AFT Fathom 传热功能在电厂HVAC系统(热水系统)中的应用

新建换热站的目的,就是要给新建电厂建筑提供特定参数的热水。其中参数包括:水量(热水的质量流量),操作压力和温度(这些参数相对于临时的热量需求是变化的)。

Agnieszka Markwica工程师,根据管道系统数据(包括所有管件和仪表的技术参数),创建了AFT Fathom 模型。首先,根据输入数据决定泵的工作点。其次,选择两个调阀来满足水的不同供应需求(22-265 ton/hr)。

在短时间内得出不同的解决方案——在设计过程中是非常重要的环节

分析过程中,考虑的三个工况:

正常的操作工况:

在正常操作过程中,仅有控制阀1工作,用来调节流量,设定值在265ton/hr。水通过两台换热器加热,所有连接热网的暖通系统正常工作。控制阀2关闭。

紧急事故工况:

外部某一个用户端关闭。此情况下,热水量需求由265ton/hr降低到191 ton/hr或者74 ton/hr,此变化取决于哪一个用户关闭。控制阀1调流来满足上述流量的变化。控制阀2关闭。某个用户端温度检测器传出信号并打开切断阀,在回水管线出现紧急温升。如果超出了温度设定值,水会通过控制阀2直接返回用户供应端,而不通过换热器加热。

——所有的外部用户均关闭

在此情况下,水在系统中循环,并且两个控制阀一起工作(见图1)控制阀1设定流量

HVAC厂站预热-循环工况

HVAC换热站内的管道和设备的预热时需要的热水流量为22 ton/hr。所有用户关闭并且控制阀按先前描述的方式工作。此情况下,泵的旁通管路必须打开 ,以满足最低流量46 m3/h要求。

Markwica 说到:“AFT 软件,帮助我们建立复杂的系统模型,并在短时间内计算出精确结果,节约大量时间”。使用Fathom 模型决定孔板的直径。小流量(22 ton / hr)的情况下,使用孔板1。在运营和维护期间,使用孔板2 和3,要确保孔板产生的压降必须和换热器在正常操作情况下产生的压降相同。

“模型可以随着设计变更而同步更新,有时候我们需要改变管道的几何参数或者有关设备的其他参数,我们能快速的输入新数据并且得到更新后的计算结果”。

“一些管道元件可以在管线上直接添加——这增加了模型的清晰度和可读性。改变模型的外表特征(例如管线的颜色)对于用户来说也是很重要的”。

在此案例中使用到的软件其他功能:

? 控制阀流量系数(Cv),利用此值来计算阀门在不同工况下的通流能力。

? 使用GSC(目标搜索模块)来确定孔板孔径大小,以增加旁通管道压降(见图2和3)。

? 基于水力学损失来选择循环泵

? 换热器的传热计算

? 场景管理器的使用。通过比较可能存在的不同工况,选择最优的运行方案。

? 管道外部材料库的导入。

图1? AFT Fathom 系统模型——紧急事故工况

图2 AFT Fathom GSC 模块目标值设定——紧急事故工况

图3 AFT Fathom GSC模块变量值设定——紧急事故工况

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