(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111357452.1 (22)申请日 2021.11.16 (71)申请人 西安热工 研究院有限公司 地址 710048 陕西省西安市碑林区兴庆路 136号 (72)发明人 孙大伟　陈得胜　郑金　闫宏　 石清鑫　马翔　王星　李昊燃　 王伯平　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 闵岳峰 (51)Int.Cl. F04D 27/00(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种空冷风机现场考核试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种空冷风机现场考核试验 方法， 包括： 采用数值仿真技术对空冷风机群实 际运行状态进行模拟仿真， 选取空冷风机作为测 试对象； 其次， 针对选取的测试对象， 在不同的测 试工况给出具体的空冷风机风量测试方法； 最 后， 根据空冷风机风量测试结果， 给出具体的空 冷风机性能考核方法。 本发明结合了数值仿真技 术和试验测试手段， 通过该方法可以精确选取合 适的测试对象以及测试工况， 对空冷风机群测试 对象的实际风量进行精确测量， 并完成对空冷风 机实际运行性能的准确评估。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114109884 A 2022.03.01 CN 114109884 A 1.一种空冷风机现场考核试验方法， 其特 征在于， 包括： 采用数值仿真技术对空冷风机群实际运行状态进行模拟仿真， 选取空冷风机作为测试 对象； 其次， 针对选取的测试对象， 在不同的测试工况给出具体的空冷风机风量测试方法； 最后， 根据空冷风机风 量测试结果， 给出具体的空冷风机性能考核方法。 2.根据权利要求1所述的一种空冷风机现场 考核试验方法， 其特征在于， 该方法具体包 括以下步骤： 1)采用数值仿真技 术， 确定试验测试对象； 利用数值仿真技术， 模拟不同工作环境对空冷风机运行状态的影响， 借此捕捉空冷岛 整体和局部的流动细节， 用于揭示空冷岛流场的物理特性； 2)针对上一步骤选取的在第i个数值计算工况的空冷风机Ai、 Bi、 Ci和Di， 在不同的测试 工况给出具体的空冷风机风 量测试方法； 3)根据空冷风机风 量测试结果， 给出具体的空冷风机性能考核方法。 3.根据权利要求2所述的一种空冷风机现场考核试验方法， 其特征在于， 步骤1)中， 数 值仿真技 术的具体实施方法如下： (1)计算方法： 数值计算基于雷诺平均Navier ‑Stokes方程的标准k ‑ε湍流模型， 离散方 法采用有限体积法， 控制方程中的扩散项采用二阶中心差分格式离散格式， 对流项采用一 阶迎风格式离散格式， 采用SEGREGATED隐式方法， 压力 ‑速度耦合采用SIMPLE算法， 近壁面 采用标准 壁面函数； (2)建模与网格划分： 对单个空冷风机和空冷岛按照实际尺寸进行三维实体建模， 对翅 片管换热器进行简化处理， 采用多孔介质模型模拟空冷凝汽器的压降； 对风机模型进行简 化， 将叶片流道等效成一个没有厚度但是有压力跳跃的圆盘， 同时考虑流体在风机叶片搅 动作用下产生的切向速度及径向速度对流场的影响， 叶片区域计算采用风扇边界条件； 网 格采用结构化网格划分， 单个空冷风机单位网格总数为10 0万～300万； (3)计算边界条件： 来风向采用速度进口边界条件， 速度v沿高度方向满足如下规律： 其中， u为沿高度方向风速值， uref为参考高度风速值， 以上单位为m/s； h为 高度， href为参考高度， 以上单位为m； k为地面粗糙度； 出口采用压力 出口边界条件； 空冷凝 汽器区域采用多孔介质模型简化， 空冷风机叶片区域采用风扇边界条件； (4)计算工况： 在空冷风机转速n为额定转速下， 即n＝ndesign， ndesign为空冷风机额定转 速， 单位为r/min， 分别计算N个主导风速度工况； 其中， 主导风为空冷岛周围东、 西、 南、 北四 个方向风速最大 的环境风， 与主导风相反方向的环境风为逆向风， 其他两个方向的环境为 两侧横风， 逆向风和 两侧横风的速度数值计算时简化为0m/s； 主导风速度v在风速区间[0, vmax]内选取， vmax为空冷岛周围环境风最高速度值， 单位为m/s， 主导风速度工况数目N与试 验测试工况数目N1一致， 即根据试验测试期间空冷岛周围主导风速度 变化的实际情况确定 试验测试工况 数目N1和数值计算工况 数目N， 且N ＝N1； (5)数值计算结果处理： 按照上面的要求完成N个工况的数值计算， 直到数值计算过程 收敛； 数值计算完成后， 计算空冷岛内所有空冷风机的流量， 分析其流量分布 规律， 在第i个 数值计算工况， 1≤i≤N， 在 整个空冷岛区域选取2台计算风量最小的空冷风机， 分别对其编 号为Ai和Bi， Ai、 Bi空冷风机受环境风和群效应影响较大； 在整个 空冷岛区域选取2台计算风权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114109884 A 2量最大的空冷风机， 分别对其编号 为Ci和Di， Ci、 Di空冷风机受环境 风和群效应 影响小。 4.根据权利要求3所述的一种空冷风机现场考核试验方法， 其特 征在于， 3 ≤N≤10。 5.根据权利要求3所述的一种空冷风机现场 考核试验方法， 其特征在于， 当能量的残差 值低于10‑6， 其它变量的残差值均低于10‑3时， 认为计算收敛。 6.根据权利要求3所述的一种空冷风机现场考核试验方法， 其特征在于， 步骤2)中， 空 冷风机风 量测试方法如下： (1)确定空冷风机试验唯一的考核工况； 空冷风机试验设定1个考核工况， 其它工况均 为参考工况， 测试单位与建设单位、 设备供货单位协商， 根据设备供货时的设计边界和现场 实际风场情 况， 三方共同确定1个试验测试工况为考核工况， 其它N1‑1个试验工况就是参考 工况， 参考工况 的测试数据仅作为参考借鉴， 而考核工况试验测试数据直接作为评估空冷 风机性能是否 达标的考核指标； (2)确定空冷风机试验考核工况需要测试的空冷风机， 实施 空冷风机风量测试试验； 上 一步骤确定了空冷风机试验 唯一考核工况， 根据第一步骤的方法， 确定空冷风机试验考核 工况对应的数值计算工况i0， 1≤i0≤N， 以及需要测试的空冷风机 和 7.根据权利要求6所述的一种空冷风机现场考核试验方法， 其特征在于， 步骤2)的(2) 中， 空冷风机风 量测试方法如下： ①风量测量工具： 采用高精度叶轮风速仪进行风量测试， 风速仪 数目N2与风量测点数目 N3一样， 即N2＝N3， 且风速仪数目N2满足： 20≤N2≤30， N2为偶数； 叶轮风速仪由风速仪测量端 和风速仪显示端组成， 测量端和显示端通过传输数据线进行连接， 对传输数据线进行了加 长以及放大补偿处 理， 保证显示端接收的信号 不发生失真现象； ②风量测点布置方式： 风量测点的数目N3与风速仪数目N2相同， 也满足： 20≤N3≤30， N3 为偶数； 风量测点位置设置于 空冷风机进口截面上， 布置在三条直径上， 将N3个测点在三条 直径上按照我国现行标准GB/T  10178‑2006 《工业通风机现场性能试验》 中规定的圆形截面 流量测点布置方式进行布置； 风 量测点安装方向正对来 流方向； ③数据读取与处理： 保持锅炉主蒸汽流量、 背压运行参数稳定， 空冷风机转速恒定的情 况下， 每隔15s～30s读取一次被测空冷风机所有风速仪的速度参数， 每个工况数据读取时 间不少于10 min； 先将同一时刻被测空冷风机所有风量测点的速度参数取平均值， 再将求解 得到的速度平均值按照不同时刻取平均值， 得到该试验工况被测空冷风机进口的风速平均 值 单位为m/s， 该试验工况被测空冷风机的风量 qv通过下面公式求解： qv单位 为m3/s； 其中， A rea为被测空冷风机流 量测点安装截面面积， 单位 为m2。 8.根据权利要求7所述的一种空冷风机现场考核试验方法， 其特征在于， 步骤3)中， 考 核工况试验结果数据分析及空冷风机性能考核方法如下： (1)试验结果数据分析： 将考核工况的空冷风机测试风量数据进行处理， 处理完成后对 数据进行分析； 考核工况对应的工况序号为i0， 考核工况需测试的空冷风机编号为 和 针对这4台风机， 根据第一步骤的方法， 完成空冷岛考核工况的数值计 算， 得到这4台风机的风量模拟值分别为 和 根据第二步骤的方法， 完 成 和 空冷风机的风量测试， 得到这4台风机的风量实测值分别为权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114109884 A 3