超驼峰工况下轴流泵站事故停泵防护方案寻优

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站超驼峰工况下事故停泵防护问题,基于瞬变流基本理论,以闸门总关闭时间、闸门快关行程和快关时间为决策变量,以最大倒转转速、最大倒流流量、最大水锤压力和最小水锤压力为评估目标,建立多目标水锤防护措施优化模型,并采用混沌-粒子群算法进行求解.研究表明,相对于标准粒子群算法,混沌粒子群算法粒子多样性强、寻优能力高、算法稳定性好,有效提升了两阶段关闸水锤防护效果;多次寻优结果表明两阶段关闸中,第一阶段关闸速度和关闸角度对倒转转速、倒流流量等指标影响较大,而关闸规律和闸门流量系数对最大水锤压力影响较大;当泵站最大超驼峰水位小于2 m时,采用“14 s快关行程66%,104 s慢关行程34%”的策略可以有效防护事故停泵水锤.     

长距离泵输水系统两阶段关闭蝶阀合理关阀程序研究

两阶段关闭蝶阀是水锤防护的重要措施之一,为了研究如何合理的确定两阶段关闭蝶阀的关阀程序,应用水锤基本理论和特征线法,结合某实际工程,对长距离有压输水管道系统在八种不同运行工况下的停泵水锤过程进行了计算,分别得到1080组两阶段关闭蝶阀的关阀程序在八种工况下管线的最小水锤压力、泵出口最大压力、倒转转速和超过额定转速的时间...     

超驼峰工况下轴流泵事故停泵特性分析

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站在超驼峰工况下的事故停泵问题,基于瞬变流理论建立其数学模型,以金口泵站为例分析快速闸门关闭速度、快速闸门预关开度以及静扬程等对事故停泵的影响。研究表明:超驼峰工况下停泵,随着关闸时间的增加,水泵最大水锤压力,倒流流量及倒转转速都逐渐增加;预关闸门的程度越大,水锤最大压力越小,最大倒流流量和最大倒转转速值也越小;静扬程越大,则水锤最大压力越大,最大倒流流量和最大倒转转速值也越大;采用"预关闸门70%,闸门按照120 s线性关闭"的方案可有效防止金口泵站超驼峰停泵时的水锤破坏。     

球型调节阀关阀水锤效应的试验研究与数值计算

针对工业生产中球型调节阀快速关闭时产生水锤的现象,采用试验方法和数值计算分析关阀速度对水锤冲击波形的影响.研究结果表明,随着阀门关闭,阀前压力先增加后降低,阀后压力先降低后增加,二者几乎同时达到峰值和谷值,并都伴有一定强度的随时间推移快速衰减的压力波动.关阀水锤效应对阀前管路的冲击更强,并且阀前正压力与阀后负压力会产生合力,对阀体结构造成更大的水锤冲击力.关阀时间从3 s增加到5 s,可降低水锤冲击力,同时会改变水锤冲击波形.基于经典水锤方程和特征线法,建立一套快速分析关阀瞬态性能和水锤冲击效应的数值计算方法.自主开发计算软件,数值结果与试验数据基本吻合,能够较好地预测关阀动态过程和管道水锤现象,为相关工程应用提供技术支撑.     

大型轴流泵站超驼峰运行过渡过程研究

基于刚性水锤和水泵全特性理论,建立数学模型并计算分析采用虹吸式出水流道的轴流泵过渡过程。启泵时,以最不利工况分析了出水闸门不同的开启时间对系统参数造成的影响;事故停机时,确定了极限超驼峰水位,并在此基础上,对闸门两阶段关闭过程进行了寻优。计算结果表明:为保证机组在启动过程中不发生超载,闸门的开启时间不应超过60 s;为确保泵站的安全运行,外江极限运行水位超过驼峰底部高程的值应小于1 m;在正常停机情况下,闸门10 s快关总行程的62.5%,90 s慢关余下的37.5%为最优关闭过程。     

长距离有压管道输水系统过渡特性研究

针对已运行的调蓄工程中大流量、长距离有压泵站输水管道在瞬变过程中阀门两段关闭的响应特性进行数值实验。选定管路中特征断面的最大、最小压力值,水泵流量倒流最大值和转速倒转最大值及持续时间作为观测指标,分别考虑阀门两段关闭时间和快关阀门角度变化,研究了观测指标的变化规律,得出最大负压主要由快关时间决定,而最大压力上升由慢关时间确定,并根据控制参数的特性可确定两阶段关阀控制"可行域"。研究结论可为泵站输水工程确定瞬变最优阀门控制规律提供指导。     

豹澥给水泵站水锤简易计算及其防护措施

以武汉市江夏区豹泵站作为典型实例 ,采用水锤简易计算方法 ,计算了给水泵站事故停泵时机组的飞逸特性和有逆止阀时管路的水锤压力 ,并对计算结果进行了分析 ,提出了相应的防护措施     

不同泵阀开启方式下水泵起动水锤计算分析

针对某循环水供水系统的特点,应用水锤基本理论和特征线方法,对泵出口阀不同开启方式对应的泵出口阀后起动水锤压力进行了比较分析,得出了较合理的泵阀开启方式.从计算结果看,最大起动水锤压力发生在泵吸水室最高水位对应的工况,本系统采用泵起动后再60 s开阀这种泵阀开启方式,无大的起动水锤问题.     

豹澥潞给水泵站水锤简易计算及其防护措施

以武汉市江夏区豹澥泵站作为典型实例，采用水锤简易计算方法，计算了给水泵站事故停泵时机组的飞逸特性和有逆止阀时管路的水锤压力，并对计算结果进行了分析，提出了相应的防护措施。     

空气罐及空气阀联合水锤防护的应用

【目的】探讨空气罐及空气阀联合水锤防护在长距离高扬程供水工程中的应用效果。【方法】本文结合某供水工程,建立了空气罐节点控制条件,空气阀边界条件,基于特征线法通过长距离输水工程水锤仿真计算软件HysimCity建立泵站以及泵后管道段的计算模型,进行了多种工况下水力过渡过程仿真计算,对比分析了无防护措施、有空气罐及空气阀联合防护对停泵水锤的影响,并进行了空气罐参数等的优选。【结果】采用空气罐和空气阀联合防护,对控制工况,水泵断电后,泵后压力始终大于0 m,空气罐最低水位超出空气罐底高程满足不低于1 m的要求;泵站1—泵站2管道沿程压力满足不低于-5 m,不超过200 m的要求。【结论】空气罐及空气阀联合防护对抑制正负水锤的影响是有利的,且联合防护效果良好。     

不同泵阀开启方式下水泵起动水锤

针对某循环水供水系统的特点，应用水锤基本理论和特征线方法，对泵出口阀不同开启方式对应的泵出口阀后起动水锤压力进行了比较分析，得出了较合理的泵阀开启方式。从计算结果看，最大起动水锤压力发生在泵吸水室最高水位对应的工况，本系统采用泵起动后再60s开阀这种泵阀开启方式，无大的起动水锤问题。     

长管道事故停泵水锤现场测试与信号分析

结合某泵站事故停泵现场测试数据,采用最大熵估计法分析压力、流量、转速等测试信号的时频特点,得出实测数据的主要污染是〉50 Hz的高频噪声.利用小波包理论,采用自适应阈值方法获得无污染的去噪信号,并与快速傅里叶变换（FFT）去噪结果比较,同时进一步分析去噪后的实测信号,验证水锤仿真计算准确度以及单向调压塔防护效果.结果表明：两种去噪结果虽然波形相似,但FFT去噪同时明显削弱了峰值点的有效信号,而利用小波包理论,能够有效去除噪声污染,使去噪后的信号与原始信号保持相似性;空气阀-调压塔水锤防护措施效果明显;采用水柱分离模型,能够较为准确预测管线中出现的水锤压力峰值、最大倒流流量及最大倒转转速,为系统安全评估提供依据,但对第一次压力峰值以后的多次气穴溃灭与水柱弥合过程的模拟,存在明显误差,有待于建立更准确的数学模型.     

供水管网气液两相流关阀水锤

为对管道内气液两相流时关阀水锤工况进行模拟研究,对给水管网内部气液两相同流的流态进行简化后采用自编C++语言水锤分析软件,以安徽省某县经开区给水工程树状管网为例,先建立末端关阀水锤的水锤计算模型,再对不同组合的末端关阀水锤进行模拟和分析计算.计算结果表明,气液两相流时,若给水管道产生末端关阀水锤,则水锤波会向临近的主干管及其他连接的支干管扩散.管网末端阀门全关的极端不利工况时,相较于不含气,含气率为10%的工况导致的末端关阀水锤振幅更大;含气率为10%的极端不利工况时,相较于部分关阀,管网末端阀门同时全关所产生的关阀水锤振幅更大,其关阀水锤的升压超过4.5倍的稳态压力,因此末端关阀水锤对给水工程危害极大.“无频动消锤控流控位阀+箱式双向调压塔+普通排气阀+恒速缓冲排气阀”的水锤防护措施对末端关阀水锤预防效果良好.     

压力波动预止阀关闭特性对泵站水锤的影响

为了获得压力波动预止阀在防护泵站水锤方面的水力性能,采用特征线法,通过构建水泵与压力波动预止阀的数学模型,以宁夏固原地区某高扬程泵站为例,详细分析了压力波动预止阀的5种关闭特性曲线对泵站水锤防护效果的影响.结果表明:压力波动预止阀在全开状态并选择针形阀曲线类型时达到最大外泄量;压力波动预止阀在关闭过程中,通过阀门流量的减少率接近于阀门开启面积的减少率.当压力波动预止阀选择为蝶阀类型的减速关闭曲线时,可使泵站出口压力波动最先达到稳定.同时,当压力波动预止阀的曲线类型由加速关闭曲线、常速关闭曲线至减速关闭曲线变化时,整个输水系统最高压力极值下降,而系统最低压力极值上升.因此,压力波动预止阀关闭特性选择为减速关闭曲线类型时,可防护的系统最高压力最小,最低压力最大,从而更有利于水锤防护.     

低扬程泵装置停泵过渡过程分析

针对大型低扬程泵站进出水流道较粗且较短的具体特点,忽略弹性水锤的影响,利用刚性水锤理论,并结合泵装置管路特性、泵机组的动力学特性和相似理论,建立事故停泵时泵的边界条件方程,得出大型低扬程泵站停泵过渡过程动态特性简易计算方法的数学模型和求解方法。通过具体计算实例与工程现场实测结果的比较,表明提出的计算模型是正确的。该数学模型对我国泵站工程设计和安全运行有一定参考价值。     

泵站加压与重力自流联合供水工程的停泵水锤防护

针对某首部泵站加压与重力自流相结合的长距离、高落差输水工程,基于瞬变流计算中常用的特征线法建立了全系统水力过渡过程数学模型,模拟了系统停泵水锤全过程.为了解决水泵机组掉电后管道中出现的负压问题,提出了在泵后采用空气罐的防护方案,并对空气罐参数进行优化设计,确定了较优的空气罐体型;于管道最高点处设置高位水池,水池后的重力流段采用减压阀与调节池串联的方式进行消能.停泵工况下为避免高位水池漏空,需要关闭各个减压阀.为了防止关阀产生的升压水锤超过管道承压标准从而发生爆管事故,同时考虑到各调节池水位波动的影响,选择不同关阀方案进行对比.计算结果表明,本工程空气罐较优体积为15 m³,停泵后减压阀采用120 s一段直线关闭.由于减压阀后设置调节池,相继关阀和同时关阀对结果影响较小.研究结论为同类供水工程的设计和安全运行提供了参考.     

长距离输水管线事故停泵水锤防护方法分析

在长距离输水管线中,尤以高扬程多起伏压力输水管道水锤防护难度最大,发生水锤事故最多。基于特征线法对实际长距离输水工程发生事故停泵后的水力过渡过程进行计算分析,分别对无防护措施、阀门关闭、空气阀、空气阀与调压塔组合作为管线水锤防护方法,模拟分析事故停泵管线水锤防护效果。结果表明,通过对液控蝶阀采取两阶段关闭规律,并将空气阀与调压塔联合使用,管线的正压与负压得到了很好的控制,机组的参数满足泵站设计规范,该文的研究成果期望对于类似工程的水锤防护具有参考价值和借鉴意义。     

压力波动预止阀对泵站水锤的影响

运用水锤理论及特征线法,结合某高扬程泵站工程,对压力波动预止阀在泵站水锤防护过程中的作用和有关工作参数设定方法进行了研究.通过计算压力波动预止阀在13种开启方式和10种关闭方式下的水力瞬变过程,发现压力波动预止阀能够有效防护系统最高压力,但在某些情况下也可能使系统最低压力进一步降低.压力波动预止阀低压开启时间、维持开启时间和关闭时间是影响水锤防护效果的关键参数,3个参数之间存在最佳组合,能够使输水管线最高压力控制在最低水平,最低压力下降程度最小.对于压力波动预止阀的开启过程,要求在事故停泵后第1个压力波峰到来之前完全开启;为了防止因外泄量过多导致系统最低压力进一步降低,建议维持开启时间要短.随着压力波动预止阀关闭时间的增长,系统最高压力不断降低,越有利于高压水锤的防护.研究结果对新建及现有的带有压力波动预止阀的高扬程泵站水锤防护,具有重要参考价值.     

多泵并串联复杂泵系统水锤分析及其控制

针对万家寨引黄工程长管道、高扬程、多级泵站串联、各泵站多台机组并联的复杂泵系统结构,采用特征线法,建立了边界条件的数学模型,计算分析了全部及部分机组事故停泵水锤过程,研究了采用两阶段关闭阀与调压塔配合进行水锤控制的可靠性问题,为工程设计提供了技术依据,为系统优化设计得出了有益的结论。     

枝状管网水力瞬变工况的试验与数值模拟

采用试验并结合特征线法(MOC)对带有一个分支管管网阀门关闭时产生的水锤压力及波动规律进行了研究,试验采用压力传感器监测水锤压力波动、角位移传感器测定阀门的关闭时间及关闭规律,结果表明:MOC方法能较好地预测管网阀门关闭产生的最大水锤压力值,管网监测点计算与试验值相对误差小于13％,但MOC方法计算所得压力波的衰减比较缓慢,而试验得到的压力波衰减很快,是由于在计算中使用的恒定流摩阻所致;在此基础上对5种阀门关闭方案产生的瞬变流动进行了数值计算,表明管路末端2个阀门同时关闭时管网中产生的水锤压力最大,在实际工程中应避免阀门同时关闭的操作;管网最大水锤压力随关阀时间的延长而减小,当阀门关闭时间一定时,采用曲线关闭规律产生的最大水锤压力比直线关闭规律产生的要小,而采用两阶段直线关闭规律产生的最大水锤压力压力小于线性关闭的,对于实际工况中的两阶段关闭应通过延长第一阶段关闭时间以减小最大水锤压力．