摘要：掌握直接空冷系統(tǒng)軸流石家莊風(fēng)機群運行特性，對于電站空冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和高效運行有重要意義。該文在 2 臺石家莊風(fēng)機并聯(lián)運行的基礎(chǔ)上，繪制并聯(lián)石家莊風(fēng)機的性能曲線，獲得葉片安裝角對并聯(lián)石家莊風(fēng)機運行特性的影響。通過引入集群因子，得到軸流石家莊風(fēng)機群的性能曲線、空冷管束的阻力特性及空冷系統(tǒng)的工作點。結(jié)果表明，空冷系統(tǒng)石家莊風(fēng)機群每臺石家莊風(fēng)機的流量介于石家莊風(fēng)機并聯(lián)運行和單臺石家莊風(fēng)機獨立運行之間。石家莊風(fēng)機群性能不僅取決于每臺石家莊風(fēng)機的性能，還與石家莊風(fēng)機群的數(shù)量和布置方式有關(guān)。隨空冷系統(tǒng)容量增加，石家莊風(fēng)機群非線性效應(yīng)增加。在一定程度上揭示出空冷系統(tǒng)傳熱面積隨機組容量非線性放大效應(yīng)的機理，為空冷系統(tǒng)設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　關(guān)鍵詞：空冷凝汽器；軸流石家莊風(fēng)機；性能曲線；阻力特性；非線性；集群因子
　　0 引言
　　受水資源日益匱乏的影響，直接空冷技術(shù)在世界電力行業(yè)獲得了快速發(fā)展 [1-9] 。我國從 2002 年開始，在北方相繼引進了大量空冷機組，迄今已投產(chǎn)和在建的空冷項目約有 110 個，涉及 95 個電廠，總裝機容量超過 60 000 MW，絕大部分采用直接空冷技術(shù)。
　　直接空冷機組用空冷凝汽器代替了水冷凝汽器。由于空氣密度低，比熱小，導(dǎo)熱系數(shù)低，傳熱能力遠低于水 [10] ，因此直接空冷系統(tǒng)冷卻空氣流量大，所需軸流石家莊風(fēng)機數(shù)量多，系統(tǒng)傳熱面積大。例如，對于一個采用單排管束凝汽器的 300 MW 直接空冷機組，空冷石家莊風(fēng)機的數(shù)量為 24~30 臺，空冷系統(tǒng)傳熱面積為 70~90 萬平米。而對于一個 600 MW 機組，空冷石家莊風(fēng)機的數(shù)量則達到 56~64 臺，空冷系統(tǒng)傳熱面積達到 150~190 萬平米。 300 MW 機組相比，600 MW 機組凝汽器熱負荷并沒有增加一倍，但空冷系統(tǒng)傳熱面積卻增加了一倍多，并不遵循線性增加的規(guī)律，呈現(xiàn)非線性放大效應(yīng)。
　　迄今為止，我國空冷機組直接空冷系統(tǒng)仍然以引進技術(shù)為主，盡管國產(chǎn)化 600 MW 空冷項目已建成投運，但空冷系統(tǒng)核心技術(shù)，尤其是設(shè)計技術(shù)仍沒有被攻克。其中關(guān)于空冷系統(tǒng)傳熱面積的選取問題，是一個亟待解決的關(guān)鍵問題。一方面，為解決夏季高溫滿發(fā)問題，空冷系統(tǒng)需要有足夠的傳熱面積，即考慮很大的面積冗余，造成系統(tǒng)投資增加。另一方面，過大的傳熱面積會導(dǎo)致冬季低溫運行的空冷系統(tǒng)臨管束凍裂的危險，不得不采取冷島解列運行的措施，造成空冷系統(tǒng)的浪費?？绽湎到y(tǒng)傳熱面積的確定，與空冷石家莊風(fēng)機的運行密切相關(guān)?？?br /> 　　冷石家莊風(fēng)機通常采用大流量、低壓、大直徑軸流石家莊風(fēng)機，而且是數(shù)十臺呈陣列連續(xù)布置在一起，彼此之間的動力學(xué)特性相互影響。因此研究空冷系統(tǒng)軸流石家莊風(fēng)機群運行特性，分析石家莊風(fēng)機群運行對空冷系統(tǒng)傳熱性能的影響，對于揭示空冷系統(tǒng)傳熱面積隨機組熱負荷非線性放大效應(yīng)的機理，指導(dǎo)空冷系統(tǒng)的設(shè)計具有重要意義。
　　國內(nèi)外已對軸流石家莊風(fēng)機群的運行特性進行過初步研究。 Duvenhage [11] 等研究了空冷平臺高度對空冷石家莊風(fēng)機流量的影響， 并針對 3 類不同的石家莊風(fēng)機風(fēng)筒形式，分析了石家莊風(fēng)機性能的變化規(guī)律。Duvenhage 和Kroger [12] 通過 CFD 模擬，研究了環(huán)境橫向風(fēng)對軸流石家莊風(fēng)機群性能的影響。Bredell [13] 等則通過 CFD 模擬，研究了石家莊風(fēng)機入口流場變形對石家莊風(fēng)機群性能的影響， 針對2 類不同結(jié)構(gòu)的石家莊風(fēng)機，獲得了流量變化規(guī)律。Meyer和 Kroger [14] 考察了石家莊風(fēng)機安裝角以及石家莊風(fēng)機流量對空冷系統(tǒng)空氣動力場的影響。此外，Meyer 和 Kroger [15]還通過實驗，揭示了石家莊風(fēng)機出口到空冷凝汽器的距離，不同葉片形式及葉片在風(fēng)筒中的位置對空冷系統(tǒng)的影響。 周文平和唐勝利 [16] 通過對空冷石家莊風(fēng)機和空冷管束進行耦合計算， 得到了不同石家莊風(fēng)機轉(zhuǎn)速下空冷單元內(nèi)部的速度、溫度和壓力分布?？梢钥吹?，已有工作更多地局限于石家莊風(fēng)機結(jié)構(gòu)對性能的影響， 尚未對由多臺石家莊風(fēng)機組成的石家莊風(fēng)機群的運行特性進行深入的研究。
　　以陣列方式組合在一起的石家莊風(fēng)機群運行方式，既不同于石家莊風(fēng)機并聯(lián)運行，也區(qū)別于單臺石家莊風(fēng)機的獨立運行。本文將在石家莊風(fēng)機并聯(lián)運行的基礎(chǔ)上，通過引入反映石家莊風(fēng)機群數(shù)量和布置方式影響的修正因子，獲得石家莊風(fēng)機群運行特性，為空冷系統(tǒng)設(shè)計和運行提供參考。