在这个月BETVICTOR体育官网泵和系统专栏中，我们将研究如何模拟许多工业工厂中发现的大型传热系统平衡，以简化工厂操作。系统平衡确保每个热交换器都接收到系统正常运行所需的适当流量和压力。
在我职业生涯的早期，我曾在东北公用事业公司的Millstone发电站2单元担任启动和测试工程师。磨石2号是一个燃烧工程870兆瓦的核电站，比我在海军工作过的核电站要大得多。
我参与的首批运行前测试之一是为磨石2号机组平衡组件冷却水(CCW)系统。该系统有一个正常的运行模式，冷却水供应给反应堆舱室和辅助机械舱内的各种发热设备。该系统有核管理委员会(NRC)的许可要求，在反应堆发电和关闭时运行。此外，该系统被设计成在非正常(事故后)状态下自动向特定设备提供冷却水。
一旦CCW系统中的所有设备都经过测试，整个系统就会投入运行，然后进行平衡，使每个热交换器都能收到系统正常运行所需的设计流量和压力。在发生事故时，该系统还必须进行平衡，以防止非正常运行。
CCW系统很大，包括多个泵、热交换器、控制阀和覆盖大部分工厂的管道。BETVICTOR体育官网由于这是一个安全相关的系统，CCW平衡必须在核管理委员会颁发操作许可证之前完成，这将允许装载放射性燃料。测试计划大约需要10天，实际的工厂测试将在夜班和午夜轮班期间进行。测试需要大部分操作人员操作设备，一组测试工程师将平衡阀设置到规定的位置。将所有平衡阀置于规定位置后，收集装置试验数据进行进一步分析。
图1。组件冷却水(CCW)系统(作者提供）夜间测试的结果被汇编并发送给马里兰州盖瑟斯堡的柏克德电力公司，该公司是2号机组的A&E公司。他们的工程师审查了结果，以确定通过每个CCW热负荷的流速。根据测试结果，他们将生成一个新的表，其中包括每个平衡阀的调整位置，以达到设计的流量。
CCW系统是一个循环负载的网络，改变任何平衡阀的位置都会影响到所有负载的流量。每天晚上，我们都会将CCW系统中的平衡阀调整到新的位置，然后重新进行测试，汇总结果并将其提交给柏克德的工程师。
继续上述过程，直到系统达到平衡，通过每个热交换器的流量达到其设计值。这个测试花费了大约八天的时间，完成了许多不同的迭代。由于它需要在核管理委员会颁发核电站运营许可证之前完成，因此它受到了管理团队的最高程度的关注和审查。
快进
在为EBASCO服务启动和测试发电厂10年之后，我决定尝试一些新的东西。1982年，我成为Engineered Software的联合创始人之一。PIPE-FLO是我们第一个帮助模拟流体管道系统运行的程序。
随着时间的推移，更多的功能被添加到程序中，以允许模拟更大的流体管道系统。
在一次支持电话中，我们一家核电站的客户提到，他们正在用我们的管道模拟程序对他们工厂的CCW系统进行建模。他们需要满足nrc授权的核电站冷却水系统研究的需要。几个月后，我与我们核电站的客户进行了随访，询问了他们的CCW研究。他们提到他们对整个CCW系统进行了建模，并使用该软件可以有效地将系统研究结果传达给NRC。
兜兜转转
几年后，我主持了一个关于使用我们的模拟软件的培训班。其中一名学员是我在Millstone工作时一起工作的测试工程师。他在燃烧工程部门工作了10年，参与了许多核电站的CCW系统平衡工作。他是一家正在运营的核电站的首席工程师。
在课堂上，一位与会者问软件可以模拟的管道的最大数量是多少。我说没有程序限制，并要求与会者对他们建模的最大系统进行评论。我在Millstone的朋友提到，他为整个CCW系统创建了一个模型，以帮助平衡系统。
在分享了我们平衡Millstone CCW系统的共同经验后，他提到他使用该模型来平衡他目前工厂的CCW系统。在为管道系统模型输入数据后，他使用节流阀设置通过每个热交换器的流量。仿真计算了CCW系统中各节流阀之间的压差，以达到设计的流量。利用平衡阀供应商提供的信息，他计算出每个平衡阀的阀门位置。
我问他效果如何。他说，通过将每个回路的平衡阀设置到计算位置，他们只需改变一次，就能平衡整个系统，并在一天内完成整个系统。
结论
大多数工业过程都有多个管道系统，用于从操作设备中去除多余的热量，为HVAC系统提供冷冻水和液体循环加热，或使用伴热将流体加热到操作条件。这些系统中的每一个都需要平衡，以使每个负载满足其设计流量。如果系统是手工平衡的，那么必须执行多次迭代以使系统达到设计值。通常情况下，系统运行时，节流阀的开度比平衡系统所需的开度要大。这减少了平衡系统的需要，但它要求比实际需要更大的流量，这增加了系统的能源成本，降低了系统未来的容量。
通过对管道系统进行模拟，可以在第一次通过时计算出系统平衡阀的位置，极大地简化了平衡过程。