一种基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法技术

本发明专利技术涉及一种机械装置设计方法，目的是提供一种基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法，该方法应能根据定量分析，筛选出综合成本最优的设计方案。技术方案是一种基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法，按以下步骤进行：(1)确定评价准则：综合成本Mt＝实际设备成本Me+运行成本Mc+维护成本Mm；(2)选取迎面风速范围，并根据该范围内的间隔取值遍历综合成本；(3)确定若干参数；(4)加权综合成本M及加权。成本M及加权。成本M及加权。

【技术实现步骤摘要】
一种基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法


[0001]本专利技术涉及一种机械装置设计方法，尤其是基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法。

技术介绍

[0002]单排管空冷凝汽器(空冷器)是一种以空气作为冷却介质，将汽轮机排汽冷凝成凝结水的换热设备。然而，现有的空冷凝汽器的设计基本依靠设计人员的经验，并且设计人员难以确认所设计的空冷凝汽器方案是否最为合适。主要原因是：
[0003]1)缺少空冷凝汽器设计方案的评价准则，无法确认设计方案是否合适。
[0004]2)缺少相关计算公式，无法定量分析不同设计方案的优劣。
[0005]3)无法根据业主要求的不同，给出相应的最优方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提出一种基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法，该方法应能根据定量分析，筛选出综合成本最优的设计方案。
[0007]本专利技术提供的技术方案是：
[0008]一种基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法，按以下步骤进行：
[0009](1)确定评价准则：
[0010]综合成本Mt＝实际设备成本Me+运行成本Mc+维护成本Mm；
[0011](2)选取迎面风速范围，并根据该范围内的间隔取值遍历综合成本，
[0012]规定迎面风速v的初始范围，将其作为计算的边界条件。初始范围应根据管束的性能试验范围确定，以确保计算的可靠性。根据经验，迎面风速的范围为1.6m/s～3m/s，间隔取值按0.2m/s；
[0013]设计时需要注意迎面风速范围选取的合理性，即在遍历的迎面风速范围内综合成本需要出现最低值。如果综合成本随迎面风速的变化而单调变化，则需要增加迎面风速的选取范围或减小风速递变的间隔；否则可能导致计算结果的不可控性。
[0014]计算逻辑：批量计算空冷器方案，并保存各个迎面风速下的空冷器方案；
[0015](3)确定若干参数
[0016](3.1)计算实际设备成本Me
[0017]理论设备成本Me
’
包括管束成本Mbundle、钢结构成本Msteel、风机驱动系统成本Mfan、蒸汽管道成本Mduct和其他成本Mother这五部分；即：
[0018]Me
’
＝Mbundle+Msteel+Mfan+Mduct+Mother；
[0019]其中：管束成本Mbundle根据管束换热面积与面积单价、管束宽度与宽度单价计算获得；即：管束成本＝管束换热面积Area
×
面积单价Parea+管束宽度Wbundle
×
宽度单价Pbundle；
[0020]钢结构成本根据钢结构总重Wsteel和钢结构单价Psteel计算得到；
[0021]即：钢结构成本Msteel＝钢结构总重Wsteel
×
钢结构单价Psteel；
[0022]风机驱动系统成本Mfan，可由相关供应商提供的报价得到；
[0023]蒸汽管道成本Mduct，根据蒸汽管道总重Wpipe和蒸汽管道单价Ppipe计算得到；
[0024]即：蒸汽管道成本Mduct＝蒸汽管道总重Wpipe
×
蒸汽管道单价Ppipe；
[0025]其他成本Mother包括小管路成本、电气仪表成本、包装要求成本、认证成本四项之和；
[0026]项目前期，可以基于(管束成本+钢结构成本+风机驱动系统成本+蒸汽管道成本)之和进行经验性估算，其计算公式为：其他成本＝(管束成本+钢结构成本+风机驱动系统成本+蒸汽管道成本)
×
a；
[0027]其中系数a默认取值为5％，可根据项目情况调整；
[0028]实际设备成本Me需要在理论设备成本基础上再考虑使用期限中的理论设备成本增值率μ
Me
；以当前的五年期国债利率b为理论设备成本增值复利利率，设计寿命year计算理论设备成本增值率，
[0029]即μ
Me
＝(1+b)
year
；
[0030]综上，Me＝Me
’×
μ
Me
＝(Mbundle+Msteel+Mfan+Mduct)
×
(1+a)
×
μ
Me；
[0031]上述各数据中，各成本单位为万元、重量单位为吨；
[0032](3.2)计算运行成本Mc
[0033]运行成本指风机用电机的实际耗电量成本；
[0034]即：运行成本Mc＝电机功率Pfan
×
全年运行小时数h
×
电价Pe
×
运行成本增值率μ
Mc
。
[0035]由于全年环境温度的变化，空冷器不会一直保持在设计迎面风速下运行，而会自动调频以节省用电费用；应根据全年温度变化情况，计算全年的等效功率Pfan作为电机功率；即Pfan＝设计电机功率(design)*c，0＜c＜1；c的计算方法，是基于每个环境温度值计算热工和对应的电机功率，再将温度根据典型年的分布情况进行加权，然后将加权值与设计电机功率比较得到c。根据项目经验，一种简化的算法是以年平均温度加5℃作为全年平均运行温度，由此反算得到等效风量Qfan及等效静压pfan，再查风机性能曲线可以得到其等效静压效率μ，即Pfan＝Qfan*pfan/μ；单位为kW。
[0036]全年运行小时数h，是全年小时数(8760h)减去停机时间d，即h＝8760
‑
d；d由业主给定，当业主未给定时，默认为300h(小时)。
[0037]电价由当地供电条件决定，应向用户确认。电价未知时，可以按0.0001万/(kWh)。
[0038]运行成本增值率μ
Mc
；假设复利利率固定不变，由于第一年的运行成本需要考虑year
‑
1年的复利，而第二年需要考虑year
‑
2年的复利，以此类推，最后一年不考虑复利，因此运行成本考虑为等比数列。以当前的五年期国债利率b为复利利率，设计寿命year计算其资产增值率。不考虑不同年之间的温度变化影响，假设空冷凝汽器性能稳定，则电机功率相同，则每一年的电耗为等比数列，按等比数列算法可得μ
Mc
＝(1
‑
(1+b)
year
)/(1
‑
(1+b))；
[0039](3.3)计算维护成本
[0040]维护成本主要考虑翅片管的清洗、风机驱动设备的易损件更换以及整改费用，即维护成本Mm＝清洗成本Mclean+易损件成本Mspare+整改成本Mmaintance。清洗频次根据现场结垢快慢确定，易损件根据厂家推荐确定，整改费用根据现场运行情况确认。在没有更多
数据之前，根据项目经验，可以将维护成本简化为设备成本的系数e，即Mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于综合成本最优的单排管空冷凝汽器设计方法，按以下步骤进行：(1)确定评价准则：综合成本＝实际设备成本+运行成本+维护成本；(2)选取迎面风速范围，并根据该范围内的间隔取值遍历综合成本；迎面风速的范围为1.6m/s～3m/s，间隔取值按0.2m/s；计算逻辑：批量计算空冷器方案，并保存各个迎面风速下的空冷器方案；(3)确定若干参数(3.1)计算实际设备成本理论设备成本＝管束成本+钢结构成本+风机驱动系统成本+蒸汽管道成本+其他成本；其中：管束成本＝管束换热面积
×
面积单价+管束宽度
×
宽度单价；钢结构成本＝钢结构总重
×
钢结构单价：风机驱动系统成本，可由相关供应商提供的报价得到；蒸汽管道成本＝蒸汽管道总重
×
蒸汽管道单价；其他成本＝小管路成本+电气仪表成本+包装要求成本+认证成本；实际设备成本，是在理论设备成本基础上再考虑使用期限中的理论设备成本增值率；以当前的五年期国债利率为理论设备成本增值复利系数b、设计寿命计算理论设备成本增值率μ
Me
，即μ
Me
＝(1+b)
year
；综上，实际设备成本＝(管束成本+钢结构成本+风机驱动系统成本+蒸汽管道成本)
×
(1+a)
×
设备成本增值率；(3.2)计算运行成本运行成本＝电机功率
×
全年运行小时数
×
电价
×
运行成本增值率；根据全年温度变化情况，计算全年的等效功率作为电机功率；全年运行小时数h，是全年小时数减去停机时间d，即h＝8760
‑
d；d由业主给定，业主未指定时默认为300小时；电价由当地供电条件决定，或者按0.0001万/千瓦时；运行成本增值率＝(1
‑
(1+b)
year
)/(1
‑
(1+b))；(3.3)计算维护成本维护成本为实际设备成本的系数e，即维护成本＝实际设备成本
×
e,其中e的默认取值为0.04；(4)加权综合成本M及加权将不同的权重系数δe、δc、δm,分别加给实际设备成本、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琪，邓凯雄，蒋慈海，鲍俞航，杜徐超，杜新华，余飞，
申请(专利权)人：杭州国能汽轮工程有限公司，
类型：发明
国别省市：