Numerical investigation on the cluster effect of an array of axial flow fans for air-cooled condensers in a power plant

The aerodynamic behavior of tens of axial flow fans incorporated with air-cooled condensers in a power plant is different from that of an individual fan.Investigation of the aerodynamic characteristics of axial flow fan array benefits its design optimization and running regulation.Based on a representative 2600 MW direct-dry cooling power plant,the flow rate of each fan and the overall flow rate of the fan array are obtained in the absence of ambient wind and at various wind speeds and directions,using CFD simulation.The cluster factor of each fan and the average cluster factor of the fan array are calculated and analyzed.Results show that the cluster factors are different from each other and that the cluster effect with ambient wind is significantly different from the cluster effect with no wind.The fan at the periphery of the array or upwind of the ambient wind generally has a small cluster factor.The average cluster factor of the array decreases with the increasing wind speeds and also varies widely with wind direction.The cluster effect of the axial flow fan array can be applied to optimize the design and operation of air-cooled condensers in a power plant.

直接空冷火电机组风机群分区调节运行实验

处于环境风作用下的直接空冷机组,受轴流风机群的群抽效应和热风回流的耦合作用,致使不同区域风机的冷却能力发生复杂变化。针对夏季主导风向下运行的某2 330 MW直接空冷机组,将其空冷风机群分9个区,开展热力性能实验。利用实验数据,有针对性地考虑环境气象条件、不同分区风机群转速等运行参数对机组背压的综合作用,建立最小二乘支持向量机背压预测模型,分析了空冷岛风机群转速分区调节对机组背压的影响规律:适当降低受热风回流影响较大区域的风机转速,反而可以起到降低机组背压的作用;不同分区的风机转速发生变化,对机组背压的影响明显不同;改变一台机组空冷风机的转速,也会对另一台机组的背压产生影响。实验验证表明,所建立的最小二乘支持向量机背压预测模型可以有效的抑制输入参数噪声产生的相对误差,分析结果具有可靠性。

基于CFD与灰色关联度的直接空冷机组背压运行方式研究

针对环境风作用下的直接空冷机组,受热风回流和轴流风机群的群抽效应的耦合作用,使得风机的冷却能力在不同区域发生不同变化,导致传统的背压控制策略耗电量增大,能效下降。现通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,获得轴流风机群阵列布局下空气流场和温度场,计算得到不同风机转速下机组背压的变化情况,提出采用灰色差分微增量关联度方法,分析空冷岛风机群转速调节对机组背压影响的关联程度,并从单个空冷单元工作效率角度考虑调压问题。研究表明,并不是风机通风量越大,空冷单元翅片管束的换热效率越高,合理发挥高效空冷单元的作用,能够有效改善空冷岛的能效,达到节能目的,为深入研究空冷岛轴流风机控制提供理论和试验基础。

直接空冷风机进口空气流动特性

直接空冷风机数十台集群运行,掌握其运行特性,对空冷系统的设计、运行具有指导意义。在空冷风机集群效应中,风机进口空气流动特性又是影响集群运行的关键因素之一。文中从数值模拟和模型实验2个角度探讨了空冷风机(群)进口流动特性。研究结果表明,单台风机运行时,由于进气角度过大。最外侧出现速度较小区。当有风机抢风时,这一情况改善,但最外侧的风机进气条件不好,这是产生风机群集群效应时最外侧风机流量偏小的原因之一。文中提出位置系数的概念,并用位置系数分析了6台风机同时运行时的进口空气流动特性,为进一步揭示风机群的运行规律提供参考。

基于聚类分析的直接空冷机组数值模拟分区研究

针对直接空冷机组运行背压控制策略,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,数值模拟直接空冷机组轴流风机群工作环境的温度场和流速场,并采用聚类分析方法对轴流风机群阵列进行区域划分,通过对不同分区下的风机群进行转速调节,以机组背压作为衡量依据,分析不同分区下的直接空冷机组轴流风机群转速调节对机组背压的影响规律,进而寻求理想的分区调压策略。数值模拟实验结果表明,所提出的分区调压策略能够较好的降低机组背压,并为进一步的研究直接空冷机组调压策略提供理论基础。

直接空冷系统轴流风机群运行特性分析

掌握直接空冷系统轴流风机群运行特性,对于电站空冷系统的优化设计和高效运行有重要意义。该文在2台风机并联运行的基础上,绘制并联风机的性能曲线,获得叶片安装角对并联风机运行特性的影响。通过引入集群因子,得到轴流风机群的性能曲线、空冷管束的阻力特性及空冷系统的工作点。结果表明,空冷系统风机群每台风机的流量介于风机并联运行和单台风机独立运行之间。风机群性能不仅取决于每台风机的性能,还与风机群的数量和布置方式有关。随空冷系统容量增加,风机群非线性效应增加。在一定程度上揭示出空冷系统传热面积随机组容量非线性放大效应的机理,为空冷系统设计提供了理论依据。

直接空冷风机集群运行特性试验研究

构建了与300 MW空冷机组空冷岛物理相似的风机组试验系统,分别在转速为600、800r/min下测量风机组中间列各台风机的入口壁面静压和总压,得出每台风机的风流量及其集群因子,并与单台风机运行时的参数进行对比。结果表明:风机集群运行时,集群效应与风机转速有关,转速越大其受临近区域其它风机的影响越显著;风机组中不同位置的风机集群因子的变化呈现一定的规律,处于中心区域的风机集群因子较大,说明其受集群效应的影响较小,处于边缘区域的风机受到进口空气流场变形的作用,集群因子较小;随着风机集群运行规模增加,集群效应对风机性能的影响会更加明显。

双动力驱动的轴流风机群节电分析

空冷岛轴流风机群的优化设计与运行,对直接空冷机组降低厂用电率具有重要意义。以华能上安电厂三期工程2×620MW超临界直接空冷机组为例,提出了风力机与电动机双动力驱动轴流风机群的方案,建立了风力机输出功率计算模型,进行了植入风力机的轴流风机群节电分析。计算表明,在机组负荷、气温和风速不变的条件下,接入风能的#5机组与#6号机组轴流风机群节电均为918kW·h,降低风机厂用电率分别为0.184个百分点和0.186个百分点。