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1、Y780535分类号密级U D C编号工学硕士学位论文主冷凝器水位调节器的 设计研究硕士研究生：陈亮 指导教师：韩伟实教授 学位级别：工学硕士 学科、专业：核能科学与工程所在单位： 动力与核能工程学院 论文提交日期：2005年2月 论文答辩日期：2005年2月 学位授予单位：哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要当前的主冷凝器水位调节装置存在着灵敏度低、稳定性差、设备 庞大、装卸维修不便等缺陷，一定程度上限制了动力装置的正常工作。 鉴于上述问题的考虑，有必要设计一种新型的水位调节装置，改善冷凝器的工作环境。本文设计的水位调节器是一种全新的水位调节装置，在设计原理 和机构上完全不同以往的水
2、位调节器。该调节器是一种纯机械的调节 装景，采用自能源的调节方式，在整个系统运行过程中，不须外界提 供任何动力。在该调节器的设计过程中有效的将喷嘴挡板理论和节流 管调控式阀门的设计理论结合起来，使得该调节器具有快速、可靠、 灵敏度高的特性。同时，在具体的设计过程中，通过应用ProE、 ANSYS、FLUENT等CAD和CAE软件，降低了设计强度，提高了工 作效率，为以后的工程设计提供了一种新的设计思路。为了验证本课题设计的调节器是否符合设计要求，在哈尔滨工程 大学“01”蒸汽动力装置上搭建了实验台架，并进行了冷态工况的调 节实验，对调节器的调节性能进行检验。关键词：调节器；喷嘴挡板；节流管；冷
3、凝器哈尔滨丁程犬学硕士学位论文ABSTRACTAt presentthe water level accommodation instrument of the maincondenser has some bugs，such as，low sensitivity,bad stability，too large facilities，and difficult to load and maintainTo some extent，it restricts the normal work of the dynamic equipmentFor that question above， there
4、 is needed to design another water level accommodation instrument to improve the surrounding of the workThe water level accommodation instrument designed in this thesis is completely new equipmentIt has differences in design theory and organization from the pastThat instrument is pure mechanic，and i
5、t used a way of self-accommodation without any motivity in the entire system operationDuring the design course，it effectively combined the muzzlebaffle theory with the theory of the throttle pipe control valve，whichmakes the accommodation instrument fleetness，reliable，and sensitive Meanwhile，in the
6、course of the concrete design，with the use of the CAD and CAE software，Proe，ANSYS，and FLUENT，it reduce the design difficulty and increase the work efficiency，then provide a new way for the future engineering designFor the sake of identifying if the accommodation instrument designed in the thesis cou
7、ld meet the demand，we built the experience platform on the”01”steam dynamic instrument in Harbin Engineering UniversityWe experienced on the cold work condition，and verify the accommodation capability of the instrumentKeywords：accommodation instrument；muzzle baffle；throttle pipe； condenser哈尔滨工程大学 学位
8、论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下， 由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的 引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已经注明 引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己公开发 表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：蓝蠢日期：力心年三月卫矿Et哈尔滨L程大学硕士学位论文第1章绪论11主冷凝器水位调节器的研究背景111主冷凝器简介蒸汽动力装置是利用热源将通过锅炉和蒸发器的水加热为蒸汽， 利用蒸汽驱动汽轮机转动，进而带动螺旋桨或发电机组转动，实现驱 动
9、船舶运动或发电的目的。这就涉及到一个问题，为了实现这一目 的，必须源源不断向锅炉或蒸发器提供足够的淡水。在蒸汽动力装置 中，功率越大，给水量越大，以一个300 MW的发电机组为例，每小时 需向锅炉提供1000吨水。如果都靠软化水，则设备投资和运行费用都 很昂贵。通过汽轮机的高温高压蒸汽做功后，蒸汽参数发生很大的变 化，整个乏汽所占据的空间非常惊人，如果不加以利用的话，仅仅是 排出乏汽也是一项很重的负担，特别是在核潜艇上，将大大降低其隐 蔽性，削弱战斗力。同时，通过汽轮机的乏汽的冷凝水水质非常优良， 经过除氧、过滤等一些必要的处理就可以达到二回路水质的要求，而 且流量很大，基本上可以满足二回路用
10、水的要求。如果利用一种设备 将乏汽冷凝为水作为热力系统做功的工作水，即完成了一个闭式循环， 使得做功过程得以持续进行下去；又降低了运行成本，提高了系统的 经济性。主冷凝器就是实现这一目的的设备。112主冷凝器水位调节的意义主冷凝器是蒸汽动力装置中的重要设备，在热力循环中起到了冷 源的作用”1。主冷凝器中水位的高低对主冷凝器甚至整个蒸汽动力装 置的正常工作有着重大的影响，直接影响着整个装置的安全性和经济性。水位过高，将影响蒸汽的冷凝效果，并引起主冷凝器中真空度的 下降，近而降低汽轮机末级叶片的绝热焓降，降低了汽轮机的热效率；哈尔滨。i：程犬学硕士学位论文水位过低，由于冷凝水的压力过低，冷凝泵易发
11、生气蚀现象，同时也 将影响到主冷凝器的除氧效果。所以必须保持主冷凝器中的水位在一 个合理范围内，只有这样才能保证主冷凝器的正常工作。一般主冷凝 器都装有水位调节器，自动保持主冷凝器内的水位稳定。装有自动调 节装置一方面可以减少运行人员(或运行岗位)，同时还可以提高整个 系统的服务质量”1。但是，当前的主冷凝器水位调节系统存在灵敏度 差、故障率高、调节效果差等缺陷，因此设计一种新型的主冷凝器水 位调节装置，改善其水位调节特性，提高其工作稳定性就显得异常重 要了。本论文就是针对目前主冷凝器水位调节系统在运行中存在的一 些问题，提出一种新型的主冷凝器水位调节方案。该方案与以往的调 节方法有着显著的区
12、别，采用组合控制的方式，不需要外界提供任何 动力，依靠自身的调节机构产生驱动力来工作，是一种完全自能源的 调节机构。该调节器主要包括三个部分：稳压器、双喷嘴一挡板发讯器、 节流管调节阀。简而言之，就是利用利用水位的变化，双喷嘴一挡板机 构产生一个差压信号，以这个差压信号为驱动力驱动节流管，进而改 变调节阀开度，实现水位的调节。12液位调节系统的概述在工业生产和日常生活中，对液位进行控制的场所随处可见。大 到工业锅炉，小到生活中常用的电加热器均需对液位进行控制。在一 些特殊的场所，液位的控制非常重要，液位控制的好坏不仅影响到设 备能否安全的工作，还会对经济效益产生重要的影响。因此，液位的 控制越
13、来越为人们所关注，液位控制已经成为工业生产中的一个重要 问题。伴随这一问题的出现，涌现出种类繁多的液位调节器。液位调 节系统是用以保持压力容器内的液位在给定的高度上，使之不超出给 定范围的一套调节装置“1。通常是通过控制流入、流出压力容器的液 体的流量来控制的。靠向容器排入液体来保持液位的称为供给式调节 器；靠从容器向外排出液体来保持液位的称为排出式调节器。本课题哈尔滨工程大学硕士学位论文所设计的水位调节器就是属于供给式液位调节器。121液位调节系统的主要形式液位调节器的主要形式有电动式和机械式两种。电动式是利用液 位的变动产生一个电信号，电信号经充分放大后输送到执行机构，控 制执行机构的动作
14、，实现液位的调节。机械式是一种完全不同于电动 式的调节方式，目前来看，机械式主要分为两种形式：一种是自能源 的；一种是手动的。自能源常用于比较庞大的设备的液位控制，特别 是一些大的调节阀公称直径高达数米，此时依靠人力进行控制难以实 现的。同时自能源的调节方式还具有实时调节等优点，杜绝了人为调 节所具有的灵敏度差、调节滞后等缺点。手动调节方式目前只用于一 些对调节精度要求不是很高的场所，且有逐渐被取代的趋势。122液位调节器主要组成部分调节器的主要组成部分有：液位信号的测量部分，液位信号的转 换部分、信号放大部分，执行机构等组成”砌阳3。液位信号测量部 分用来实时测量液位的变化，体现在工程中的是
15、各种形式的液位计。 液位信号的转换部分将液位信号转换成相应的信号，通常为电信号或 压力信号，如差压变送器和本文中提到的喷嘴挡板机构。信号的放大 部分通过相应的信号放大器将转换过来的电信号或压力信号放大至一 定程度，直至可以驱动执行机构运动。执行机构是调节器的核心部分， 是最终的运动部件，通过执行机构来控制流体的流量，实现液位的控 制。调节器的调节过程可用图11来演示：图卜1液位调节系统的原理图哈尔滨l：群人学硕士学位论文13水位调节器的国内外研究现状及应用情况水位调节器作为液位调节器的一种，有着悠久的发展历史，其发 展贯穿了整个文明社会的发展过程，遥远时期的水坝就是一种特殊形 式的水位调节系统。随着科学的进步和技术发展，各种先进的控制手 段的不断涌现，水位调节方式也发生了很大的变化，调节方式变得更
