一個新係統或重新設計係統的設計內容來自多個方麵：以往的經曆和工程經驗將有助於開始流程

，不變的計算規則將帶來更詳細的設備規模信息。但為了高效地設計 電廠，使之在正常運作或出現計劃中或意外關機時都能安全工作，清楚地了解係統瞬態反應特性是很有必要的。

明導的Flowmaster以能夠模擬穩態和瞬態下的液體和氣體係統而享譽全球
；它利用了詳細的元件模型和強大的解決方案 。在Flowmaster中建立係統的虛擬樣機使用戶能夠確定最佳的運行點，並在設計流程中盡早運行可能出現的狀況。支持Flowmaster元件模型的經驗數據使用戶能夠在設計階段初期運行模擬狀況，並確信產生的結果是正確且有用的。

本文將論述這種方法如何在行業中應用，從而設計出最佳的發電係統。文章的重點是典型的冷卻水回路
，尤其是容抗。這隻是Flowmaster元件庫中與發電係統緊密相關的眾多元件之一。其它應用包括但不限於： 阻尼、熱交換器

、疏水器和渦輪機。

示例：冷卻水冷凝回路

冷卻水網對於所有熱電廠的運作而言都十分重要。所有 化(hua)學(xue)燃(ran)料(liao)和(he)核(he)電(dian)廠(chang)中(zhong)經(jing)常(chang)會(hui)用(yong)到(dao)蘭(lan)金(jin)循(xun)環(huan)，其(qi)要(yao)求(qiu)充(chong)滿(man)整(zheng)個(ge)渦(wo)輪(lun)機(ji)的(de)蒸(zheng)汽(qi)在(zai)回(hui)到(dao)熔(rong)爐(lu)之(zhi)前(qian)重(zhong)新(xin)液(ye)化(hua)成(cheng)水(shui)。這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的(de)水(shui)在(zai)回(hui)到(dao)源(yuan)點(dian)前(qian)經(jing)過(guo)大(da)型(xing)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi) 的蒸汽側
；這些水通常來自海裏或者較大的內河，這樣才能有足夠的生產能力。

這zhe些xie冷leng凝ning器qi是shi價jia格ge昂ang貴gui的de重zhong要yao元yuan件jian，因yin此ci了le解jie它ta們men在zai所suo處chu環huan境jing中zhong的de性xing能neng十shi分fen重zhong要yao。優you化hua冷leng卻que水shui係xi統tong很hen重zhong要yao
，設she計ji師shi有you必bi要yao了le解jie係xi統tong如ru何he響xiang應ying水shui泵beng跳tiao閘zha或huo安an全quan閥fa關guan閉bi導dao致zhi的de意yi外wai關guan機ji。



在圖1所示網絡中，兩個冷凝器分別由兩 台離心泵驅動。一旦兩個泵跳閘
，一個中間控製閥將開啟

，從而讓其餘的泵來驅動這一對冷凝器。

Flowmaster的仿真分析性能讓用戶：

●證實設計程序足以保證安全運行

●判斷該程序對電路性能的影響

●確立非托管型關閉的後果

●判斷需要采取哪些措施來確保即使是在這種極端條件下設備完整性和工廠安全也不會處於風險中

為了能夠將此類情況考慮在內，Flowmaster 包含詳細的冷卻水冷凝器模型，從而能夠了解水箱幾何尺寸、注(zhu)氣(qi)閥(fa)門(men)安(an)裝(zhuang)和(he)水(shui)箱(xiang)中(zhong)夾(jia)帶(dai)的(de)氣(qi)孔(kong)等(deng)因(yin)素(su)。為(wei)了(le)檢(jian)查(zha)受(shou)控(kong)關(guan)閉(bi)程(cheng)序(xu)設(she)計(ji)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)，可(ke)以(yi)評(ping)審(shen)電(dian)路(lu)中(zhong)關(guan)鍵(jian)點(dian)壓(ya)力(li)的(de)時(shi)間(jian)曆(li)史(shi)記(ji)錄(lu)和(he)水(shui)箱(xiang)液(ye)體(ti)水(shui)平(ping)。對(dui)係(xi)統(tong)的(de)幹(gan)擾(rao)如(ru)下(xia)：

●為最上麵的冷凝器提供動力的兩個泵跳閘。注意泵的速度變化率（圖2藍色線）與葉輪施加給傳動軸的扭矩之間的關係，與泵和電機慣性成反比
[page]

●泵跳閘兩秒後
，泵正下遊的閥門開始關閉，以防止回流帶來的任何損害

●與此同時，連接兩個電路的閥門開始打開
，讓其餘兩個正在運行的泵來驅動兩個網絡



為wei了le判pan斷duan這zhe個ge程cheng序xu是shi否fou足zu以yi保bao證zheng受shou控kong關guan閉bi，我wo們men可ke以yi觀guan察cha管guan網wang中zhong是shi否fou有you壓ya力li峰feng值zhi或huo蒸zheng汽qi空kong泡pao形xing成cheng。此ci外wai，我wo們men可ke以yi判pan定ding水shui箱xiang水shui平ping是shi否fou受shou到dao影ying響xiang。最zui方fang便bian的de方fang法fa就jiu是shi用yong模mo擬ni過guo程cheng中zhong任ren何he指zhi定ding點dian獲huo得de的de最zui大da值zhi或huo最zui小xiao值zhi注zhu釋shiFlowmaster原理圖。輸出結果（圖3）表明設計程序不會導致壓力達到令人擔憂的過高水平。



考慮了整個電路的壓力後
，就可以更詳細地檢查冷凝器本身了。



冷凝器模型本身對於Flowmaster而言是獨一無二的，經過多年的開發，讓用戶能夠準確預測殼管式冷凝器及其連接電路的瞬態反應。它讓用戶能夠考慮水箱水平、流速和壓力的變化，以及安裝注氣的影響。這種特殊模型並不是為了描述傳熱，但是卻可以用其它Flowmaster熱交換器元件做到。
在這個模型中，冷凝器的結構為：水箱高2.6米
，安裝在基準水位以上3.7米處。管束延伸至水箱頂部以下0.35米處。為了避免工廠停止運轉，假定可接受的最低安全標準為液麵不能低於這個點。


[page]

在模擬過程中
，兩個泵如之前一樣跳閘， erqielianjielianggedianludefamenwufadakai
，yincizuishangmiandelengningqiwanquanguanji。zhezhongqingkuangdangranyingxianghenda。suizhebengdeyunzhuanjiansu，famenguanbi，xiayouxitongneideyalihuizhujianxiajiang，zuizhongxingchengzhengqikongpao，erzhengqikongpaohuizengda，bingzai22秒內破裂（見圖5的紅線）。由此產生的壓力峰值達到11 bar
，遠高於正常工作壓力。蒸汽空泡增大
、 zaicipolie
，youcidaozhideyalifengzhishiyizhongdianxingdeshuichuixianxiang。zheduilengningqideyingxiangtongyanghenda。lianggeshuixiangdepaishuiqingkuangyuandiyulixiangshuiping，chushuixiangzhinengtongguofanxiangshuiliuhuifuqishuiwei，liruzhiqiantongguoguanshudeshuiliubei“吸”回到冷凝器裏並通過管子回流。在這種情況下
，如果不采取措施
，設備極有可能受到相當大的損壞。

Flowmaster讓(rang)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)對(dui)各(ge)種(zhong)設(she)計(ji)方(fang)案(an)進(jin)行(xing)樣(yang)機(ji)模(mo)擬(ni)，從(cong)向(xiang)冷(leng)凝(ning)器(qi)本(ben)身(shen)注(zhu)氣(qi)到(dao)調(tiao)壓(ya)水(shui)箱(xiang)和(he)貯(zhu)氣(qi)袋(dai)等(deng)係(xi)統(tong)的(de)其(qi)它(ta)裝(zhuang)置(zhi)。該(gai)模(mo)擬(ni)過(guo)程(cheng)指(zhi)出(chu)兩(liang)大(da)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)的(de)問(wen)題(ti)：

●蒸汽空泡在泵的正下遊形成和破裂。根據所選管道的壓力等級
，可能會對設備造成損害。

●水箱水位降低

，元件內部形成大量蒸汽空泡。極有可能對設備造成損害。

這zhe兩liang種zhong現xian象xiang的de時shi間jian曆li史shi記ji錄lu表biao明ming，早zao在zai冷leng凝ning器qi的de運yun作zuo受shou到dao幹gan擾rao之zhi前qian，管guan道dao裏li的de蒸zheng汽qi空kong泡pao就jiu已yi形xing成cheng，解jie決jue這zhe個ge問wen題ti的de最zui好hao方fang法fa是shi在zai設she計ji裏li加jia上shang兩liang個ge調tiao壓ya塔ta
，參can見jian圖tu6。



這些設備就位後，Flowmaster重新運行網絡。如果大小適當

，可以防止蒸汽空泡的形成以及由此產生的壓力峰值。從這個位置的壓力（圖7）可ke以yi看kan出chu，確que實shi可ke以yi解jie決jue問wen題ti。雖sui然ran在zai很hen短duan的de一yi段duan時shi間jian內nei，壓ya力li不bu能neng降jiang低di到dao略lve低di於yu大da氣qi壓ya的de水shui平ping，但dan不bu會hui形xing成cheng蒸zheng汽qi空kong泡pao，也ye不bu會hui產chan生sheng水shui錘chui現xian象xiang。可ke以yi采cai用yong Flowmaster來優化這些裝置的大小，確保裝置的運用得當並避免安裝成本過高。


總結

本ben文wen簡jian單dan闡chan述shu了le如ru何he在zai發fa電dian係xi統tong的de設she計ji過guo程cheng中zhong使shi用yong虛xu擬ni樣yang機ji。在zai此ci過guo程cheng中zhong，可ke以yi對dui發fa電dian係xi統tong中zhong的de所suo有you元yuan件jian進jin行xing設she計ji和he模mo擬ni
，從cong而er優you化hua流liu體ti流liu動dong
、熱傳遞並確保係統符合當今的安全性、高效性和環保性等重要指標。本文還介紹了將Flowmaster的(de)冷(leng)凝(ning)器(qi)元(yuan)件(jian)作(zuo)為(wei)瞬(shun)態(tai)模(mo)擬(ni)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)可(ke)以(yi)如(ru)何(he)幫(bang)助(zhu)理(li)解(jie)可(ke)控(kong)和(he)不(bu)可(ke)控(kong)的(de)瞬(shun)態(tai)事(shi)件(jian)的(de)性(xing)質(zhi)。這(zhe)種(zhong)虛(xu)擬(ni)樣(yang)機(ji)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)取(qu)代(dai)耗(hao)時(shi)耗(hao)財(cai)的(de)實(shi)體(ti)樣(yang)機(ji)製(zhi)作(zuo)並(bing)避(bi)免(mian)過(guo)度(du)設(she)計(ji)等(deng)問(wen)題(ti)。

相關閱讀：

詳解光伏分布式發電的逆變器設計
IGBT在風光互補發電設計中新型應用
基於Labview的光伏發電數據監測係統的設計