【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压力测量，具体涉及一种核电站用混流风机出口管线及管线内压力测量方法。
技术介绍
1、某核电站3、4号机组核岛系统中通风系统部分采用混流风机，用于厂房通风和维持厂房内要求的环境温度。混流风机静压头小的特性因素和出口管线短、管线变径和支管多等结构因素，风管内空气流动复杂，存在分布不均匀和紊流，基于现有压力测量技术规范的压力取源点不具有代表性，取压孔也并不一定正对来流方向，检测得到的全压不仅明显低于实际风量折算值，而且随机波动，导致风机出口管线内压力测量值偏低，经常出现低压力保护误动作，影响了机组安全稳定运行。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题，提供一种核电站用混流风机出口管线内压力测量方法，从根本上消除现有混流风机出口管线内压力测量不正确、不可靠造成的保护误动作。
2、本专利技术采用的技术方案：
3、一种核电站用混流风机出口管线，包括主管线、混流风机入口、变径风管、风管支路出风口、出口管线，所述主管线的一端连接有变径风管，所述变径风管的另一端连接有混流风机进口管，所述混流风机进口管的另一端为混流风机入口；所述主管线的另一端与出口管线连接，所述主管线上设有风管支路出风口。
4、所述主管线与变径风管之间设有混流风机。
5、所述混流风机进口管内设有冷却换热器，所述冷却换热器与冷却水管线连接。
6、在主管线靠近混流风机的部分上，确定若干个风机出口取压点；在变径风管和主管线上，确定若干个cfd计算所得取压点。p>
7、一种核电站用混流风机出口管线内压力测量方法，具体包括如下步骤：
8、步骤1、结构建模
9、对混流风机进口管、冷却换热器、混流风机、出口管线、风管支路出风口进行归纳、分类，建立通用的三维结构模型，获得通用的三维cad模型；
10、步骤2、cfd边界建模，得到边界模型
11、将步骤1获得的三维cad模型导入cfd平台，建立cfd进、出口边界条件模型和换热器、风机内部界面模型，以及各变径壁面模型，划定换热器和混流风机区域，得到cfd结构模型；
12、步骤3、网格划分
13、对cfd结构模型采用结构性网格与非结构性网络相结合的方法划分网格；
14、步骤4、cfd计算参数设计
15、由步骤2得到的边界条件模型，开发混流风机通风系统cfd的自定义计算模型；
16、步骤5、cfd计算
17、计算混流风机进、出管线内空气的稳态和瞬态速度场、压力场和流线；
18、步骤6、现场试验验证
19、在所选定的压力测量取源点截面上，在互为正交的两个方向现场实测径向风速和风压分布，根据混流风机的管道截面分布特点，将圆管断面划分为若干个等面积同心环，各小环划分的环数取决于风管的直径和流场的分布，在大直径管道和复杂工况的流场增加环数；测点分布在各个等面积圆环的中心线上，圆环中心线与直径的交点即为测点的位置；计算出平均值和波动分散度，与cfd计算作比较，二者相差在20％以内认为模拟结果符合要求，在计算值与现场试验实测值偏差较大时，修改cfd建模与计算方法；
20、步骤7、管线内压力测量特征参数提取。
21、所述步骤2中，采用多孔介质模型模拟换热器区域流动，设定风机管路进口为速度入口，各壁面为无滑移壁面，管路出口为压力出口边界。
22、所述步骤3中，对步骤2得到的cfd结构模型进行网格划分，针对规整的换热器多孔介质区域与进、出口直管段，通过对几何模型块分割进行分割，并将几何模型块与cad模型进行关联，划分结构化网格；对于变径段、支管段与风机叶片区域，通过创建三维体区域，设定线面网格参数值生成非结构网格。
23、所述步骤4中，采用udf模拟风机旋转运动，并基于换热器管径、管间距，计算孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数；在速度入口边界下选取rng湍流模型；采用simple算法进行压力耦合计算，采用二阶迎风格式离散动量方程；混流风机出口管线及管线内部流动遵循质量守恒定律、动量守恒定律。
24、所述步骤6中，试验前需在测压管上进行标定，由测压管中心向管柄方向取风管半径的距离，在管柄上进行标识，试验时将该标识与管壁对齐，即测试得到管道中心的距离，再根据逐次标识出其他测点的位置。
25、所述步骤7具体包括：在保证cfd计算得的准确的压力场、速度场的情况下，选取程序计算与设计计算全压值90％以上的区域，并由该面积加权确定压力测量取源点的空间位置及空间坐标，综合对比取压点位置为风机下方2倍通径截面处，距离管壁0.2-0.3通径处。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
27、(1)本专利技术提供一种核电站用混流风机出口管线及管线内压力测量方法，旨在借助cfd(计算流体力学)技术，基于混流风机进、出口管线的三维结构特征，建立用于cfd计算的通用结构模型和cfd进、出口边界及风机流体力学数学模型，在cfd平台上开发通用的网格模型和udf(自定义函数)，提出基于cfd数值模拟混流风机前后流场的方法，了解混流风机前后管线内空气的速度场和压力场分布，在不均匀流场中找到表征风机流量与压头特征的压力场区域和空间坐标，以及对应的气流流动方向，据此设计混流风机出口压力测量取压孔的空间位置和迎风方向，并理论计算全压值选取风压测量变送器量程和物理量转换模型。
28、(2)本专利技术提供一种核电站用混流风机出口管线及管线内压力测量方法，解决了核电机组混流风机通风系统一类复杂管系、直管段短的非标风压测量问题。旨在针对核岛通风系统混流风机前换热器、出口管线变径且直管段短、支管多等复杂流动系统的非标准压力测量问题，数值模拟得到混流风机出口空气的稳态速度场和压力场，通过输入通风系统混流风机参数、风管三维空间布置、管线变径等参数，获得不同结构参数与运行工况下的流动特征，根据压力场获知表征流动特征的区域，由流线获知风管内流动紊乱程度。基于cfd获得的最具代表性区域和流动方向，设计全压测量的取源位置和取压孔的来流方向，由此提高混流风机出口压力测量的正确性和可靠性，避免现有测量不正确产生的保护误动作，进而提高设备运行可靠性。
29、(3)本专利技术提供一种核电站用混流风机出口管线及管线内压力测量方法，由cfd数值模拟替代现场流场试验，节省了人力、物力和时间；解决通风系统混流风机出口管线内压力测量值低且不稳定问题，避免因压力测量不正确、不可靠造成混流风机保护误动作；提高了混流风机出口管线内压力测量的正确、可靠性，由此提高核电机组运行的安全、稳定性，提高了工作效率和工作精度。在设备安装调试阶段，为压力点的选取提供方法，提高了设备在投入运行后的验收合格率。项目研究内容和成果适用于国内核电机组混流风机通风系统，为混流风机出口管线内压力取源位置的选取和测量提供一种方法。
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1.一种核电站用混流风机出口管线，其特征在于，包括主管线、混流风机入口(1)、变径风管(4)、风管支路出风口(8)、出口管线(9)，所述主管线的一端连接有变径风管(4)，所述变径风管(4)的另一端连接有混流风机进口管，所述混流风机进口管的另一端为混流风机入口(1)；所述主管线的另一端与出口管线(9)连接，所述主管线上设有风管支路出风口(8)。
2.根据权利要求1所述的核电站用混流风机出口管线，其特征在于，所述主管线与变径风管(4)之间设有混流风机(5)。
3.根据权利要求2所述的核电站用混流风机出口管线，其特征在于，所述混流风机进口管内设有冷却换热器(2)，所述冷却换热器(2)与冷却水管线(3)连接。
4.根据权利要求3所述的核电站用混流风机出口管线，其特征在于，在主管线靠近混流风机(5)的部分上，确定若干个风机出口取压点(6)；在变径风管(4)和主管线上，确定若干个CFD计算所得取压点(7)。
5.基于权利要求4所述的核电站用混流风机出口管线内压力测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，对步骤2得到的CFD结构模型进行网格划分，针对规整的换热器多孔介质区域与进、出口直管段，通过对几何模型块分割进行分割，并将几何模型块与CAD模型进行关联，划分结构化网格；对于变径段、支管段与风机叶片区域，通过创建三维体区域，设定线面网格参数值生成非结构网格。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，采用UDF模拟风机旋转运动，并基于换热器管径、管间距，计算孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数；在速度入口边界下选取RNG湍流模型；采用SIMPLE算法进行压力耦合计算，采用二阶迎风格式离散动量方程；混流风机出口管线及管线内部流动遵循质量守恒定律、动量守恒定律。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤6中，试验前需在测压管上进行标定，由测压管中心向管柄方向取风管半径的距离，在管柄上进行标识，试验时将该标识与管壁对齐，即测试得到管道中心的距离，再根据逐次标识出其他测点的位置。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤7具体包括：在保证CFD计算得的准确的压力场、速度场的情况下，选取程序计算与设计计算全压值90％以上的区域，并由该面积加权确定压力测量取源点的空间位置及空间坐标，综合对比取压点位置为风机下方2倍通径截面处，距离管壁0.2-0.3通径处。
...【技术特征摘要】
1.一种核电站用混流风机出口管线，其特征在于，包括主管线、混流风机入口(1)、变径风管(4)、风管支路出风口(8)、出口管线(9)，所述主管线的一端连接有变径风管(4)，所述变径风管(4)的另一端连接有混流风机进口管，所述混流风机进口管的另一端为混流风机入口(1)；所述主管线的另一端与出口管线(9)连接，所述主管线上设有风管支路出风口(8)。
2.根据权利要求1所述的核电站用混流风机出口管线，其特征在于，所述主管线与变径风管(4)之间设有混流风机(5)。
3.根据权利要求2所述的核电站用混流风机出口管线，其特征在于，所述混流风机进口管内设有冷却换热器(2)，所述冷却换热器(2)与冷却水管线(3)连接。
4.根据权利要求3所述的核电站用混流风机出口管线，其特征在于，在主管线靠近混流风机(5)的部分上，确定若干个风机出口取压点(6)；在变径风管(4)和主管线上，确定若干个cfd计算所得取压点(7)。
5.基于权利要求4所述的核电站用混流风机出口管线内压力测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，采用多孔介质模型模拟换热器区域流动，设定风机管路进口为速度入口，各壁面为无滑移壁面，管路出口为压力出口边界。
7.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜壮壮，孙玉海，冯琦，郭雅山，李伟，史东亮，黄亚宁，武义德，朱峰，
申请(专利权)人：江苏核电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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