一种空冷风机现场考核试验方法技术

本发明专利技术公开了一种空冷风机现场考核试验方法，包括：采用数值仿真技术对空冷风机群实际运行状态进行模拟仿真，选取空冷风机作为测试对象；其次，针对选取的测试对象，在不同的测试工况给出具体的空冷风机风量测试方法；最后，根据空冷风机风量测试结果，给出具体的空冷风机性能考核方法。本发明专利技术结合了数值仿真技术和试验测试手段，通过该方法可以精确选取合适的测试对象以及测试工况，对空冷风机群测试对象的实际风量进行精确测量，并完成对空冷风机实际运行性能的准确评估。机实际运行性能的准确评估。机实际运行性能的准确评估。

【技术实现步骤摘要】
一种空冷风机现场考核试验方法


[0001]本专利技术涉及燃煤电厂领域，具体涉及一种空冷风机现场考核试验方法。

技术介绍

[0002]水资源的匮乏使火电厂节水问题日益成为社会关注的热点，常规湿冷机组对水资源的大量消耗使其应用受到了限制，而空冷机组特别是直接空冷机组以优异的节水性能正成为富煤缺水地区的最佳选择。空冷风机是通过其工作风量来影响空冷系统运行性能的，所以对空冷风机进行现场试验只需考核其工作风量。然而，由于空冷风机工作状态不稳定，易受环境风速、风向以及群效应等外界因素的影响，因而考核空冷风机性能时并无现有的风机试验标准可以参考借鉴。

技术实现思路

[0003]为了更加准确评估空冷风机性能，本专利技术的目的在于提供一种空冷风机现场考核试验方法，该方法结合了数值仿真技术和试验测试手段，通过该方法可以精确选取合适的测试对象以及测试工况，对空冷风机群测试对象的实际风量进行精确测量，并完成对空冷风机实际运行性能的准确评估。
[0004]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0005]一种空冷风机现场考核试验方法，包括：
[0006]采用数值仿真技术对空冷风机群实际运行状态进行模拟仿真，选取空冷风机作为测试对象；其次，针对选取的测试对象，在不同的测试工况给出具体的空冷风机风量测试方法；最后，根据空冷风机风量测试结果，给出具体的空冷风机性能考核方法。
[0007]本专利技术进一步的改进在于，该方法具体包括以下步骤：
[0008]1)采用数值仿真技术，确定试验测试对象；<br/>[0009]利用数值仿真技术，模拟不同工作环境对空冷风机运行状态的影响，借此捕捉空冷岛整体和局部的流动细节，用于揭示空冷岛流场的物理特性；
[0010]2)针对上一步骤选取的在第i个数值计算工况的空冷风机A
i
、B
i
、C
i
和D
i
，在不同的测试工况给出具体的空冷风机风量测试方法；
[0011]3)根据空冷风机风量测试结果，给出具体的空冷风机性能考核方法。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中，数值仿真技术的具体实施方法如下：
[0013](1)计算方法：数值计算基于雷诺平均Navier
‑
Stokes方程的标准k
‑
ε湍流模型，离散方法采用有限体积法，控制方程中的扩散项采用二阶中心差分格式离散格式，对流项采用一阶迎风格式离散格式，采用SEGREGATED隐式方法，压力
‑
速度耦合采用SIMPLE算法，近壁面采用标准壁面函数；
[0014](2)建模与网格划分：对单个空冷风机和空冷岛按照实际尺寸进行三维实体建模，对翅片管换热器进行简化处理，采用多孔介质模型模拟空冷凝汽器的压降；对风机模型进行简化，将叶片流道等效成一个没有厚度但是有压力跳跃的圆盘，同时考虑流体在风机叶
片搅动作用下产生的切向速度及径向速度对流场的影响，叶片区域计算采用风扇边界条件；网格采用结构化网格划分，单个空冷风机单位网格总数为100万～300万；
[0015](3)计算边界条件：来风向采用速度进口边界条件，速度v沿高度方向满足如下规律：其中，u为沿高度方向风速值，u
ref
为参考高度风速值，以上单位为m/s；h为高度，h
ref
为参考高度，以上单位为m；k为地面粗糙度；出口采用压力出口边界条件；空冷凝汽器区域采用多孔介质模型简化，空冷风机叶片区域采用风扇边界条件；
[0016](4)计算工况：在空冷风机转速n为额定转速下，即n=n
design
，n
design
为空冷风机额定转速，单位为r/min，分别计算N个主导风速度工况；其中，主导风为空冷岛周围东、西、南、北四个方向风速最大的环境风，与主导风相反方向的环境风为逆向风，其他两个方向的环境为两侧横风，逆向风和两侧横风的速度数值计算时简化为0m/s；主导风速度v在风速区间[0,v
max
]内选取，v
max
为空冷岛周围环境风最高速度值，单位为m/s，主导风速度工况数目N与试验测试工况数目N1一致，即根据试验测试期间空冷岛周围主导风速度变化的实际情况确定试验测试工况数目N1和数值计算工况数目N，且N＝N1；
[0017](5)数值计算结果处理：按照上面的要求完成N个工况的数值计算，直到数值计算过程收敛；数值计算完成后，计算空冷岛内所有空冷风机的流量，分析其流量分布规律，在第i个数值计算工况，1≤i≤N，在整个空冷岛区域选取2台计算风量最小的空冷风机，分别对其编号为A
i
和B
i
，A
i
、B
i
空冷风机受环境风和群效应影响较大；在整个空冷岛区域选取2台计算风量最大的空冷风机，分别对其编号为C
i
和D
i
，C
i
、D
i
空冷风机受环境风和群效应影响小。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，3≤N≤10。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，当能量的残差值低于10
‑6，其它变量的残差值均低于10
‑3时，认为计算收敛。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中，空冷风机风量测试方法如下：
[0021](1)确定空冷风机试验唯一的考核工况；空冷风机试验设定1个考核工况，其它工况均为参考工况，测试单位与建设单位、设备供货单位协商，根据设备供货时的设计边界和现场实际风场情况，三方共同确定1个试验测试工况为考核工况，其它N1‑
1个试验工况就是参考工况，参考工况的测试数据仅作为参考借鉴，而考核工况试验测试数据直接作为评估空冷风机性能是否达标的考核指标；
[0022](2)确定空冷风机试验考核工况需要测试的空冷风机，实施空冷风机风量测试试验；上一步骤确定了空冷风机试验唯一考核工况，根据第一步骤的方法，确定空冷风机试验考核工况对应的数值计算工况i0，1≤i0≤N，以及需要测试的空冷风机和
[0023]本专利技术进一步的改进在于，步骤2)的(2)中，空冷风机风量测试方法如下：
[0024]①
风量测量工具：采用高精度叶轮风速仪进行风量测试，风速仪数目N2与风量测点数目N3一样，即N2＝N3，且风速仪数目N2满足：20≤N2≤30，N2为偶数；叶轮风速仪由风速仪测量端和风速仪显示端组成，测量端和显示端通过传输数据线进行连接，对传输数据线进行了加长以及放大补偿处理，保证显示端接收的信号不发生失真现象；
[0025]②
风量测点布置方式：风量测点的数目N3与风速仪数目N2相同，也满足：20≤N3≤
30，N3为偶数；风量测点位置设置于空冷风机进口截面上，布置在三条直径上，将N3个测点在三条直径上按照我国现行标准GB/T 10178
‑
2006《工业通风机现场性能试验》中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空冷风机现场考核试验方法，其特征在于，包括：采用数值仿真技术对空冷风机群实际运行状态进行模拟仿真，选取空冷风机作为测试对象；其次，针对选取的测试对象，在不同的测试工况给出具体的空冷风机风量测试方法；最后，根据空冷风机风量测试结果，给出具体的空冷风机性能考核方法。2.根据权利要求1所述的一种空冷风机现场考核试验方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：1)采用数值仿真技术，确定试验测试对象；利用数值仿真技术，模拟不同工作环境对空冷风机运行状态的影响，借此捕捉空冷岛整体和局部的流动细节，用于揭示空冷岛流场的物理特性；2)针对上一步骤选取的在第i个数值计算工况的空冷风机A
i
、B
i
、C
i
和D
i
，在不同的测试工况给出具体的空冷风机风量测试方法；3)根据空冷风机风量测试结果，给出具体的空冷风机性能考核方法。3.根据权利要求2所述的一种空冷风机现场考核试验方法，其特征在于，步骤1)中，数值仿真技术的具体实施方法如下：(1)计算方法：数值计算基于雷诺平均Navier
‑
Stokes方程的标准k
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ε湍流模型，离散方法采用有限体积法，控制方程中的扩散项采用二阶中心差分格式离散格式，对流项采用一阶迎风格式离散格式，采用SEGREGATED隐式方法，压力
‑
速度耦合采用SIMPLE算法，近壁面采用标准壁面函数；(2)建模与网格划分：对单个空冷风机和空冷岛按照实际尺寸进行三维实体建模，对翅片管换热器进行简化处理，采用多孔介质模型模拟空冷凝汽器的压降；对风机模型进行简化，将叶片流道等效成一个没有厚度但是有压力跳跃的圆盘，同时考虑流体在风机叶片搅动作用下产生的切向速度及径向速度对流场的影响，叶片区域计算采用风扇边界条件；网格采用结构化网格划分，单个空冷风机单位网格总数为100万～300万；(3)计算边界条件：来风向采用速度进口边界条件，速度v沿高度方向满足如下规律：其中，u为沿高度方向风速值，u
ref
为参考高度风速值，以上单位为m/s；h为高度，h
ref
为参考高度，以上单位为m；k为地面粗糙度；出口采用压力出口边界条件；空冷凝汽器区域采用多孔介质模型简化，空冷风机叶片区域采用风扇边界条件；(4)计算工况：在空冷风机转速n为额定转速下，即n＝n
design
，n
design
为空冷风机额定转速，单位为r/min，分别计算N个主导风速度工况；其中，主导风为空冷岛周围东、西、南、北四个方向风速最大的环境风，与主导风相反方向的环境风为逆向风，其他两个方向的环境为两侧横风，逆向风和两侧横风的速度数值计算时简化为0m/s；主导风速度v在风速区间[0,v
max
]内选取，v
max
为空冷岛周围环境风最高速度值，单位为m/s，主导风速度工况数目N与试验测试工况数目N1一致，即根据试验测试期间空冷岛周围主导风速度变化的实际情况确定试验测试工况数目N1和数值计算工况数目N，且N＝N1；(5)数值计算结果处理：按照上面的要求完成N个工况的数值计算，直到数值计算过程收敛；数值计算完成后，计算空冷岛内所有空冷风机的流量，分析其流量分布规律，在第i个数值计算工况，1≤i≤N，在整个空冷岛区域选取2台计算风量最小的空冷风机，分别对其编号为A
i
和B
i
，A
i
、B
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空冷风机受环境风和群效应影响较大；在整个空冷岛区域选取2台计算风
量最大的空冷风机，分别对其编号为C
i
和D
i
，C
i
、D
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空冷风机受环境风和群效应影响小。4.根据权利要求3所述的一种空冷风机现场考核试验方法，其特征在于，3≤N≤10。5.根据权利要求3所述的一种空冷风机现场考核试验方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大伟，陈得胜，郑金，闫宏，石清鑫，马翔，王星，李昊燃，王伯平，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：