基于KY PIPE的管道输水工程停泵水锤分析及防护方案研究

当长距离有压输水工程因事故突然断电停泵时,易产生停泵水锤,危害输水系统的安全运行。为减轻停泵水锤对泵站等管道输水系统的危害,基于实际工程,使用KY PIPE 2022软件建立了相应的水锤计算模型,通过数值模拟探究输水系统停泵水锤水力过渡全过程,讨论了两阶段缓闭式止回阀不同关阀程序和气囊式空气罐不同布置方式对水锤防护效果的影响规律。结果表明,止回阀两阶段关阀程序优于线性关阀程序;对于管线前端负压较轻的输水工程,气囊式空气罐在管线中部串联布置相较于首尾布置有更好的经济性和可行性。气囊式空气罐、空气阀和两阶段缓闭式止回阀联合防护方案可有效抑制水泵倒转和水体倒流现象,有效控制管内最大正压和负压,使各项关键参数满足规范要求。     

长距离跨海管道供水工程的水锤防护研究

长距离、跨流域调水是重新分配水资源、缓解缺水地区水量需求的重要水利工程。针对长距离跨海管道供水工程,论证了常规水锤防护措施的适用性;基于特征线法建立跨海输水管道全线水锤计算模型,进行数值模拟研究,提出合理的防护措施,并结合实际供水工程加以验证。结果表明,管线长、扬程高、起伏大都是影响水力过渡过程的主要因素;常规的单一水锤防护措施,如空气阀、常规调压塔不能有效进行水锤防护。因此,考虑联合措施进行防护。实际工程应用表明增大泵组转动惯量并设置空气罐和单向补水塔时,防护效果最佳。     

泵后球阀兼作泄压阀的水锤防护研究

对于高扬程泵后设置空气罐防护的输水工程,水泵断电时输水系统的倒流动力往往很大。针对输水系统倒流动力过大而导致所需空气罐体积剧增的问题,提出了一种泵后球阀兼作泄压阀的水锤防护方案,建立了泵后球阀的数学模型,并分析了泵后球阀"先关后开再关"操作方案的可行性。结合实际长距离供水工程,对比分析了泵后球阀一段直线关闭、球阀两段折线关闭与泵后球阀"先关后开再关"操作方式的水锤防护效果,并对泵后球阀开启阶段的目标开度进行了敏感性分析。结果表明,泵后球阀采用"先关后开再关"的操作方式能够解决输水管道超压问题,有效减小所需空气罐的体积,但开阀阶段球阀的目标开度不宜过大。     

新疆某供水工程停泵水锤计算与防护措施选择

鉴于新疆某工业供水工程采用二级泵站输水时输水管线长、地形起伏大、泵站扬程高等问题,水锤计算与防护对工程安全运行具有重要意义。采用带插值的特征线法,分别计算泵站在各种可能的初始条件下水泵发生事故停泵后,水泵出现的最大飞逸转速及管线最大水锤压力,分析了各种水锤防护措施,提出对一级泵站设一座单向调压塔,管道沿线设7处普通空气阀,泵出口阀采用两阶段关闭;对二级泵站布置二座单向调压塔,管道沿线共设15处普通空气阀,泵出口阀两阶段关闭;就可以降低水泵最大飞逸转速及管道压力等级,并消除水柱分离现象。     

空气阀的水锤防护性能及其在联合防护中的应用

输水工程中空气阀通过进排气来控制管道内的压力,管道内出现复杂的气液两相流过渡过程,其最大进气量和排气完毕后的弥合水锤限制了空气阀在水锤防护中的应用。通过对空气阀动作过程的分析,确定空气阀设置点的初始压力、最大降压量及空气阀的排气速度对其防护性能影响最大。在特征线法基础上用工程算例对不同位置的空气阀的进排气情况进行了对比分析,证实空气阀可以作为水锤防护的辅助措施和其他防护措施联合使用,承担一定的消减水锤的任务,并通过将空气阀布置在管道的后部来提高空气阀在水锤防护中的可靠性。     

高扬程输水系统空气罐阻抗孔尺寸优化

针对高扬程输水系统空气罐阻抗孔的尺寸影响水锤防护效果的问题,基于瞬变流理论,建立空气罐数学模型,分析了水泵抽水断电情况下阻抗孔尺寸对管道系统的最大、最小压力、空气罐内涌浪及气室压力等因素的影响,提出合理的阻抗孔尺寸选取条件,并结合工程实例进行了验证。结果表明,过小的阻抗孔口会导致泵站抽水断电时空气罐补水能力不足,产生水击穿室;过大的阻抗孔口,则会导致空气罐内涌浪幅度过大,发生漏空或过低的气室压力,均无法满足供水管道水锤防护要求,可见空气罐阻抗孔最佳尺寸应结合工程管道布置与水锤防护要求共同拟定。     

多功能水泵控制阀对短距离高扬程输水管线水锤防护效果的模拟研究

为了降低输水管道水锤事故的危害程度,针对石家庄市某旅游区输水管网现状,采用HAMMER软件模拟两阶段线性缓闭多功能水泵控制阀时管道内的压力数据变化,优化多功能水泵控制阀的参数设定,研究了多功能水泵控制阀不同的缓闭方案对输水管道水锤现象的防护效果。结果表明,多功能水泵控制阀在第一阶段5s缓闭90%开度、第二阶段90s缓闭100%开度时,管道内最高水锤压力线平稳下降,最低水锤压力线明显提升,在管道末端最大负压值为-3.2m,满足管道工作要求,可见多功能水泵控制阀合理的缓闭能有效对水锤进行防护。     

气垫调压室联合单向塔的停泵水锤防护研究

针对某长距离、大流量、高扬程泵站加压供水工程,对事故停泵进行模拟。结合工程地形特征,提出采用气垫调压室和单向塔联合防护的方法,并结合管道压力控制要求,对泵后阀门关闭规律及调压室阻抗孔径进行敏感性分析。结果表明,气垫调压室可有效防护停泵水锤及泵后阀快速关闭产生的关阀水锤,单向塔解决了气垫调压室持续补水导致的局部高点低压问题,保护了高点管段安全。联合防护方案可显著减小气垫调压室体积,节约工程成本。另外,泵后阀关闭规律及气垫调压室阻抗孔面积对管道的水锤压力影响较大,关阀过快或阻抗孔口面积过大会导致管道正压超标;关阀过慢或阻抗孔口面积过小会导致管道出现较大负压,具体工程需结合过渡过程模拟进行优化,对于本工程,经过模拟优化,阻抗孔口直径取0.8 m,泵后阀采用5 s直线关闭,结果可满足调保计算要求。     

空气阀进排气流量系数对停泵水锤的敏感性研究

在长距离供水工程中,空气阀的进排气流量系数反映了空气的流通性和空气阀防护水锤的能力,而通常在对泵站水力过渡过程数值模拟的计算中将进排气流量系数取为定值。为了研究空气阀进排气流量系数对停泵水锤的影响,以某提黄灌溉工程为例,利用Visual Basic水锤计算软件模拟分析不同进排气流量系数组合下的停泵水锤值。结果表明,空气阀的进气流量系数越大,正压和负压绝对值越小,空气阀防护水锤的效果越好;排气流量系数太大或太小时,正压增大,适当偏小时水锤防护效果较好。     

长距离重力流输水系统水锤模拟及其防护研究

针对长距离重力流输水系统中的水锤防护问题,以山西省乡宁县县城重力流供水工程为背景,依据水锤计算的基本原理,建立水锤计算模型、末端调流调压阀边界条件及超压泄压阀边界条件,通过数值模拟计算,提出了重力流输水条件下的水锤防护新思路。根据输水管线的稳态运行情况,首先确定了输水管线在末端调流调压阀不同线性关闭方式下的水锤压力变化规律,得出阀门最优关闭时间为1 200s;其次,经优化计算,使用24个空气阀与2台超压泄压阀联合防护,可以确保工程安全运行。研究成果可为重力流工程设计提供参考。     

净化柴油机尾气NOx集成式SCR供系统开发给

介绍了SCR还原剂供给系统的结构及工作原理。将柴油机共轨系统理念引入SCR还原剂供给系统,设计了集成式SCR供给系统,实现了对泵、压力容器及管道等部件的集成。这就使得SCR系统还原剂供给压力平稳,减小了系统管道中压力的波动,使尿素溶液的供给更精确。设计了空气辅助式电磁尿素喷嘴,通过设置安装在喷嘴上高速电磁阀的脉宽和频率来控制喷射量,喷嘴雾化效果好,且工作可靠。系统利用压缩空气和喷嘴扫吹管道,在重力的作用下使添蓝溶液返回尿素罐,更加节能环保。     

供水管网中空气阀优选及水锤模拟

针对现阶段空气阀选型的随意性和盲目性,依据不同类型空气阀的工作原理及功能,给出了空气阀型式优选的方法。空气阀主要满足功能包括管道正常运行的微量排气量及其正常工作压力、水泵失电或爆管后由重力流产生负压的吸气量、管线初次充水的排气量、管线放空的吸气量、特殊情况下的防水锤要求。以吉县东城提黄灌溉二级站为例进行空气阀选型及水锤模拟,结果表明,采用蝶阀加空气阀联合防护,系统能安全运行。研究成果可为工程安全稳定运行及空气阀选型提供理论依据。     

直接空冷汽轮机主轴驱动给水泵方案探讨

随着节能减排技术的发展,给水泵配置方案的重要性日益显现。文章主要介绍了国外给水泵由汽轮机主轴直接驱动的方案,并分析对比该方案与目前国内所普遍采用的电机驱动及小汽机驱动方案的优缺点。探讨给水泵主轴驱动在大功率直接空冷机组中的应用方案,以供同类机组设计参考。     

国产200MW机组汽轮机润滑油延迟起压原因分析及对策

针对某电厂200MW机组汽轮机曾出现润滑油泵启动后母管压力不上升的现象，介绍了在该台机组实施的若干改进措施及油泵切换试验。开展有针对性的验证性试验，找出油泵内（包括其进口管道）窝集空气是导致油泵失效的根本原因。经研究分析，对系统进行了改造，将交、直流油泵压力表管阀门后备加装一条回主油箱的放空气管，实践表明是正确的。     

泵组隔振设计及实船测试研究

针对某科考船冷却水泵组开展泵组隔振设计。通过上下层隔振器选型及中间筏体结构设计,使系统的各阶模态频率在一定程度上低于主要扰动频率,同时使筏体的主要振动模态远离扰动频率。仿真计算和实船测试结果验证了该泵组隔振设计达到相应设计要求。     

Power characteristics of a new kind of air‐powered vehicle

Nowadays, hydropneumatic transformer (short for HP transformer) is widely used as the main part of the power system of air‐powered vehicles to pump pressurized hydraulic oil from compressed air with a lower pressure. In this paper, the power system of a new kind of air‐powered vehicle is built using HP transformer as the pneumatic pressure boosting structure and hydraulic motor as the power unit. To set a foundation for the optimization of the power system, the dynamic characteristics are analyzed by building the mathematic model and setting up the experimental station. What is more, the affection of several key structure parameters is researched. Through experimental and simulation study, it can be concluded that, firstly, the mathematical model is proved to be effective; secondly, increasing the area ratio of the pistons would improve the output power as well as reduce the system efficiency, and we choose 6 for a balanced choice; thirdly, the output power and the system efficiency will rise with a larger oil discharge orifice; lastly, the increasing pressure of the input air will raise the power and meanwhile decrease the efficiency. In this system, the efficiency will remain above 30%. This research can be referred to in the design of the power system of air‐powered vehicle and the study on the optimization of the dynamic characteristics. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Study on the decision-making of district cooling and heating systems by means of value engineering

A district cooling and heating (DCH) system can provide both cooling and heating for blocks of buildings in cold climate areas, however, different thermal source schemes of a DCH project always differ in their first cost, operating cost, maintenance cost, regulation performance, control performance, energy-saving and environment protection performance, etc. In order to evaluate various DCH thermal source schemes quantitatively, the paper firstly establishes an evaluation model based on value engineering theory. It then elaborates on how this model is applied in the first seawater source heat pump DCH project in China—Dalian Xinghai Bay project. The calculation results show that even though the scheme of seawater source heat pump system is not economical under commercial electricity price mainly because of its relatively high initial cost, yet it has the highest value coefficient under civil electricity price. This also implies that privileges of policy for renewable energy utilization system are necessary to help promote the energy-saving and environment-friendly scheme of seawater source heat pump system.