电厂循环水供水系统事故水锤过程的仿真研究

第3卷第5期供水技术Vol.3 No.52009年10月WATER TECHNOL0GYOct. 2009电厂循环水供水系统事故水锤过程的仿真研究贲岳，高学贞，韩磊，张东文，郑冠军，侯付彬，王丽华(国核电力规划设计研究院水务部，北京100080)摘要:针对某电厂循环水供水系统的特点,应用AFT Impulse"M4.0 动态流体分析软件,对系统事故停泵水力过渡过程进行了计算机仿真,对泵出口阀不同关阀规律对应的过渡过程进行了比较分析,得出了较理想的关阀规律。仿真结果表明,最大水锤升压发生在三泵并联同时事故关阀,但此种情况发生概率较小，而停泵水锤概率较高,且关阀规律选择不当时对应的工况压力变化较大。经计算机仿真计算得出的结论对提高电厂循环水系统的可靠性和运行稳定性具有一定的意义。关键词:循环水 系统;水 锤;仿真中图分类号: TK730. 4文献标志码: A文 章编号: 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对于电厂循环水系统，系统管道的水锤分析设力,管道会爆裂。同时水锤的影响巨大,会破坏泵计尤为重要。在一般压力供水管道系统中,为避免站阀门等设施,危害程度较大。事故的发生,通常在阀门]附近安装紧急关闭阀,该阀笔者针对某电厂循环水系统的事故水锤进行了的紧急关闭,会阻止液体的继续输送,避免其他事故仿真模拟,为确保系统的安全运行,对系统进行详细的发生”。阀门的快速关闭,虽然解决了介质的逆的过渡过程分析,并选择合适的防护措施。系统中流问题，但随之而来会诱发水锤[12- 3。水锤使管道水泵选用轴流中国煤化I's,额定扬程内部流体压力骤增,如果该压力超过管道的设计压为12.5 m，MHCNMH G顿定效率为●26●2009年10月贲岳,等:电厂循环水供水系统事故水锤过程的仿真研究第3卷第5期88%,机组转动惯量为7300kg●m',泵出口阀选用基本一致,均是从稳态压力降低后逐渐升高到一定可控液控蝶阀。压力再波动降低,直至为零。同时也可以看出随着1事故停泵过渡过程计算机仿真关阀时间的延长,阀门后压力变化幅度减小,在快关采用AFTImpulse'M4.0流体分析软件对事故5s,慢关55s的工况下压力变化幅度最小，仅升高水锤情况进行了分析,结合该循环水供水系统的实到0. 164 MPa, 而快关2 s慢关6s和快关2 s慢关8际情况,分别对三泵并联运行中- -台事故断电停泵、s的工况下，阀门后压力均升至0.18 MPa。虽然快两台同时事故停泵及三台同时事故停泵的过渡过程关5s,慢关55s的工况下压力变化幅度最小，但是进行计算机仿真,得出过渡过程中的泵组最不利参从图中可以看出,三种工况下随着关阀时间的延长数。对于事故水锤采取两阶段关阀进行考察,即快水泵倒转较严重,最大反转速度分别是额定转速的关75° ,慢关15°1.1,1.26和1.7倍,过大的反转速度直接导致水泵1.1一台事故断电停泵的损坏，一般水泵允许反转速度是额定转速的1.2三泵并联一- 泵事故停泵的计算机模拟结果如图倍左右。因此，三泵并联一台事故停泵的工况下,阀1至图3,从图中可以看出关阀后压力曲线变化趋势门要在10s内关闭,以保证水泵不被损坏。0.20 t800.15， 6C400.05of-2010 1s2010Time/seca.压力变化泵转速变化图1快关2 s,慢关6 s时的仿真结果Fig.1 Results of simulation at 2 s fast close and 6 s slow close0.20 r100604C0.1020-01:-40515Time/secondsb.泵转速变化图2快关2s,慢关8s时的仿真结果Fig.2 Results of simulation at 2 s fast close and 8 s slow close1.2 两泵同时事故断电停泵度减小,15 s关阀时的压力值即降为0.15 MPa。进两泵同时事故断电停泵过渡过程的计算机仿真-步延长关阀时间,水泵开始出现倒转情况,在快关结果如图4、图5所示。5s,慢关20s的工况下,压力变化幅度增大，此时阀从图4可以看出,15 s内将阀门关闭,水泵不会门后压力可升高到0.171 MPa,水泵最大反转速度出现倒转情况,但过短的关阀时间导致阀门后压力是额定转速的1.18倍。因此,三泵并联两泵事故停骤然升高,可达到1.08 MPa。试验中发现,适当延泵的情况下,中国煤化工曼关10s为长关阀时间,例如快关5 s,慢关10s时,压力升高幅宜。YHCNM HG.27.第3卷第5期供水技术2009年10月0.20↑10080多500.15 I40-0.10of-200.05-40-60--80L2006(8(0.00406CTime/secondsa.压力变化b.泵转速变化图3快关5 s,慢关55 s时的仿真结果Fig.3 Results of simulation at5 s fast close and 55 s slow close1.580 |g 1.050 F言0.552(1015图4快关2s,慢关6s时的仿真结果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图5 快关5 s,慢关20 s时的仿真结果Fig.5 Results of simulation at5 s fast close and 20 s slow close1.3 三泵同时事故断电停泵力分别为0.148,0. 156和0.167 MPa,而三种工况两阶段关阀压力变化情况如图6至图8所示。下泵开始倒转的时间分别为41.1,41.8和42.4 s,考察了4种工况下的压力变化:①快关5 s,慢关55最大反转速度分别是额定转速的1. 138,1.14和1.s;②快关10 s,慢关50 s;③快关15 s,慢关45 s;④143倍。适当延长关阀时间，如图8可知,快关10快关10s,慢关90s。从图7至图9可以看出,控制s,慢关90s的中国煤花土0.122 MPe，阀门关闭时间为60 s,随着慢关时间的减少,压力升比60s最佳工CHCNMH G .降幅度增强,慢关时间为55,50和45s时的最大压一步降低了水锤止力的地告.28.2009年10月贲岳,等:电厂 循环水供水系统事故水锤过程的仿真研究第3卷第5期0.20 t100卜8C0.15 |600.10 t40t 20(02080-2054(Time/sa.压力变化、lime/secondsb.泵转速变化图6快关5 s,慢关55 s时的仿真结果Fig.6 Resuls of simulation at 5 s fast close and s5 s slow elose100E 0.150.10i 0.0250。Time/seconds图7快关 15 s,慢关45 s时的仿真结果Fig.7 Reults of simulation at 15 s fast elose and 45 s slow closeg 0.20t0.154f寻0.055150Time/seconds2.0图8快关10s,慢关90 s工况下的压力变化曲线图9三泵并联瞬间关阀压力变化 曲线Fig.8 Pressure variation at 10 s fast close and 90 s slow closeFig.9 Instaant closed valve pressure variation curve at three1.4三泵并联突然关阀parallel connection pumps work condition三泵并联阀门]突然损坏关闭的压力变化情况如②多泵并联使用时,其中几台泵事故停泵时图9所示,从图可知阀i ]的瞬时关闭,造成管道内压要合理控制关阀时间，以防止水泵过量倒转损坏水力变化增幅较大,最大压力为4.54 MPa。而实际上泵。多泵同时事故停泵时水锤压力较大,适当延长阀门不可能突然关闭,总有一定的历时,其水锤现象关阀时间可以减弱水锤压力波动值。比突然关闭情况要复杂得多,但上述水锤波传播和③突然关阀时压力骤然升高,对系统损坏较反射的规律仍然适用。大,因此阀门要经常检修,以防止关阀水锤的发生。2结论参考文献:①水泵出口阀的关闭特性直接影响管道系统[1] Wylie EBStreeler VL.瞬变流[M].清华大学流体传中的水锤压力,可以通过合理确定水泵出口可控阀动与控制教研组译北京.水利水由出版社,1987.的关阀程序有效地控制事故停泵水力过渡过程,避中国煤化工免系统中出现过大或过小的水锤压力。收稿日期:20MYHCNMH G●29.