一种减温减压装置的建模方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种减温减压装置的建模方法，该方法包括：S1、初始化；S2、当装置实际进口压力小于设计进口压力，或装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第一压力区间时，根据装置第一级通流面积计算该进口压力下的装置通流流量；S3、当装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第k压力区间时，其中k＞1，通过循环试算令装置第k级压力比等于临界压力比，得到该实际进口压力下的装置通流流量；S4、将各组进口压力和对应计算所得流量进行一阶函数拟合，即得到减温减压装置在不同上游压力时通过的流量变化函数。本发明专利技术能够获得减温减压装置在不同上游压力时通过的流量变化函数，适于作为核动力装置蒸汽排放系统仿真模型建立的输入。

A Modeling Method for Temperature and Pressure Reduction Device

【技术实现步骤摘要】
一种减温减压装置的建模方法
本专利技术涉及减温减压装置的建模，具体地指一种用于核动力装置蒸汽排放系统内减温减压装置的建模方法。
技术介绍
减温减压装置是用来调节蒸汽压力、温度的重要装置，广泛应用于工业生产中，同时也是船用核动力装置中蒸汽排放系统的关键设备。蒸汽排放系统是船用核动力装置必不可少的系统，具有保障核动力装置安全运行的用途。因此掌握减温减压装置动态运行的特性是整个蒸汽排放系统稳定运行的关键。减温减压装置内部装有各级节流板，高温高压蒸汽由各级节流板的节流孔中通过。在运行过程中，蒸汽经节流减压，随着流量的变化，其动态工作过程是极其复杂的，同时会使减温减压后的蒸汽状态产生大幅波动。目前有关减温减压器动态过程的数学物理模型十分复杂，若对于各级容积都建立相应动量和能量方程，则由于流动中压力沿表面函数不可知，应用动量方程积分会很困难，从而造成在核动力装置整体仿真时，减温减压装置的模型建立工作十分繁琐，增加蒸汽排放系统与相关系统的迭代设计难度，同时由于模型的复杂程度高，还会导致仿真计算耗时久、易出错，从而影响核动力装置的总体设计进度。因此，将节流件的压力流量关系固有的经验规律引入模型中取代复杂的动量方程，形成一种形式简单应用方便的减温减压装置建模方式十分必要。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种用于核动力装置蒸汽排放系统内减温减压装置的建模方法，本专利技术方法简单易行，能够准确实现对减温减压装置的建模。实现本专利技术方法采用的技术方案是一种减温减压装置的建模方法，该方法包括：S1、初始化，将减温减压装置共设n级减压，设计进口压力Ps、设计流量Gs，各级节流面积为A1、A2……An，将进口压力分为不同的区间；S2、当装置实际进口压力小于设计进口压力，或装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第一压力区间时，根据装置第一级通流面积计算该进口压力下的装置通流流量；S3、当装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第k压力区间时，其中k＞1，通过循环试算令装置第k级压力比等于临界压力比，得到该实际进口压力下的装置通流流量；S4、将各组进口压力和对应计算所得流量进行一阶函数拟合，即得到减温减压装置在不同上游压力时通过的流量变化函数。本专利技术减温减压装置的建模方法能够获得减温减压装置在不同上游压力时通过的流量变化函数，体现了减温减压装置动态特性，能够作为核动力装置蒸汽排放系统仿真模型建立的输入。附图说明图1为本专利技术减温减压装置的建模方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术减温减压装置的建模方法包括：S1、初始化S1.1、将减温减压装置共设n级减压，设计进口压力Ps、设计流量Gs，各级节流面积为A1、A2……An；S1.2、将进口压力分为不同的区间，分别为χ1＝(0MPa,3.9MPa]、χ2＝(3.9MPa,5MPa]、χ3＝(5MPa,6.1MPa]、χ4＝(6.1MPa,7.2MPa]，……χk＝(Pk-min,pk-max]，该压力区间的划分根据为：各级减压过程应均为等焓过程，装置入口压力的值Pk-max应可令第k级压力(经过k-1级临界减压所得)所对应的饱和蒸汽焓值刚刚好不低于Pk-max所对应的饱和蒸汽焓值，而P(k+1)-min＝Pk-max，即，若装置入口压力处于第k压力区间，则装置前k级为饱和状态，第k+1级及之后均为过热状态。S2、当装置实际进口压力小于设计进口压力，或装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第一压力区间时，根据装置第一级通流面积计算该进口压力下的装置通流流量，具体通过以下公式计算装置通流流量Ga：式中：Gα——装置通流流量，kg/s；A1——装置第一级节流面积，m2；P0a——装置实际进口压力，Pa；v0a——进口压力下的蒸汽比体积，m3/kg；κ——等熵指数，对于饱和蒸汽取1.135；βc——临界压力比；S3、当装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第k压力区间时，其中k＞1，通过循环试算令装置第k级压力比等于临界压力比，得到该实际进口压力下的装置通流流量，计算装置通流流量Gb包括：S3.1、根据进口压力P0b，查阅水和水蒸气物性参数数据库，获取饱和蒸汽焓值h0和比体积v0b；S3.2、对于第一级节流通过以下方程求解得第一级压力比β1：式中：G(i)——蒸汽流量设定值，kg/s；P0b——装置实际进口压力，Pa；v0b——进口压力下的蒸汽比体积，m3/kg；β1——第一级压力比；S3.3、根据S3.2所得的第一级压力比β1，获得第一级出口压力P1，第一级出口压力P1即第二级入口压力：P1＝β1P0b；S3.4、根据S3.3所得第二级进口压力P1，查阅水和水蒸气物性参数数据库，获取压力P1、焓值h0下的蒸汽比体积v1；S3.5、对于第二级节流，通过以下方程求解得第二级压力比β2：式中：A2为装置第二级节流面积；v1为第二级进口压力下的蒸汽比体积；β2为第二级压力比；S3.6.根据S3.5所得的第二级压力比β2，获得第二级出口压力P2，第二级出口压力即第三级入口压力：P2＝β2P1；S3.7、依照步骤S3.4～S3.6，依次获得之后每级的压力比和出口压力，直至得到第k级的进口压力Pk-1和第k级的压力比βk，第k级的进口压力Pk-1即第k-1级出口压力；S3.8、比较βk与临界压力比βc，若βk≠βc，则返回S3.2重新设定一个流量G(i)：若βk＞βc，则返回S3.2重新设定一个大于上一步G(i)的流量；若βk无解，则返回S3.2重新设定一个小于上一步G(i)的流量；S3.9、重复执行S3.2～S3.8，直到βk＝βc时为止，得到此时的装置通流流量为Gb；S4、根据S2和S3获得的(P0a，Ga)、(P0b，Gb)，拟合得到装置实际进口压力P0和装置通流流量G的函数关系式：G＝f(P0)，其中f()为一阶表达式，即得到减温减压装置流量随上游进口压力变化的函数关系式。下面以一个具体的实施例数据通过上述步骤详细说明本专利技术方法实现减温减压装置的建模过程。本实施例基于以下假设：装置入口工质为单相流，且为饱和蒸汽；工质与外界既无热量交换，也无功量交换；忽略摩擦损失。本实施例中，减温减压装置共设7级减压，进口设计压力4.5MPa，设计流量60t/h，前2级设计压力比为1.577，后5级设计压力比为0.546。减温减压装置第1级至第7级的通流面积依次为：0.002595m2，0.004507m2，0.007428m2，0.01361m2，0.024931m2，0.045676m2，0.083686m2。按照上述本专利技术提供的步骤进行，每一步骤的计算结果如下所示：S1、初始化：S1.1、减温减压装置共设7级减压，设计进口压力Ps＝4.5MPa、设计流量Gs＝60t/h，各级节流面积A1、A2……An依次为0.002595m2、0.004507m2、0.007428m2、0.01361m2、0.024931m2、0.045676m2、0.083686m2；S1.2、将进口压力分为不同的区间，分别为χ1＝(0MPa,3.9MPa]、χ2＝(3.9MPa,5MPa]、χ3＝(5MPa,6.1MPa]、χ4＝(6.1MPa,7.2MPa]。S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减温减压装置的建模方法，其特征在于：S1、初始化，将减温减压装置设n级减压，设计进口压力为Ps，设计流量为Gs，各级节流面积为A1、A2……An，将进口压力分为不同的区间；S2、当装置实际进口压力小于设计进口压力，或装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第一压力区间时，根据装置第一级通流面积计算该进口压力下的装置通流流量；S3、当装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第k压力区间时，其中k＞1，通过循环试算令装置第k级压力比等于临界压力比，得到该实际进口压力下的装置通流流量；S4、将各组进口压力和对应计算所得流量进行一阶函数拟合，即得到减温减压装置在不同上游压力时通过的流量变化函数。

【技术特征摘要】
1.一种减温减压装置的建模方法，其特征在于：S1、初始化，将减温减压装置设n级减压，设计进口压力为Ps，设计流量为Gs，各级节流面积为A1、A2……An，将进口压力分为不同的区间；S2、当装置实际进口压力小于设计进口压力，或装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第一压力区间时，根据装置第一级通流面积计算该进口压力下的装置通流流量；S3、当装置实际进口压力大于设计进口压力且处于第k压力区间时，其中k＞1，通过循环试算令装置第k级压力比等于临界压力比，得到该实际进口压力下的装置通流流量；S4、将各组进口压力和对应计算所得流量进行一阶函数拟合，即得到减温减压装置在不同上游压力时通过的流量变化函数。2.根据权利要求1所述减温减压装置的建模方法，其特征在于，步骤S2通过以下公式计算装置通流流量Ga：式中：Ga为装置通流流量；A1为装置第一级节流面积；P0a为装置实际进口压力；v0a为进口压力下的蒸汽比体积；κ为等熵指数；βc为临界压力比，3.根据权利要求2所述减温减压装置的建模方法，其特征在于，步骤S3计算装置通流流量Gb包括：S3.1、根据实际进口压力P0b，查阅水和水蒸气物性参数数据库，获取饱和蒸汽焓值h0和比体积v0b；S3.2、对于第一级节流通过以下方程求解得第一级压力比β1：式中，G(i)为蒸汽流量设定值；P0b为装置实际进口压力；v0b为进口压力下的蒸汽比体积；β1为第一级压力比；S3.3、根据S3.2所得的第一级压力比β1，获得第一级出口压力P1，即第二级入口压力：P1＝β1P0b；S3.4、根据S3.3所得第二级进口压力P1，查阅水和水蒸气物性参数数据库，获取压力P1、焓值h0下的蒸汽比体积v1；S3.5、对于第二级节流，通过以...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小雨，刘现星，方园，程堃，孙海军，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42