长距离输水泵站中空气罐进出口阻力系数对其水锤防护效果影响的研究

在长距离输水的泵站系统中,空气罐正在得到越来越广泛的应用,以往的输水项目中一般在泵房内设置空气罐以调节事故停泵产生的升压和负压,其效果比调压塔、空气阀等要显著一些.随着我国的调水项目越来越多,设置空气罐这种水锤防护方法的研究也在逐步深入展开.空气罐的特征参数对其水锤防护效果的影响很大,如水气比、预充压、进出口阻力系数等...     

空气罐参数对多驼峰输水系统水锤防护的影响研究

空气罐是长距离输水工程中常见的水锤防护措施,为探究影响其效果的多种因素,以特征线法为基础,结合某实际工程对输水管道进行水力过渡过程分析,建立9组不同的参数组合模型研究罐体的体积、罐内气液比和罐体高度直径比对水锤防护效果的影响,结果表明罐的水锤防护能力随体积和气液比的增大、高度直径比的减小而增强,从经济效益和安全角度出发得到罐的最优参数：体积50.49 m³,高度直径比0.5,气液比1.2。此外,通过12组不同的阀门关闭规律方案对比,发现合理设置末端阀门关闭时间不仅能够降低单向塔的尺寸,还能进一步改善空气罐防护受限处的水锤。     

空气阀型式对压力管道水锤防护的影响

针对目前空气阀在工程应用中的盲目性和随意性,对各种型式空气阀在有压管道中水锤防护进行数值模拟,为空气阀在实际工程应用中的选型提供理论依据.根据水锤理论,建立有压管道水力过渡过程数学模型.结合算例利用特征线法对各种空气阀在有压管道中的水锤防护效果进行数值计算.结果表明:管道凸起点安装传统空气阀可以减小负压,但是同时会引起较大正压;安装孔口面积比ε=0.05~0.20的空气阀组可以有效减小负压并降低正压,上浮压力系数ω接近1.0的防水锤型空气阀也可以起到减小负压,降低正压的作用.选择合理型式空气阀,并对空气阀的参数进行优化,可以显著降低管道内负压,并能防止水柱分离再弥合水锤现象发生.     

基于EFAST的空气罐水锤防护效果的全局敏感性分析

分析探讨长距离有压输水系统中立式空气罐的各参数变化对其水锤防护能力的影响.以某供水工程为例,采用扩展傅里叶幅度检验(EFAST)法,把事故停泵工况中的最大正压力、最低负压和水泵最大倒转转速作为空气罐水锤防护的结果,分析各参数基于基准值±50％变幅时,对空气罐水锤防护效果的全局敏感性.结果表明:空气罐影响最大水锤压力的主...     

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...     

山丘区自压输水管道水锤防护措施研究

【目的】避免山丘区自压输水管道因水锤而遭受破坏,保障管道的安全运行。【方法】针对山丘区地势起伏的自压输水管道中水锤现象正负压较大的特点,以陕西省千阳县一自压输水管道工程为例,依据水锤基本计算理论,采用倾斜直管和拟合等效短直管相结合的数值模拟方法,分别模拟各个驼峰断面设置进排气阀和末端控制阀门断面前设置超压泄压阀的防护效果,对计算模拟结果进行分析,确定水锤防护措施及具体位置。【结果】在无水锤防护措施的情况下,管道末端控制阀门快速关闭时管道内沿管线产生明显负压,最大负压水头达到-20.06 m,管道末端控制阀门断面处正压最大,正压水头达到87.58 m;合理设置水锤防护措施后,管线全程无负压,全程正压最大水头为70.88 m,未超过管道允许的最大压力。【结论】对于山丘区自压输水管道,采用进排气阀和超压泄压阀联合防护水锤的方法,可以有效缓解水锤现象的发生,保证管道内的压力在设计压力允许范围内。     

长距离输水泵站中空气罐参数敏感度分析及正交优化设计

为了探讨长距离输水泵站中空气罐的优化设计方法,以西北某长距离输水工程为例,以泵站水击最大正压水头和最小负压水头作为优化目标,以初始气体压力、高度直径比、连接管直径、进口阻力系数和出口阻力系数为优化变量,基于正交优化设计方法和KYPipe软件,采用极差分析法获得空气罐各参数对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响,同时对得到的结果进行排序,比较并找到最优参数组合.结果表明：初始气体压力、连接管直径和出口阻力系数等因素对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响程度较大,其中初始气体压力是最敏感的参数,对于最大正压水头和最小负压水头的影响程度最大;经过比较发现最优方案的参数组合为初始气体压力水头50 m、高度直径比4、连接管直径250 mm、进口阻力系数10、出口阻力系数5;相比原始方案,优化方案使泵站的水击最大正压水头降低4.98%、最小负压水头升高64.00%.     

空气罐与超压泄压阀联合水锤防护特性

提出了一种空气罐与超压泄压阀联合设置的停泵水锤防护方案,并基于瞬变流计算的特征线法建立了空气罐、液控蝶阀、超压泄压阀等边界条件的数学模型,模拟了停泵工况下系统的压力变化过程.结合工程实例,对比分析了空气罐单独防护、空气罐与两阶段关闭泵后液控蝶阀联合防护以及空气罐与超压泄压阀联合防护对停泵水锤的影响.在空气罐体型一定时,对超压泄压阀的启闭规律进行了敏感性分析.计算结果表明,空气罐与两阶段关闭泵后液控蝶阀联合防护方案对输水系统正负水锤防护均不利;而空气罐与超压泄压阀联合防护方案对输水系统正负水锤均有较好的防护效果,与空气罐单独防护方案相比,泵后高压管段最高压应力由1.343 MPa降至1.087 MPa,在满足承压标准1.2 MPa的基础上安全裕度提高了9.4%,空气罐体型也由200 m³缩减至160 m³.超压泄压阀应在5 s内开启至全开度,且开启后持续时间应接近1个相长.     

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.     

空气罐在高原山区复杂地形条件下高扬程泵站水锤防护中的应用

【目的】探讨空气罐在高原山区复杂地形条件下高扬程泵站水锤防护中的应用效果。【方法】本文结合云南省某供水工程,基于特征线法建立泵站系统计算模型,进行了多种工况下水力过渡过程仿真计算,对比分析了止回阀拒动无防护、止回阀与防水锤型空气阀联合防护、止回阀与设置在不同位置的空气罐联合防护等工况下水锤防护措施的效果,探讨空气罐对高原山区复杂地形条件下高扬程泵站负水锤防护效果。【结果】在管线后段设置空气罐与水泵出口速闭止回阀联合防护,可使事故停泵下水泵不倒转,沿线无负压,最高升压比1.2倍,满足《泵站设计规范》要求。【结论】在高原山区复杂地形条件下高扬程泵站中将空气罐设置在负水锤源头或较上游位置,可从根本上防护弥合水锤。     

悬浮管道水锤压力与振摆特性试验研究

悬浮管道由于管道淤堵或者管道阀门启闭会在管道中产生水锤效应并导致管道产生振摆现象,水锤压力和振摆幅度会受到管流流速、管道阀门关闭时间和管道长度富余度的影响.为了研究上述因素影响,开展了悬浮管道物理模型试验,试验过程中监测了管道水锤强度和振摆幅度.试验结果表明:阀门关闭时间越短,管道流量越大,悬浮管道水锤压力和振摆幅度则...     

PVC等径三通管道的水击特性分析

提出了三通管道输水时的5种典型工况,通过理论分析方法研究了等径三通输水管不同典型工况下的水击特性,得到了不同工况下的水击波传播规律;然后针对典型的水库-三通管-阀门的输水系统,采用特征线法计算验证,计算结果与理论分析的结果一致。研究表明,当两尾端阀门同时关闭时将产生较大的水头,在实际工程应采取相应的保护措施。     

空气阀在多水源高扬程供水工程中的水锤防护研究

【目的】研究多水源高扬程供水工程在断电停泵时的水力过渡特性及其水锤防护措施。【方法】基于一维瞬变流理论和特征线法,对空气阀采用自由气体空穴理论,建立供水系统整体数学模型。针对无防护措施下的断电工况过渡过程计算结果,选择在水泵出口侧和扬水管地面段末端设置快关式逆止阀,在供水管道局部高点设置空气阀的联合水锤防护措施,并进行了空气阀参数的敏感性分析。【结果】在未采取水锤防护措施时,在水泵出口侧发生较大压降且供水管道沿线最低内水压力严重超标。在采取合适的水锤防护措施后,在断电工况下,水泵无反转且泵后最小压力不低于-5m,泵后扬水管最小压力不低于-5m,供水主管最大压力不超过160m,最小压力不低于-5m。【结论】空气阀可对水泵出口侧和供水管道的负压起到很好的控制效果。     

超大型离心泵站过渡过程计算及水锤防护

中短距离的超大型离心泵并联泵站在我国灌溉系统中并不多见,但随着规模化农业的发展以及跨流域调水的需求,泵站大型化是一个发展趋势,针对国外一特大型灌溉泵站(8×8000 kW)在各种特征工况下的启停过渡过程进行了计算和分析,根据计算结果提出了防护措施及运行建议:对于最大高差的组合水位,如阀门拒动将导致主泵倒转超过1.3倍额...     

长距离高摩阻供水工程中的水锤计算与防护

针对广东省惠州大亚湾供水工程的特点，应用水锤理论进行长距离抽水系统的水锤计算及防护的研究，提出了相应的防护技术措施。计算结果表明，对于长距离输水系统，当以防负水锤为主时，采用不同形式的调压塔向管道补水是一种切实可行的办法，因而应充分考虑不同调压措施的混合运用，并对大容量调压塔的尺寸进行优化。     

长距离输水工程停泵水锤的空气罐与气阀防护比较研究

针对寒冷地区长距离输水管道户外设置水锤防护措施困难的特点,提出了空气罐方法的水锤防护措施,阐述了空气罐的工作原理,推导了空气罐和空气阀的边界条件的数学模型,并结合北方某工程实例,应用特征线法对采用空气阀和空气罐两种不同措施的防护效果进行数值模拟和比较分析,并且计算出管道出现汽化时气体体积变化。结果表明空气罐能有效消除空化体积抑制事故停泵后管道内剧烈的压力波动,是一种有效的水锤防护措施。     

太阳能智能节水灌溉系统抗水锤研究

根据太阳能智能节水灌溉系统工作原理,说明系统水锤现象形成的原因和作用机理,并利用修正后的水锤波速度公式计算了灌溉器阀芯O点的最大压力。此外,利用Bentley Hammer软件模拟优化前后系统水锤作用下阀芯O点的压力波动,并对其进行分析,得出采用安装水锤缓冲罐的方法可有效缓解系统水锤现象的结论。     

停泵水锤的简易算法

针对目前国内外使用广泛的各种水锤简易算法，进行归纳比较和对照，并结合工程实例，采用多种算法分析；最后对各种算法的优缺点和适用条件进行了比较，以便得出有效的计算方案。     

台山电厂循环水供水系统起动水锤分析

建立了水锤计算的基本方程及多种复杂边界条件下的数学模型，运用特征线法对广东台山电厂循环水供水系统起动工况进行了水锤分析，研究了不同运行方式最大起动水锤压力的变化情况，得出了泵阀的安全起动方案。