泵系统中调压塔水锤防护特性的研究

本文针对万家寨引黄入晋工程总干一、二级泵站采用的级间串联、站内多台机组并联的复杂泵系统，应用水锤理论和带插值的特征线法，建立了多条进出水管道交汇的水泵并联和调压塔边界条件的数学模型，分析了在各种不同运行组合情况下事故停泵水力过渡过程中调压塔的水锤防护特性，研究了水泵出口阀关闭程序对管道系统压力和调压塔水位变化的影响，提出了确定调压塔经济断面的方法，得出了对工程优化设计有实际意义的结论。     

大型泵站水锤防护措施选型研究

针对SJZ泵站流量大、扬程高、卧式泵组转动惯量小、输水管线长的特点,泵站突然失电,无防护情况下全管线负压严重。为满足水锤防护后任何工况最小压力均需大于+2 m要求,水锤防护难度很大。本文通过水泵出口不同止回阀—液控球阀、液控活塞阀、轴流式止回阀与管线中防护设置—单向调压塔、双向调压塔及空气罐等16种组合方案计算和比较,考虑水锤防护效果、防冻、占地面积及成本等多种因素,最终方案选用泵后轴流式止回阀、水锤消除罐和双向调压塔组合的水锤防护措施,有效的降低管道的水锤压力,各项指标均满足规范规定,达到了设计要求。     

单向调压塔水锤防护特性的研究

单向调压塔是一种用于防止管道系统中产生负压 ,导致水柱分离再弥合的水锤防护措施。结合九江第三水厂水源泵站长输水管道系统的实例 ,进行了水锤防护措施的分析 ,研究了单向调压塔水锤防护的特性。结合工程实际 ,提出了采用单向调压塔进行水锤防护的技术方案 ,组织了技术实施 ,进行了现场试验研究 ,取得了良好的水锤防护效果     

长距离输水工程停泵水锤防护措施研究

对于长距离输水工程,当发生事故停泵时,产生的停泵水锤会对管线造成破坏性影响。结合工程实例,利用Bentley Hammer水锤和瞬态分析软件对管线进行停泵水锤模拟计算。分别对无水锤防护措施和采用空气阀以及单向调压塔联合作用,并配合泵后液控止回蝶阀两阶段关闭的防护技术进行分析。对比不同水锤防护措施,在保证停泵水锤压力符合规范要求的情况下,为该工程提出科学、经济的水锤防护措施。同时,对于同类工程也具有一定的参考意义。     

高扬程泵站停泵水锤防护措施的比较与分析

高扬程泵站因流量大、扬程高,在事故工况时极易发生严重的断流弥合水锤。以水锤分析为基础,结合工程实例,并通过数值模拟对事故工况时高扬程泵站的水力过渡过程进行计算分析,结果表明:采用调压塔+空气阀+泵端液控蝶阀防护效果最佳,将单向调压塔装设在起伏管道的最高点可有效消除负压和降低停泵水锤带来的升压。     

有局部高点的长距离高扬程输水系统水锤防护研究

针对长距离高扬程输水系统管道高差大,沿线地形起伏点多,事故停泵后容易导致水柱分离现象发生,产生具有破坏性的断流弥合水锤的现象,阐述了单向调压塔和空气阀的工作原理,推导了单向调压塔和空气阀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、单向调压塔、单向调压塔与空气阀结合3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,空气阀容易在管道内形成气囊,导致气锤现象发生,单向调压塔水锤防护效果好,但作用范围有限,单向调压塔和空气阀相结合能有效消除水柱分离现象,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。     

某提灌泵站水锤计算与防护研究

某提灌泵站工程地形比较复杂、输水距离远、泵站扬程高，采取泵站水锤防护措施十分必要。以某提灌工程为例，分别计算两种工况下的水锤防护情况：(1)泵站无防护措施时发生泵站事故停泵的水锤分析；(2)采取增加空气阀装置的防护措施后发生泵站事故停泵时的水锤分析。结果表明，水泵在没有水锤保护措施时，管网压力变化范围很大；在增加空气阀之后，管网内压力的变化范围明显缩小很多，且都在正常工作压力范围内，有效地保护了水泵的安全运行。     

长距离多泵联合运行输水系统停泵水锤防护措施

运用水锤理论和特征线法,结合工程实例,对采用缓闭式蝶阀、空气阀和单向调压塔等防护措施的长距离多泵联合运行输水系统停泵水锤进行计算和分析,得到了管道沿程的水头包络线以及泵端性能参数相对值的变化曲线。计算结果表明,无防护措施下最小水锤水头较低,泵端性能参数变化较大;泵端蝶阀防护可以有效地控制泵端性能参数流量和转速变化幅度,但水头的变化出现了振荡,最小水锤水头值降低;采用空气阀+泵端蝶阀防护可以有效地增加最小水锤水头值,只在管道局部出现负压,但与泵端蝶阀防护相比性能参数变化有所增大;单向调压塔+泵端蝶阀对停泵水锤防护效果最为明显。为了减小单向调压塔数目,最终选择单向调压塔+空气阀+泵端蝶阀的组合作为最终的防护措施,与无防护措施相比,组合防护下整个管道不出现负压,泵端水头虽出现了振荡,但幅度不大,流量最大变化幅度下降0.15,转速最大变化幅度下降0.7,转矩振荡时间变短。     

真空吸气阀与单向调压塔在长距离多起伏管线中的水锤防护研究

为研究真空吸气阀与单向调压塔在长距离、高起伏、首尾落差不大的输水管线中水锤防护效果,本文建立了真空吸气阀及单向调压塔水锤防护设备模型,以特征线法对其进行求解,对比模拟分析事故停泵管线水锤防护效果,最终确定最优水锤防护方案。结果表明:管线波峰处采用真空阀与空气阀结合方案,水锤防护效果优于单向调压塔方案。长距离、高起伏、首尾落差不大的输水管线中可推广真空吸气阀作为水锤防护设备。     

单向调压塔防水锤特性的数值模拟与研究

本文针对三峡机场供水系统的特点，应用水锤基本理论和特征线方法，建立了带单向调压塔泵系统水力过渡过程数值模拟计算的数学模型，分析了各种不同运行组合情况下事故停泵水力过渡过程中单向调压塔的水锤防护特征，研究了水泵出口可控阀的关闭程序对管道系统压力和单向调压塔水位变化的影响，得出了对工程优化设计和运行有重要意义的结论。     

带连通阀的阻抗调压室水锤防护特性研究

在大流量输水工程中,水泵抽水断电后,管线往往会有较强的压力波动,易造成沿线水位压力较低。结合某大流量输水工程,建立了带连通阀的阻抗调压室数学模型,对比分析了简单调压室、阻抗调压室和带连通阀的阻抗调压室的水锤防护特性,验证了带连通阀的阻抗调压室的优越性,并研究了其连通阀关闭规律对调压室水锤防护特性的影响。研究表明：与简单调压室和阻抗调压室相比,带连通阀的阻抗调压室水锤防护效果更佳,可有效提高调压室最低水位和沿线最小压强,减小占地面积;水泵抽水运行断电后,连通阀须尽早关闭,且存在较优关闭速率。     

长距离有压输水工程泵站水锤的数值分析

综合考虑了长距离有压输水系统中的泵、泵后阀门、空气阀、调压井、异性串联管、下游水库等各种内、外边界条件,采用特征-差分方法,针对实际工程的泵站水锤问题,通过数值方法对事故停泵后重新启泵的时间间隔、输水系统管线糙率等要素进行了敏感性分析。结果表明,合理的启泵时间间隔有助于改善有压输水系统及其部件在水力过渡过程中的水动力特性,并缩减调压井尺寸及相应工程造价;管线糙率对水头损失和水锤波衰减存在影响,对全系统在水力过渡过程中的水动力特性影响较小。     

采用单向调压塔防止长输水管道水柱分离的研究

通过水锤防护的计算分析，提出了用单向调压塔防止“水柱分离”的技术方案，研制了经济实用的调压塔结构并组织了技术实施，取得了良好的水锤防护效果。现场试验结果与理论分析结果非常吻合，证明了本文采用的理论分析方法及提出的水锤防护措施是正确的。     

供水工程采用调压井初探

厦门供水工程输水高压管道总长39．5km，沿线地形复杂，管道起伏频繁。当泵组运行失电时，为防止负压对管道的破坏，在管道首都设置了调压井。计算表明，调压井可有效地防止负压产生，只要水泵出口阀采用缓慢关闭方式，管道将不会产生较大的正水锤，也不会引起水泵反转速飞逸破坏。     

制气式调压室在带有长尾水隧洞的水电站中的应用

制气式调压室与常规开敞式调压室相比在不影响其削减水锤压力能力的同时，能有效地减缓调压室内的水位波动。为研究制气式调压室的运行机制，运用空气动力学原理，结合管道水锤方程、调压室波动方程，建立了制气式调压室的仿真数学模型。以西南地区带有尾水调压室的某大型水电站为例进行制气式和常规开敞式两种调压室方案的比较计算，计算结果表明，采用制气式调压室可使蜗壳出口最低负压并没有显著变化的同时提高调压室的最低水位，从而减小工程量，节约投资。并由于采用制气式调压室后调压室内水位波动衰减加快，对系统的稳定运行更为有利。     

管线末端含虹吸断流结构的输水工程水锤防护

基于瞬变流计算的特征线法,建立真空破坏阀和单向调压塔数学模型,应用于管线末端含虹吸断流结构的输水工程。针对管线系统水锤防护问题,提出真空破坏阀单独防护、真空破坏阀和空气阀联合防护、真空破坏阀和单向塔联合防护等3种防护方案。结合管道压力控制要求,分析对比危险工况下水泵事故掉电时3种防护方案对管线系统水力过渡过程的影响。结果表明:针对管线末端含虹吸断流结构的输水工程,在真空破坏阀单独防护方案下,泵后部分管段压力降至汽化压力;在真空破坏阀和空气阀联合防护方案下,虽然管道压力没有降至汽化压力,但是不能满足空气阀防护下-5m最小压力控制标准要求;在真空破坏阀与单向塔联合防护方案下,单向塔防护范围内管线最小压力为0.55m,满足单向塔防护下管线不出现负压的控制标准要求,该方案有较好的水锤防护效果。研究结果可为管线末端含虹吸断流结构的输水工程水锤防护提供参考。     

特殊工况下抽水蓄能电站系统参数过渡过程分析

在抽水蓄能电站水力过渡过程数值模拟中,由于水泵-水轮机全特性曲线所具有的特殊性,使得尾水管进口最小压力在机组相继甩负荷工况下会大幅度降低,且时常会成为控制值。以一维刚性水锤及弹性水锤的特征线方法(MOC)为理论基础,结合某"一洞两机"布置形式的抽水蓄能电站工程实例,对该电站相继甩负荷工况下引水隧洞洞径及尾水岔管相对位置对过渡过程的影响进行了数值模拟。结果表明:在设置尾水调压室的情况下,拟通过改变引水隧洞洞径来调节尾水进口最小压力的措施是不经济的,引水隧洞的面积只需使其中的水流能够保持经济流速即可;在满足工程布置的前提下,应尽量减小尾水支管的长度,以保证输水发电系统的安全运行。     

调压室阻抗孔尺寸选择的研究

为了更深入研究阻抗式调压室阻抗孔尺寸与压力引水道断面尺寸的比值关系对调节保证计算结果的影响,采用非恒定流计算特征线法,以3条引水支管共用阻抗式调压室的工程实例为研究对象,进行了水电站压力引水系统仿真计算研究。通过对调压室涌浪水位、机组最大转速升高率和蜗壳末端最大水锤相对升压值计算成果的分析,得出调节保证计算参数均满足设计规范要求的前提下,阻抗式调压室阻抗孔面积与压力引水道断面面积比值的合理取值范围为28%~46%。该结论对指导类似工程建设具有一定的实际意义。     

长距离输水管线中空气阀和单向调压搭联合作用的水锤防护研究

在长距离输水管线中,当事故停泵时,管路会产生负压,甚至出现汽化和液注分离,如果不采取合理的防护措施会导致管线的破坏。根据气液两相水锤计算模型,结合某长距离输水工程水力过渡过程数值模拟计算,利用空气阀和单向调压塔联合作用,并配合泵后阀门2阶段关闭的防护技术,有效地控制了管线的水锤压力。