(jì)性分析，將試驗(yàn)曲線與理論分析結(jié)果加以比較，驗(yàn)證模型的響應(yīng)特性。 2 加熱器的基本理論與技術(shù)特性2.1 加熱器的工作原理火電廠中的加熱器是利用從汽輪機(jī)中抽出一定數(shù)量的

29、作過了一部分功的蒸汽來加熱主凝結(jié)水和給水回?zé)峒訜嵫b置。高、低壓加熱器均為面式加熱器，面式加熱器是 氧器為混合式加熱器，蒸汽與凝結(jié)水在混合式加熱器中直接混合并進(jìn)行傳熱。發(fā)電廠中的回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)是由面式加熱器和混合式加熱器共同構(gòu)成的。采用回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)，一方面可以提高鍋爐給水溫度，因而相應(yīng)地減少了給水在鍋爐中的吸熱量，節(jié)省了燃料;另一方面，由于加熱器把抽汽的冷凝熱量傳給了給水，又回到鍋爐中，抽汽的熱量也就幾乎全部被利用而無損失，因此減少了汽輪機(jī)排汽的冷源損失，提高了電廠的熱效率。2.2 加熱器分類2.2.1 按傳熱方式分類加熱器按傳熱方式可分為表面式加熱器和混合式加熱器?；旌鲜狡苯踊旌喜⑦M(jìn)行傳熱；

30、表面式則通過金屬受熱面來實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞?；旌鲜郊訜崞鞯膬?yōu)點(diǎn)是無端差，熱經(jīng)濟(jì)性好；結(jié)構(gòu)簡單，投資少；便于匯集不同的水流并能除去水所含的氣體。其缺點(diǎn)是要配置水泵，這樣就大大降低了系統(tǒng)的可靠性。面式加熱器有端差，經(jīng)濟(jì)性較差，加熱器造價(jià)高，本身的可靠性差。但整個(gè)加熱器系統(tǒng)較混合式加熱器系統(tǒng)簡單，運(yùn)行也較為可靠。火電廠中使用的高、低加，蒸汽冷卻器，疏水冷卻器等都屬于表面式加熱器;除氧器則屬于混合式加熱器。2.2.2 按結(jié)構(gòu)分類按加熱器水室的配水形式分為管板式加熱器和集箱式加熱器。管板式加熱器的傳熱面均為U形管，集箱式的傳熱面有多種類型，如螺旋管、腰圓管和蛇形管等。這兩種加熱器各有優(yōu)、缺點(diǎn)。目前火電廠用的

31、加熱器大多是U形管板式加熱器。2.2.3 按安裝布置分類表面式加熱器按布置方式可分為立式和臥式。立式加熱器占地面積少，水位控制較困難。臥式加熱器有利于疏水水位的調(diào)節(jié)控制，但占用廠房面積大。早期生產(chǎn)的加熱器大多為立式布置。隨著機(jī)組容量的增大和設(shè)計(jì)制造水平的提高，在大型機(jī)組中較多地采用了臥式加熱器。因?yàn)榕P式加熱加熱器比立式加熱器有更好的傳熱的效果。2.2.4 按壓力分類一般火電廠加熱器的分類按加熱器給水側(cè)的壓力分為高壓加熱器和低壓加熱器。不同容量的機(jī)組的加熱器壓力高低是相對的。發(fā)電廠加熱器與給水泵之間是串聯(lián)運(yùn)行，從而組成了串聯(lián)給水系統(tǒng)，給水泵把加熱器分成高壓和低壓兩組加熱器。一般地把加熱器水側(cè)工作

32、在凝結(jié)水泵出口壓力下的稱為低壓加熱器，把水側(cè)工作在給水泵出口壓力下的稱為高壓加熱器。2.3 加熱器的技術(shù)特性2.3.1 傳熱的分段 加熱器是一種換熱器，給水在管內(nèi)吸收熱量，蒸汽在管外釋放熱量。加熱器內(nèi)的給水和蒸汽分別以下三種形式沿著管子傳熱面運(yùn)動(dòng)：凝結(jié)段即飽和蒸汽凝結(jié)段。加熱器汽側(cè)是飽和蒸汽，傳熱過程中蒸汽被凝結(jié)成疏水，在此過程中汽側(cè)的溫度不變，為蒸汽的飽和溫度，在加熱器中以蒸汽的凝結(jié)潛熱加熱給水的區(qū)段稱為凝結(jié)段。凝結(jié)段是加熱器中的主要傳熱段，其傳熱量和傳熱面積占總量的大部分，是加熱器的主體傳熱段。過熱蒸汽冷卻段具有過熱度的蒸汽進(jìn)入加熱器的包殼中傳熱，流出時(shí)接近飽和溫度。把過熱蒸汽的過熱顯熱傳

33、遞給給水的區(qū)段稱為過熱蒸汽冷卻段，簡稱過熱段。疏水冷卻段加熱器內(nèi)凝結(jié)段的疏水進(jìn)入包殼中傳熱，流出時(shí)成為低于飽和溫度的過冷疏水，把疏水的一部分熱量傳給給水的區(qū)段稱為疏水冷卻段，簡稱疏冷段。2.3.2 傳熱段的組合由加熱器上述三個(gè)傳熱區(qū)段的不同組合，可形成以下幾種傳熱形式：（1）單純凝結(jié)段（2）凝結(jié)段和疏冷段二段式（3）過熱段和凝結(jié)段二段式（4）過熱段、凝結(jié)段和疏冷段三段式（5）單一疏冷段(外置疏水冷卻器)（6）單一過熱段(外置過熱蒸汽冷卻器)2.3.3 加熱器的端差加熱器的給水加熱性能可用加熱器上端差和下端差來表示。上端差是指加熱器進(jìn)口抽汽壓力下的相應(yīng)飽和溫度和給水口溫度之差，它可正可負(fù)；下端差

34、是指離開加熱器殼側(cè)的疏水出口溫度與進(jìn)入管側(cè)的給水進(jìn)口溫度之差，亦稱疏冷段端差。加熱器的端差反映了加熱器加熱給定的給水流量的能力。加熱器的端差對加熱器的換熱效率和傳熱強(qiáng)度有很大影響，加熱器一般采用逆流換熱，在這種情況下，當(dāng)給水的出口溫度與蒸汽的入口溫度接近時(shí)，加熱器的熱利用率最大，但傳熱強(qiáng)度最小，需要的傳熱面積最大。另外，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性隨著加熱器的端差的增加而降低。其原因在于：當(dāng)給水溫度一定而其他條件不變，由于端差的增大，回?zé)岢槠麎毫统槠手刀加兴岣?，抽汽在汽輪機(jī)中的作功量隨之減少；疏水引至下一級(jí)加熱器后排擠其抽汽的程度相對加大，因而降低機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。2.4加熱器的傳熱計(jì)算加熱器的傳熱計(jì)算

35、可分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩種，傳熱設(shè)計(jì)計(jì)算一般是根據(jù)汽輪機(jī)制造廠等提供的熱平衡圖或熱平衡數(shù)據(jù)表來進(jìn)行加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而傳熱校核計(jì)算則是針對已有的加熱器進(jìn)行一些典型負(fù)荷工況的換熱性能的校核計(jì)算。為了全面地反映加熱器的傳熱過程，假設(shè)所研究的加熱器同時(shí)具有飽和蒸汽凝結(jié)段、過熱蒸汽冷卻段和疏水冷卻段三個(gè)傳熱區(qū)段。在三個(gè)傳熱區(qū)段中，其基本傳熱機(jī)理是一樣的，但由于各段的工質(zhì)的物性在傳熱過程并不一樣，傳熱系數(shù)的差別較大，計(jì)算方法也各不相同，故本文在以下加熱器的傳熱計(jì)算中，對加熱器的三個(gè)傳熱區(qū)段分別加以考慮，換熱計(jì)算采用平均溫差法。相應(yīng)的物理模型和傳熱示意圖如圖2.4.1?？紤]到后面加熱器及其系統(tǒng)建模的特點(diǎn)

36、，本文只闡述傳熱設(shè)計(jì)部分主要的理論計(jì)算公式，其它計(jì)算式在編制算法程序時(shí)根據(jù)需要，從有關(guān)文獻(xiàn)中直接取用。下面就加熱器各個(gè)傳熱區(qū)段分別加以研究。2.4.1 凝結(jié)段（1）凝結(jié)段傳熱量的計(jì)算在圖2.4.1所示的加熱器模型中的凝結(jié)段，加熱器內(nèi)的蒸汽由接近于飽和蒸汽狀態(tài)被冷凝成飽和水，該過程屬于層流膜狀凝結(jié)傳熱。凝結(jié)換熱是伴隨有相變的對流換熱，對流換熱的基本計(jì)算式是牛頓冷卻公式： （2-1）式中 凝結(jié)段傳熱量，； 凝結(jié)段傳熱面積，；凝結(jié)段對數(shù)平均溫差，；凝結(jié)段傳熱系數(shù)，； 圖2.4.1 三段式加熱器模型及傳熱示意圖根據(jù)能量平衡原理，如果不考慮加熱器散熱損失和金屬的熱容的影響，則加熱器殼側(cè)的蒸汽的放熱量與管

37、側(cè)的給水吸熱量有如下熱平衡方程式： （2-2）式中 給水流量，；凝結(jié)段給水進(jìn)口焓，；凝結(jié)段給水出口焓，；凝結(jié)段蒸汽流量，；凝結(jié)段蒸汽進(jìn)口焓，；凝結(jié)段疏水飽和焓，；在熱力發(fā)電廠中，回?zé)嵯到y(tǒng)中的加熱器一般是串聯(lián)布置，加熱器疏水多采用逐級(jí)自流方式，疏水由壓力高的加熱器向壓力低的加熱器逐級(jí)疏出，上級(jí)疏水進(jìn)入本級(jí)加熱器殼體內(nèi)因壓力降低而閃蒸形成擴(kuò)容蒸汽，它排擠了加熱本級(jí)加熱器的抽汽量，因而，加熱器的傳熱量也包括上級(jí)疏水所具有的熱量，則有： （2-3）上級(jí)加熱器來疏水流量，；上級(jí)加熱器來疏水焓，；(2)傳熱溫差為了較準(zhǔn)確地反映加熱器傳熱效果，一般工程上采用對數(shù)平均溫差，其表達(dá)式如下： （2-4） 式中 加

38、熱器中蒸汽的飽和溫度，；凝結(jié)段給水進(jìn)口溫度，；凝結(jié)段給水出口溫度，；（3）傳熱系數(shù)在加熱器中，傳熱面為圓管，以圓管的外表面為基準(zhǔn)，考慮污垢熱阻的影響，由此可得出其傳熱系數(shù)的計(jì)算式如下： （2-5）式中 凝結(jié)段管外蒸汽至管壁凝結(jié)傳熱分系數(shù)，；管內(nèi)給水對流傳熱分系數(shù)，； 管外徑，m； 管內(nèi)徑，m；管壁厚度，m；管壁熱導(dǎo)率，；污垢熱阻，；(4)蒸汽至管壁傳熱分系數(shù)的計(jì)算在加熱器中，傳熱管的布置與加熱器的型式有關(guān)，立式加熱器的傳熱管為豎管束，臥式加熱器的傳熱管為水平管束，對于不同的管束型式，蒸汽至管壁的傳熱分系數(shù)的計(jì)算方法也不一樣。 豎管束的蒸汽至管壁的凝結(jié)傳熱系數(shù)計(jì)算式如下： （2-6） 式中 蒸汽

39、的汽化潛熱，；考慮到進(jìn)入凝結(jié)段的蒸汽尚具有一定的過熱度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常用代替r來考慮蒸汽過熱度對蒸汽凝結(jié)換熱的影響，為過熱蒸汽的比熱。加熱器中蒸汽的飽和溫度，；凝結(jié)段汽側(cè)管壁溫度，；根據(jù)加熱器的具體條件，管壁溫度可采用來計(jì)算；豎管束在汽側(cè)二隔板間的平均高度，m；與凝結(jié)液膜平均溫度有關(guān)的系數(shù)；水平管束蒸汽至管壁傳熱分系數(shù)計(jì)算式如下： （2-7）式中 水平管束在蒸汽側(cè)沿垂直方向的管子平均排數(shù)，它是指管子外表的凝結(jié)液膜垂直向下流經(jīng)過的管排數(shù)。 管外徑，m；(5) 管壁至給水對流傳熱分系數(shù)的計(jì)算加熱器換熱管中，給水的流動(dòng)可能呈層流流動(dòng)或紊流流動(dòng)，由于層流流動(dòng)的傳熱系數(shù)太小，所有一般都力求給水為紊流流動(dòng)

40、，故加熱器水側(cè)的流動(dòng)可按紊流流動(dòng)來計(jì)算。自壁至水的傳熱分系數(shù)計(jì)算可按管內(nèi)紊流換熱公式計(jì)算： （2-8） 式中 管內(nèi)給水流速，其可由公式(29)計(jì)算： （2-9）管內(nèi)徑，m；與給水平均溫度有關(guān)的系數(shù)，可通過公式(210)計(jì)算： （2-10）給水平均溫度，。(6)凝結(jié)流量計(jì)算根據(jù)傳熱學(xué)和加熱器有關(guān)理論：任一時(shí)刻的蒸汽凝結(jié)量可用下式計(jì)算： （2-11） 式中 凝結(jié)流量，；凝結(jié)總換熱系數(shù)，；凝結(jié)段換熱面積，；凝結(jié)段對數(shù)平均溫差，；凝結(jié)段蒸汽平均焓，；凝結(jié)段疏水飽和焓，(7) 加熱器壓力計(jì)算加熱器中的組分中常含有不凝結(jié)氣體，如空氣等。不凝結(jié)氣體的來源有三種:一是加熱器運(yùn)行前殼體內(nèi)殘存的空氣沒有及時(shí)排出；

41、二是加熱器運(yùn)行中由于汽機(jī)軸封不嚴(yán)或除氧器除氧效果不好，致使抽汽中含有不凝結(jié)氣體；三是一些運(yùn)行壓力低于環(huán)境壓力的低壓加熱器，由于殼體的密封性差，而使空氣漏入加熱器。因此，計(jì)算加熱器壓力時(shí)應(yīng)考慮空氣等不凝結(jié)氣體對加熱器壓力的影響。把加熱器中的蒸汽和不凝結(jié)氣體均按理想氣體考慮，由理想氣體狀態(tài)方程可得其動(dòng)態(tài)基本方程： （2-12） （2-13）式中:加熱器的蒸汽分壓，；加熱器的蒸汽質(zhì)量，；蒸汽的平均氣體常數(shù)，；蒸汽絕對溫度，K；加熱器中蒸汽的體積，；加熱器的空氣分壓，；加熱器的空氣質(zhì)量，；空氣的平均氣體常數(shù)，；空氣絕對溫度，K；加熱器中空氣的體積，；根據(jù)道爾頓分壓定律，加熱器的壓力等于蒸汽分壓和空氣分

42、壓之和，即 （2-14）2.4.2 過熱段（1）過熱段與凝結(jié)段的分界點(diǎn)如前所述，過熱段的蒸汽在傳熱過程中沒有相變，因而可把過熱段的蒸汽出口溫度作為過熱段與凝結(jié)段的分界點(diǎn)，最佳分界點(diǎn)的溫度可通過公式(2-15)計(jì)算： （2-15）式中M系數(shù)，R系數(shù)，給水定壓比熱容，；飽和蒸汽焓，；凝結(jié)段總傳熱系數(shù)，；過熱段總傳熱系數(shù)，；過熱段給水出口溫度，；對應(yīng)于飽和蒸汽的凝結(jié)段給水出口溫度，可由得出； 一凝結(jié)段給水出口溫度，；與相應(yīng)的蒸汽出口焓可以查水蒸汽性質(zhì)表求得。凝結(jié)段的給水出口溫度亦即為過熱段的給水進(jìn)口溫度，根據(jù)下列公式可以計(jì)算出過熱段給水的出口溫度(不考慮傳熱管金屬熱容的影響)： （2-16）由上式可

43、得： （2-17）（2）過熱段的傳熱量計(jì)算過熱段的傳熱量計(jì)算與凝結(jié)段的傳熱量計(jì)算在機(jī)理上是一樣的，傳熱量計(jì)算式如下； （2-18）式中 過熱段傳熱量，； 過熱段傳熱面積，；過熱段對數(shù)平均溫差，；過熱段傳熱系數(shù)，；（3）過熱段對數(shù)平均溫差 （2-19）（4）過熱段的總傳熱系數(shù)過熱段的總傳熱系數(shù)與凝結(jié)段的總傳熱系數(shù)計(jì)算式相似： （2-20） 式中 過熱段管外蒸汽至管壁傳熱分系數(shù)；管內(nèi)給水對流傳熱分系數(shù)；管外徑，；管內(nèi)徑，；管壁厚度，；管壁熱導(dǎo)率，；污垢熱阻，。（5）蒸汽至管壁傳熱分系數(shù)的計(jì)算由傳熱學(xué)理論可知，換熱器過熱段傳熱是外掠管束換熱，通常換熱器管束的有叉排和順排兩種排列方式，叉排時(shí)流體在管間

44、交替收縮和擴(kuò)張的彎曲管道中流動(dòng)，比順排時(shí)在管間的流動(dòng)擾動(dòng)劇烈。因此，一般叉排時(shí)的換熱較順排時(shí)強(qiáng)。加熱器一般都采用叉排，順排管束極為少見。影響管束換熱的因素除雷諾數(shù)，普朗特?cái)?shù)外，還有管束的排列型式(叉排和順排)；管間距；管束排數(shù)等。對于立式加熱器而言，過熱蒸汽縱掠叉排管束，其傳熱系數(shù)計(jì)算式如下： （2-21）該式的適用范圍：，=0.7120，。定性溫度取用過熱蒸汽的平均溫度，定性尺寸為蒸汽通道的當(dāng)量直徑。式中 以平均溫度計(jì)算的過熱蒸汽熱導(dǎo)率，；管子長度，m；過熱蒸汽通道的當(dāng)量直徑，m，；為通流截面積，為潤濕周長，；雷諾數(shù)，；為過熱蒸汽流速，按縱掠管束的最小截面積計(jì)算：，為過熱蒸汽比容，通過查水蒸

45、汽性質(zhì)表可得;為蒸汽的運(yùn)動(dòng)粘度，;為蒸汽的動(dòng)力粘度，可通過查水蒸汽性質(zhì)表得出。普朗特?cái)?shù)，；對于臥式加熱器，過熱蒸汽橫掠叉排管束時(shí)，其傳熱系數(shù)計(jì)算式如下： （2-22）該式的適用范圍：，。定性溫度取用過熱蒸汽的平均溫度，定性尺寸為管子外徑。 式中 以平均溫度計(jì)算的過熱蒸汽熱導(dǎo)率，；雷諾數(shù)，；為過熱蒸汽流速，按縱掠管束的最小截面積計(jì)算：，為過熱蒸汽比容，通過查水蒸汽性質(zhì)表可得；為蒸汽的運(yùn)動(dòng)粘度，；為蒸汽的動(dòng)力粘度，可通過查水蒸汽性質(zhì)表得出。普朗特?cái)?shù)，或通過查水蒸汽性質(zhì)表得出。(6)管壁至給水的對流傳熱分系數(shù)過熱段管內(nèi)給水對流傳熱分系數(shù)與凝結(jié)段管內(nèi)給水分系數(shù)的計(jì)算完全相同，這里不再列出。2.4.3

46、輸冷段疏冷段的傳熱原理與過熱段是一樣的，其傳熱分系數(shù)的計(jì)算式簡述如下：(1)疏冷段的傳熱量計(jì)算傳熱量計(jì)算式如下： （2-23） 式中 過熱段傳熱量，；過熱段傳熱面積，；過熱段對數(shù)平均溫差，；過熱段傳熱系數(shù)，；(2)疏冷段對數(shù)平均溫差 （2-24）式中 疏冷段給水進(jìn)口溫度，；疏冷段給水出口溫度，；疏冷段疏水出口溫度，；(3)疏冷段的總傳熱系數(shù)疏冷段的總傳熱系數(shù)可表示為： （2-25）式中 疏冷段管外蒸汽至管壁傳熱分系數(shù)，；管內(nèi)給水對流傳熱分系數(shù)，； 管外徑，m；管內(nèi)徑，m；管壁厚度，m；管壁熱導(dǎo)率，；污垢熱阻，；(4) 疏水至管壁傳熱分系數(shù)的計(jì)算疏水縱掠叉排管束(立式加熱器)的傳熱分系數(shù)計(jì)算式如

47、下： （2-26）該式的適用范圍：，。定性溫度取用疏水的平均溫度，定性尺寸為疏水通道的當(dāng)量直徑。 式中 以平均溫度計(jì)算的疏水熱導(dǎo)率，；管子長度，m；疏水通道的當(dāng)量直徑，m，；為通流截面積，；為潤濕周長，m；雷諾數(shù)，；為疏水流速，按縱掠管束的最小截面積計(jì)算：，為疏水比容，通過查水蒸汽性質(zhì)表可得；為疏水的運(yùn)動(dòng)粘度，；為疏水的動(dòng)力粘度，可通過查水蒸汽性質(zhì)表得出。普朗特?cái)?shù)，可通過查水蒸汽性質(zhì)表得； 疏水橫掠叉排管束(臥式加熱器)的傳熱分系數(shù)計(jì)算式如下： （2-27）該式的適用范圍： ，。定性溫度取用疏水的平均溫度，定性尺寸為管子外徑。 式中 以平均溫度計(jì)算的疏水熱導(dǎo)率，； 雷諾數(shù)，；為疏水流速，按縱掠

48、管束的最小截面積計(jì)算：，為疏水比容，通過查水蒸汽性質(zhì)表可得;為疏水的運(yùn)動(dòng)粘度，；為疏水的動(dòng)力粘度，可通過查水蒸汽性質(zhì)表得出。普朗特?cái)?shù)，可通過查水蒸汽性質(zhì)表得；(5)管壁至給水的對流傳熱分系數(shù)過熱段管內(nèi)給水對流傳熱分系數(shù)與凝結(jié)段管內(nèi)給水分系數(shù)的計(jì)算完全相同，這里不再列出。2.5 本章小結(jié)加熱器的分類方法體現(xiàn)了加熱器的類型多樣性，也說明了作為輔機(jī)設(shè)備的加熱器的結(jié)構(gòu)是較復(fù)雜的。不同用途的加熱器的傳熱面的布置形式、傳熱段的組成是不盡相同的，它們各有各的特點(diǎn)。加熱器的端差是反映加熱器性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它表征了加熱器加熱給定的給水流量的能力。端差越小，加熱器的熱耗率越低，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性就越高。但要獲得較

49、小的加熱器端差，由于傳熱強(qiáng)度較小因而必須相應(yīng)增加較大的受熱面，這勢必增加投資費(fèi)用。因此，加熱器端差的選取要考慮投資費(fèi)用，須經(jīng)綜合比較權(quán)衡后確定。3 加熱器動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立3.1電站設(shè)備數(shù)學(xué)模型概述隨著電力產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電力生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性己成為電力發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。由于火電廠的實(shí)際生產(chǎn)過程涉及到大量的電力生產(chǎn)設(shè)備和復(fù)雜的生產(chǎn)工藝過程，因此對運(yùn)行人員的運(yùn)行和操作水平以及專業(yè)素質(zhì)提出很高的要求，特別在當(dāng)今企業(yè)正在進(jìn)行減員增效，更要求每一個(gè)運(yùn)行人員都要具備一種綜合能力，能夠進(jìn)行各種常規(guī)操作和緊急事故處理。電站仿真機(jī)的應(yīng)用，可以在短時(shí)間內(nèi)，對運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理培訓(xùn)，有效地提高了運(yùn)

50、行人員的綜合素質(zhì)，并在電廠實(shí)際生產(chǎn)中取得了明顯的效果。仿真機(jī)的培訓(xùn)效果的關(guān)鍵是仿真機(jī)模型軟件應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性，能夠準(zhǔn)確地反映實(shí)際生產(chǎn)中設(shè)備與過程的特性。因此在電站仿真機(jī)軟件研制時(shí)，仿真數(shù)學(xué)模型至少應(yīng)滿足兩點(diǎn)要求，一是應(yīng)保證仿真過程的實(shí)時(shí)性，即要求仿真動(dòng)態(tài)過程與電站熱力設(shè)備的實(shí)際過程動(dòng)態(tài)特性相一致;二是仿真數(shù)學(xué)模型所描述的物理現(xiàn)象在仿真計(jì)算過程中是穩(wěn)定的，并具有一定的仿真精度。3.2加熱器仿真模型的建立要求由于加熱器的動(dòng)態(tài)過程較為復(fù)雜，描述該過程的參數(shù)不僅是時(shí)間的函數(shù)，還是空間的函數(shù)，即該設(shè)備的系統(tǒng)具有分布特性。在動(dòng)態(tài)過程中，工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)間呈非線性關(guān)系;工質(zhì)與金屬壁面的熱物性和換熱系數(shù)都在改變，使反映設(shè)備特性的動(dòng)態(tài)方程變的很復(fù)雜，數(shù)學(xué)模型的階數(shù)很高，給方程的求解帶來相當(dāng)大的困難。為了適應(yīng)仿真模型的需要，必須進(jìn)行加熱器設(shè)備動(dòng)態(tài)模型的簡化。動(dòng)態(tài)模型的簡化是根據(jù)應(yīng)用時(shí)對模型的要求做出的。簡化遵循的原則是:保留其主要的和起支配作用的因素，忽略次要的因素，使動(dòng)態(tài)模型能夠用最少的變量描述仿真對象的特點(diǎn)，并且在不失其本身特性又能保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的情況下，盡可能降低模型的階數(shù)。按此簡化原則，在建立加熱器模型的過程中，特作如下假設(shè)與簡化: （1）加熱器模型劃分為過熱蒸汽冷卻段、飽和蒸汽凝結(jié)段、疏水冷卻段三段模型。模型內(nèi)部采用集中參數(shù)進(jìn)行計(jì)算（2）在加熱器的每一個(gè)區(qū)域內(nèi)，蒸