基于流道进流指标分析的大型泵站进水池优化调度研究

大型泵站多台机组共用进水池,不同机组运行组合时进水池内流态不一,泵站流道进口的水流条件也有所区别,较优的调度方案可避免较差的进流流态从而保证泵站机组运行的稳定性及效率。结合某大型泵站工程,建立进水明渠、箱涵、进水池及进水流道三维数学模型,并以流道进口断面流速均匀度和流速加权平均偏流角为进流指标函数对不同机组组合运行时的进水池内流态及流道进口进流条件进行研究。研究表明:不同开机组合时,泵站进流条件存在一定的区别,并主要体现在流速加权平均偏流角。在开启相同机组台数情况下,机组相邻运行较间隔运行更优,中间机组运行较2侧机组运行更优。根据全组合试验研究提出了不同机组运行数量时的较优组合方案。研究成果可供类似工程参考。     

动态规划,模拟技术在多级泵站优化调度中的应用

对于多机组的多级泵站,以总能耗最小为目标函数,用动态规划法确定每级泵站的机组最 开机组合,然后模拟了系统的运行,计算出各级泵站之间的优化水位组合。该方法应用于实践,取得了满意的结果。     

泵站变角变速组合优化运行算法

建立了泵站多机组叶片全调节与变频变速组合优化运行数学模型,提出了基于动态规划逐次逼近法的大系统分解-动态规划聚合求解方法.以泵站日提水耗电费用最小为目标、机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行子模型.该子模型以机组叶片安放角及机组转速为决策变量、机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划逐次逼近法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量、泵站提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.以某泵站运行为例,在满负荷、80％负荷、60％负荷下,各日均扬程下泵站多机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行较定角恒速运行平均单位提水费用分别节约5.80％,25.19％,32.20％.     

组合浮箱式移动泵站的设计与稳定性校核

为了满足水位变幅较大、现场安装环境差等一些特殊的防洪排涝需求，设计制作了组合浮箱式移动泵站，该形式移动泵站以上泵式潜水电泵为机组，小浮箱托浮，农用水带出水，刚性杆件和绳索固定。并校核了组合浮箱式移动泵站的稳定性，阐述了组合浮箱式移动泵站的性能，提出该形式移动泵站的应用。计算分析表明，采用11个小浮箱托浮，安全系数较高，浮箱前后沿都部分浸入水中，机组平衡稳定。采用10个小浮箱，机组平衡稳定，安全系数高，可以偏心安装，减小纵倾幅度。该组合浮箱式移动泵站已达到设计要求，拆装方便、运输便捷、稳定性好、可靠性高，具有一定的实用性和推广价值。     

装备封闭式吸水罐的泵站水力学特性

针对吉林省某高扬程调水泵站进行了CFD数值计算.在网格无关性检查的基础上,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对单泵运行、2台泵和3台泵同时运行的不同工况进行计算.从水力损失、流线图、流速分布均匀度和速度加权平均角度等方面对比分析了这些工况的水力损失和内部流场的差异.研究结果表明,边机组在吸水罐内没有正对喇叭管的旋涡,对应的吸水管内流线较为光顺,未发生“S”型扭曲.对于单泵或多泵组合运行,边机组和边机组组合运行时的流速分布均匀度和速度加权平均角度最高,比中间机组和中间机组组合运行时的分别平均高1.8%,5.602°.因此,装备封闭式吸水罐的泵站,中间机组的流态较边机组恶劣,而边机组的流态反而较好.这一结论与常规开敞式泵站恰好相反.针对这类泵站,若需要单泵或者是2台泵运行时,建议优先考虑1台边机组或2台边机组组合的运行方式.     

蒙开个地区河库连通工程泵站机组组合研究

蒙开个地区河库连通工程是滇南中心城市水资源优化配置、统一调度的重点工程，包含南洞一级泵站、南洞二级泵站和长桥海泵站，研究泵站机组优化组合有助于降低工程的运行成本。以泵站耗能最小为目标，构建了三座泵站的水泵机组优化组合模型，运用遗传算法（GA）、差分进化算法（DE/rand、DE/best）对模型进行求解，研究结果表明：DE/rand算法求解效果较好，搜索空间更大，稳定性强，适用于蒙开个地区河库连通工程泵站机组优化组合模型求解。最优运行过程会维持最少开机台数，当总流量位于开机临界点时，总功率会存在跳变。优化后的机组组合方式提高了泵站运行效率，降低了运行成本，可为蒙开个地区河库连通工程泵站经济运行提供参考。     

我国大型泵站机组增容改造的现状

在泵站更新改造中，利用已有的条件对机组进行增容改造，以提高泵站的排涝标准，这种做法确实起到了事半功倍的效果，因而各地都在推广和采用。根据这些年来泵站机组增容改造的经验，系统地阐述了下列问题：（1）泵站在什么情况下需要进行增容改造；（2）国内外泵站机组增容改造简况；（3）机组增容改造在技术上的主要措施；（4）关于大型同步电动机的变极调速；（5）泵站机组增容改造应注意的问题。其内容可供大型泵站机组增容改造时参考。     

基于动态规划法的单级泵站日经济运行优化模型

为合理选择泵站机组在不同工况下的组合方式,实现单级泵站的运行优化。通过分析水泵运行效率与水泵流量、扬程以及转速间的相互关系,确定水泵装置的工况点,构建单级泵站日经济优化运行模型,以泵站日运行总费用最低为目标,通过动态规划法从而求解单级泵站的日经济最优运行方案。选定南昌市九圩港提水泵站为研究对象,依据泵站已有的运行数据,在综合考虑泵站日运行分时电价、扬程及流量变化的基础上,将该泵站优化运行模型分为两层,第一层为泵站日经济优化运行模型,确定泵站在一日内运行费用的最小值;第二层为泵站运行效率优化模型,确定在不同时段内泵站效率最优运行方式。结果表明,当日总输水量一定时,分时电价是影响泵站日经济运行费用和不同时段机组流量分配的主要因素;以九圩港泵站的典型工况为例,优化后的泵站运行方案较优化前日单位运行费用降低了18%。该模型对实现单级泵站日经济优化运行具有一定指导意义。     

大中型泵站机组三维检修仿真培训系统开发

为实现泵站机组检修过程的三维可视化、加强对安装检修人员的技术指导和培训,依托江苏泰州引江河高港泵站,运用3ds Max软件对泵站厂房和机组进行分块建模,再结合VS2010,osg,QT,Premiere等软件,利用三维动画技术、虚拟装配技术、三维交互技术和虚拟现实技术,研发了大中型泵站机组检修过程的三维仿真培训系统,创建了机组检修模型库,实现了机组检修过程的多媒体演示功能、模拟训练功能和技能鉴定等功能,打造了大中型泵站机组拆装操作的全新仿真演练平台.该系统不仅提供了真实感强的三维演示动画,展现了灵活、准确的交互漫游环境,并且可以对学员的技能进行系统的鉴定,强化培训效果.该系统有效地解决了泵站检修人员培训的难题,为泵站的标准化检修提供了参考.     

大型锥齿轮传动贯流泵机组结构选

通过淮河入海水道芦杨泵站工程机组的结构选型，介绍了大型锥齿轮传动贯流式机组的水力模型、齿轮、轴承、密封、联轴器等的特点及选用方法，阐述了大型锥齿轮传动贯流式机组具有结构简单，安装、运行、维护方便及机组运行效率高等特点。大型锥齿轮传动贯流式机组可在南水北调泵站工程、农田排灌泵站工程及城市防洪泵站工程中借鉴、应用与推广。     

梯级引水工程水位优化调度模型研究

大型引水工程整个系统在进入稳态运行后,在各站的抽水流量或首级站进口水位发生变化的情况下及时做出运行决策,调整各梯级站间的水位,达到整个系统总能耗最小的目的。针对这一问题提出了大型引水工程各梯级站水位优化调度的数学模型,并对其解法进行探讨。     

考虑峰谷电价及清水池调节容积的取水泵站优化调度

取水泵站优化运行调度研究对泵站节能具有较好的指导意义。针对取水泵站的工作特点,以取水泵站日运行耗电费最小为目标,考虑峰谷电价及清水池调节容积对取水泵站日运行耗电费的影响,建立了含定速泵或双速泵的取水泵站优化运行调度数学模型,并利用基于动态规划法的求解策略对该数学模型进行了求解。最后通过实例计算结果表明：在原有泵型不变且同等满足供水要求的情况下,该取水泵站采用本文优化后的运行方案较目前实际的运行方案,可有效地实现充分利用清水池调节容积应对峰谷电价进行错峰运行,泵站运行耗电费可明显降低,这验证了本文所建立的优化调度数学模型是合理、有效的,对类似的取水泵站节能运行具有良好的指导意义。     

大型泵站运行优化方法及其应用

为了掌握适于求解具有多变量的大型泵站运行优化问题的现代优化方法,阐述了遗传算法（GA）、基本粒子群算法（PSO）与模拟退火粒子群算法（SA-PSO）的基本原理,分析了算法的异同点,从理论上得出PSO算法较GA算法更简单、更高效.以南水北调东线工程江都泵站系统为例,当泵装置扬程一定时,以各座泵站开机台数和水泵叶片角度为变量,运行费用最少为目标函数,并且满足总抽水流量、单机允许抽水流量以及开机台数等约束条件,建立运行方案优化数学模型,确定各座泵站开机台数、机组运行工况和日运行费用.分别采用遗传算法、基本粒子群算法和模拟退火粒子群算法求解,可行性规则处理约束条件,应用Matlab语言编制优化计算程序.结果表明：SA-PSO算法求解的泵站变角优化运行方案,较在设计角度运行的方案节省运行费用0.99%～4.22%,较GA,PSO算法最优解方案分别节省运行费用0.22%～2.80%和0.02%～0.40%;3种算法的运算时间分别为30,52,25 s.因此,SA-PSO算法较为适合于大型泵站运行优化问题的求解.     

灌排泵站优化规划设计的多因素模拟试验选优

把大系统模拟试验选优理论〔１,２〕应用至灌排泵站优化规划设计中来,从而提出了一整套泵站优化规划的单目标、多目标选优方法     

低扬程取水泵站节能技术与优化运行

取水泵站装置效率低、能耗大的主要原因是水泵选型和组合运行调度不合理。从泵站节能降耗和提高经济效益角度出发，结合实例，在阐述水泵节能改造技术基础上，建立了以满足供水量要求、能源单耗最小为目标的泵站节能优化运行数学模型。计算结果表明水泵节能技术与优化运行数学模型技术相结合，是泵站实现安全供水、节能降耗、降低供水成本的最有效途径。     

东深供水改造工程站用电系统的设计

东深供水改造工程站用电系统主要包括莲湖、旗岭、金湖泵站的内部用电路设备的供电系统。泵站用电采用380／220V中性点接地的三相四线制系统供电；为保证机组的安全稳定运行，对机组自用电的叶片调节机构油压装置采用双回路供电。选用站用电系统设备时应满足短路时的动、热稳定，开断电流，开关上、下级的选择性等要求。     

均匀分流干管增压泵节能分析

本文从能量消耗角度,分等水力坡降及等管径两种情况,分析了主干管均匀分流情况下采用一级集中供水泵站及加压泵站加压、增压泵增压三种情况下的能量消耗值,确定了能耗最省的加压泵站、增压泵的最佳位置计算式,并对三种情况的能耗值进行了比较讨论。     

南水北调东线泵站变速运行模式的适应性

以南水北调东线工程源头泵站江都四站为例,通过单机组优化运行（叶片全调节、变频变速）数学模型的求解、分析可知,在南水北调东线源头泵站扬程变幅（日均扬程7.8~3.8 m,潮差1.2 m）范围内,不管是否实行峰谷电价,泵站叶片全调节优化运行是较为合适的运行模式;变频变速运行仅在扬程低于5.0 m、非满负荷运行时优于叶片全调节;在满负荷工作时,泵站变频变速与定角恒速运行相比,变频变速优化运行带来的效益不足以抵消变频装置的耗损.同时,从泵装置运行的机理出发,证明了大型提水泵站只有在一次调水过程中的扬程变幅足够大时,变频变速优化运行才能产生效益的论点.该成果可为南水北调东线大型泵站的改造、优化运行提供理论依据.     

基于试验选优方法的多机组叶片全调节优化运行研究

针对淮安四站采用站内多机组叶片全调节日优化运行数学模型,以日耗电费用最少为目标函数,应用试验选优方法进行计算分析,研究同一时段内水泵各机组在叶片安放角相同时的优化运行效益。结果表明,考虑峰谷电价、不同负荷工作时,淮安四站站内多机组叶片全调节优化运行与定角恒速运行相比,单位费用及机组累计开机时长降低,且负荷越小,节省幅度越显著;泵站运行时基本上是高电价对应于小叶片角、少开机台数,反之亦然;此外,提出了一套不同日均扬程及提水负荷下泵站叶片全调节优化运行预案,该成果可为日均扬程变幅较小的大型泵站站内多机组叶片全调节优化运行提供参考,同时也为淮安站-淮阴站站间优化运行提供研究基础。