Создание расчётных моделей типовых технологических элементов второго контура АЭС / Электронасос |
Моделирование работы насоса с учетом электропривода в канале осуществляется элементом 8122.dita. Чтобы добавить насос в канал общего вида необходимо выполнить следующие действия:
После добавления насоса на схему ТРР к нему можно подключать механические линии связи с ротором.
Рисунок 1. Элемент «Насос с приводом» в палитре блоков МВТY
Если насос, помещен на канал общего вида, то при наведении на него курсора мыши отображается всплывающая подсказка, где ,в строке Владелец, указывается имя канала в который установлен насос. (см. Рисунок 2)
Рисунок 2. Элемент «Насос с приводом», установленный в канал на схеме.
По умолчанию порт для подключения механической связи расположении сверху элемента. Для изменения расположения порта необходимо воспользоваться закладкой. «Порты» диалогового окна «Свойства элемента» (Рисунок 3).
Рисунок 3. Изменение расположения порта для «Насоса с приводом»
С точки зрения моделирования термодинамических процессов в теплоносителе, турбина и насос это одно и то же устройство, преобразующее энергию либо из механической в тепловую, либо наоборот. В зависимости от режима течения теплоносителя и направления вращения ротора, одно и то же устройство может выполнять как функции турбины, так и функции насоса. В ПК TPP это устройство описано одними и теми же уравнениями и, с точки зрения программы, турбина и насос отличаются только наличием признака создания напора (для насоса).
Для описания насоса необходимо задать двумерные таблицы, описывающие следующие физические параметры:
Для редактирования элемента необходимо нажать правую кнопку мыши на элементе и во всплывающем меню выбрать пункта «Свойства объекта». На рисунке ниже приведено диалоговое окно «Свойства» для «Насоса с приводом». (см. Рисунок 4)
Рисунок 4. Настройка свойств «Насоса с приводом»
Для моделирования насоса необходимо задать следующие настройки «Насоса с приводом»:
Рисунок 5. Выбор характеристики насоса из существующих в базе данных.
Для изменения характеристик существующего активного объекта, или задания характеристик активного элемента, не существующего в базе данных. Необходимо вызвать «Редактор таблиц». Для этого нужно :
После этого появится «Редактор таблиц» с загруженным файлом свойств редактируемого элемента.
Рисунок 6. Настройка таблиц характеристик «насоса».
Изображенное на рисунке выше окно «Редактора таблиц» позволяет задать все необходимые свойства в виде заданного набора двумерных таблиц. Список необходимых таблиц приводится в панели слева. Таблица, выбранная в списке, отображается в нижней части окна справа. В середине находится текстовый редактор, в котором можно записать пояснения к таблице и создать алгоритм автоматического заполнения. Левая панель служит для настройки таблицы.
Для насоса необходимо задать четыре таблицы:
Рисунок 7. Задание значение 1 для гидравлического сопротивления во всем диапазоне значений.
Во время расчета значение сопротивления интерполируется согласно таблице и умножается на значение сопротивления, указанное при настройке канала.
Рисунок 8. Пример таблицы КПД «Насоса».
Момент сопротивления при малых оборотах.- В данной таблице задается механический момент сопротивления, учитывающийся в расчете, когда число оборотов насоса становится меньше минимального, указанного при настройке насоса. Момент сопротивления задается в зависимости от частоты вращения ротора [Гц] и объемного расхода [м3/с].
Напорная характеристика – напор-расходная характеристика насоса задается как табличная функция напора насоса [м] (или [бар]) в зависимости от частоты вращения ротора [Гц] и объемного расхода [м3/с]. В первом столбце задается массив возможных частот по возрастанию. В первой строке задается массив объемного расхода среды по возрастанию (см. Рисунок 9). Во время расчета напор насоса интерполируется согласно таблице.
Рисунок 9. Пример напорно-расходной характеристики насоса.
Редактор таблиц содержит в себе модуль автоматического заполнения таблицы, если известно формула для расчета значений таблиц, то пользователь может написать программу на встроенном языке программирования, в панели «Алгоритм расчета и описание таблицы», по которой будет осуществлен расчет и автоматическое заполнение таблицы. Например, для автоматического расчета таблицы, представленной на рисунке выше (см. Рисунок 9), используется следующий текст программы. Зленным цветом выделен текст – комментарий к программе.
//НАПОРНО-РАСХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСА //Задана как табличная функция двух аргументов: //расхода и частоты вращения ротора //В приведенном ниже тексте реализован следующий алгоритм. //В качестве опорной кривой берется //сколотая характеристика насоса при номинальной частоте //H0=f(Q), где H0 - напор, м; Q - объемный расход, м^3/ч //Кривые при других значениях частоты определяются из соотношения //H(Q,n)=H0(Q,n0)*[n/n0]^2 //Поскольку в случае выхода аргументов за пределы таблицы //используется экстраполяция табличных данных, в алгоритме приняты меры //для фиксации значений напора при выходе за границы. //Последние точки по расходу и по частоте повторяют //пред последних. //Сколотая характеристика насоса H0=[1950 1950 1945 1940 1936 1925 1900 1855 1800 1730 1640 1640]; Q=[-90 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000]; n0=49.65; //Частота, при которой сколота характеристика, Гц r0=956; //Плотность воды, на которой получена характеристика //Массив частот, для которых вычисляется характеристика Y=[0 2 4 6 8 10 15 20 25 30 35 40 45 n0 50 50.5 51 51.5 52 100]; const Nx=12; //Число точек по расходу (равно размеру массивов H0 и X) const Ny=20; //Число точек по частоте (равно размеру массива Y) var M[Ny,Nx]; //Напорно-расходная характеристика, атм var X[Nx]; //Объемный расход, м^3/c for (i=1,Nx) X[i]=Q[i]/3600; //H = Hн*[n/nн]^2 for (i=1,Nx-1) for (j=1,Ny-1) M[j,i]=1e-4*r0*H0[i]*(Y[j]/n0)^2; //расчет напора //Последняя строка таблицы есть копия предпоследней for (i=1,Nx) M[Ny,i]=M[Ny-1,i]; M[j,Nx]=M[j,Nx-1];
Возможность использования приведенного выше алгоритма и любого другого алгоритма должна определяется пользователем в каждом конкретном случае. Приведенная выше методика является приближенной, кроме того, напор-расходная характеристика не должна содержать отрицательное значение напора, в противном случае возможно неустойчивая работа SimInTech.
В НПЦ «Приоритет» (разработчик п/к ТРР-6) разработана программа приближенного расчета таблицы напор-расходной характеристики по номинальной характеристике насоса, задаваемой таблично для неноминальной частоты вращения ротора. Однако лучше (если таковые данные есть) пользоваться заводскими характеристиками.