大落差重力输水工程关阀控制对水锤防护效果

为了解决我国某城市输水工程因管线长、落差大而发生水锤破坏的问题,通过不同防护设备性能比较,结合水力瞬变计算和水锤方案比选最后得到合理的水锤防护方案。结果表明,在长距离大落差重力流输水工程中,以空气阀为基础防护措施,合理设置超压泄压阀动作值和管道末端控制阀关阀时间可有效保证管道运行安全。在关阀时间过长的输水工程采用分阶段关阀可在满足水锤防护规范前提下,有效节省关阀时间,利于操作管理。     

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。     

有压输水系统停泵水锤数值模拟及其防护研究

结合山西中部某引黄工程,采用流体力学的基本原理和特征线法,在泵出口安装两阶段关闭蝶阀和沿管线布设空气阀联合防护措施下,针对输水系统事故停泵引起的水锤问题进行水力过渡分析和计算,得出管线沿程水锤压力和泵出口断面压力变化过程线。结果表明,泵出口安装两阶段关闭蝶阀对高扬程、长距离管道的水锤防护效果较明显,合理控制快慢关时间及角度能有效降低水击压力、机组倒转和倒泄流量。通过调整空气阀的布设位置、口径及进出流量系数,得出在空气阀流入流量系数为0.975、流出流量系数为0.650、口径为450 mm下的水力过渡过程,管路中最大负压水头控制在-1.6 m以内。可见,沿管线合理布置空气阀能有效降低管道负压。     

重力流输水管道水锤防护分析及优化设计

为了解决某重力流输水管道工程因末端阀门关闭不当而发生水锤破坏的问题,通过末端阀门不同关闭时间的比较,结合测压管水头和沿程管道压力包络线分析最后得到合理的水锤防护方案。结果表明,通过在管线上布置液位流量控制阀、快速泄压阀、组合式空气阀及管线末端阀门关闭时间的控制,有利于保证管道的运行安全。     

重力流输水管道关阀水锤仿真计算与防护

文章以保德县引黄灌溉工程为例,对引水管线重力流水锤计算工况及参数确定的基础上,进行了重力流输水管道引水阀关闭水锤的仿真计算。为此,设计单位提出了采用蝶阀的技术方案。此外,为有效消除重力流输水管道引水阀关闭水锤,还必须加强排气阀、蝶阀的设备选型以及水柱分离的防护。     

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。     

长距离供水工程空气阀设置理论分析

空气阀作为长距离有压供水工程重要的水锤防护措施，其合理布置涉及到工程运行安全。本文以水锤分析为基础，在满足管道最大允许负压设计标准的前提下，构建了空气阀布置的理论分析和数值优化框架，明确了不同空气阀设置位置、间距、数量与管道布置的关系，提出了不同工况下长距离供水管线中设置空气阀应满足的通用准则与相关公式，同时结合工程实例，通过数值仿真进行了空气阀布置方案的优化，为长距离供水管道中空气阀的合理布置提供了科学依据。     

含重力流支线的泵站加压供水系统水锤防护

针对含重力流支线的长距离泵站加压供水系统的水锤防护问题,以我国东北某大型供水工程为典型示例, 开展水力过渡过程仿真。基于特征线法建立水力系统数学模型,分析无防护事故停泵的极端工况下水泵特性参 数变化及干线管道沿线压力分布。通过理论分析,提出重力流支线末端调流阀在相继关阀工况下引起的水锤波 在某同一位置发生干涉相长时可产生最大水锤升压。对比调流阀相继关阀工况与同时关阀工况,相继关阀工况 所得最大水锤升压比传统认为引起最大水锤升压的同步关阀工况高 4.4%。给出相继关阀工况下各阀门具体是在 何时开始相继动作的计算式,可为含重力流支线输水系统的水锤防护措施的校核提供理论依据。通过优化干线 泵后阀关闭规律和空气阀布设方案的联合防护措施,有效缓解水泵断电过程中的水力不稳定特性,降低机组最大 反转转速 94.95%,同时有效降低输水干线水锤正压极值 33.82%、负压极值 89.24%,水锤防护效果显著。本研究为 含重力流支线的长距离泵站加压供水系统的水锤及其防护提供理论支撑和实践参考。     

HysimCity软件在长距离输水工程水锤防护仿真分析中的应用

结合某长距离压力输水工程设计工作实践,采用我国自主研发的水锤防护仿真计算软件Hysim City对其进行水锤防护计算分析,并提出了泵后阀及管道出口阀采用分段关闭和管线沿线布设复合式空气阀联合进行的水锤防护措施,证明该防护措施的有效性。     

长距离加压和有压重力输水管道水锤防护分析比较

对调水工程的2种输水管道进行水力过渡过程计算，对比分析长距离加压输水系统和长距离有压重力输水系统的水锤防护措施。分析计算结果可知，长距离加压输水系统产生的最大正压多发生在水泵出口处，而负压多发生在管线连续爬坡处，通过泵后止回阀、空气罐、单向稳压塔、双向稳压塔、空气阀、水击泄放阀等以及组合方式可以进行有效防护；长距离有压重力输水系统水锤防护措施分主动防护和被动防护，主动防护要点为在各种工况下保持水流的平稳流态，被动防护为在末端设置水击泄放阀。     

调节阀在长距离输水工程消能调流中的应用

结合北京市已建的长距离重力输水工程,介绍了调节阀的设计选用情况,论述了设置消能调流设施可有效防护水锤保障输水管路安全,并对管道工作压力进行合理分段,分析了常规措施与采用调节阀消能调流的优缺点,阐述了调节阀的应用现状和选用技术要求。采用特征线法进行数学模拟计算,通过计算分析结果表明,调节阀可方便地调减流量,消减富余水头防护水锤并节约投资。     

安装有空气阀的输水管路系统空管充水过程瞬态分析

在输水管路系统中,空气阀在预防水柱分离及再弥合水锤方面发挥着关键作用。现有空气阀的应用研究多集中于满管流状态,但对于空管充水阶段空气阀的水锤防护研究较少。为此,本文建立了空管充水过程中空气阀的数学模型,提出了一种基于改进牛顿迭代法和直接求解法相结合的求解空气阀模型的计算方法,分析了进气阀、普通进排气阀和进气微排阀3种类型的空气阀在曲折管线空管充水过程中的水锤防护效果。定量分析表明,为预防空管充水过程中出现的水柱分离及再弥合高压水锤,选择大口径进气,微量排气的空气阀最为合适。该研究对安装有空气阀的输水管路系统的空管充水瞬态分析具有一定的参考价值。     

液控蝶阀和超压泄压阀对水锤联合防护效果分析

以山西省长治市庄头泵站为例,针对供水工程倒虹吸管段出现的水锤压力过大的情况,采用数值模拟的方法,分别模拟了两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤、超压泄压阀单独防护水锤与液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的压力管路情况。对比分析了3种防护措施下的管路技术指标。分析结果表明:两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤与超压泄压阀单独防护水锤的效果均不明显,管路最大水锤压力仍不满足规范要求;而采取液控蝶阀和超压泄压阀的联合防护措施,能够有效地降低水锤压力,保证供水工程的安全运行。提出的液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的方法,可以为庄头泵站的安全运行提供技术支持,同时,也可为其他类似泵站的水锤防护提供参考。     

某煤矸石电厂供水工程水锤防护研究

水锤是影响长距离压力输水工程安全运行的一个重要因素,针对长距离输水工程特点,采用水锤计算的特征线法,对某煤矸石电厂供水工程的水锤防护措施进行了分析。提出了水泵出口两阶段关闭蝶阀,空气阀组和活塞阀水锤防护措施,优化了蝶阀和活塞阀的关阀过程和空气阀组进、排气过流面积。结果表明:采用提出的水锤防护措施能有效的免除工程停泵水锤。     

阀门关闭速度对TVD格式数值模拟水击影响分析

采用总变差减小（TVD）格式模拟了一维有压管道水击过程,对管道中阀门突然关闭和缓慢关闭引起的水击压强进行了数值计算。通过改变阀门关闭速度,分析TVD格式对水击数值模拟精度的影响。结果表明,与传统经典差分二阶MC格式相比,阀门关闭速度越快,TVD格式捕捉激波间断的能力越强,模拟水击波效果越好;当阀门关闭速度缓慢到一定程度,TVD格式与MC计算方法所得结果基本吻合,与解析解最大误差不超过2%。说明TVD格式是数值模拟水击现象行之有效的方法之一。     

空气阀在长距离供水工程水锤防护中的作用

在长距离供水工程中,空气阀是重要的水锤防护措施。以水锤分析为基础,构建了空气阀的数学模型,并结合工程实例,通过数值模拟仿真对空气阀在事故停泵工况下的水力过渡过程进行了计算分析。结果表明:合理设置空气阀,可有效控制沿线负压在管道承受标准之内,保证长距离供水工程的安全稳定运行。     

空气阀口径和型式对压力管线水锤防护的影响

通过ＫＹＰｉｐｅ２０１０水锤分析软件,对空气阀口径和型式的变化进行了分析研究。结果表明:变化剧烈的凸点驼峰位置组合式空气阀的口径调整对整个管线的压力影响非常大,随着空气阀的孔径减小（ＤＮ２００变为ＤＮ１００）,进气量会随之减小,且最大瞬变正压随之减小,但在高点驼峰处的负压有所增大,减小负压的效果一般;在同等口径下（ＤＮ２００）,将组合式空气阀调整为三阶段缓闭型防水锤空气阀,全线的最大瞬时正压水头大幅度降低,水锤防护效果大幅度改进,且全线最小瞬变压力水头为０ｍ,消除了负压;不同空气阀型式消除负压的作用是不同的。     

李家河水库压力输水管道水锤防护分析与研究

水锤防护是长距离压力输水工程安全的关键问题,采用特征线法对李家河水库压力输水系统进行水力过渡过程计算;分析了在相同历时关闭和开启管道末端阀和中间阀的水锤升压降压幅度变化,提出了操作管道中间阀门是水锤防护措施最优方案,为设计提供依据。     

长距离输水工程弥合水锤防护措施研究

为选择合适的弥合水锤防护措施,针对长距离重力有压力流输水的特点,建立了水力暂态条件下空气阀数学模型,并采用Bentley Haestad Hammer软件对某长距离输水工程进行了弥合水锤模拟计算。计算结果表明：不设空气阀、布设复合式进排气阀与布设防水锤空气阀3种工况下瞬态升压分别为157.0,200.6 mH2O及40.0 mH2O,对应升压比分别为3.75,5.62及1.93;不设空气阀与布设复合式进排气阀条件下均发生了弥合水锤,最大空腔体积分别为350 L和775 L,而布设防水锤空气阀可有效避免弥合水锤;3种工况条件下只有防水锤空气阀升压最低,最大水锤升压较不设空气阀条件下降74.5%,且整体波动最为缓和。通过对3种工况条件下空气阀进排气体积及压力变化情况进行比较分析,可知工况2与工况3空气阀组进排气量差值为2 198~5 558 L,最小压力相差-0.05 ~0.01 MPa,最大压力相差0.38 ~0.89 MPa;工况2空气阀在管线末端检修阀关阀过程中发生了剧烈的进排气体积变化,叠加了关阀水锤,而工况3空气阀在整个计算过程中进排气体积变化较为缓和,气体体积流量及水压峰值得到了有效控制,可以认为防水锤型空气阀是弥合水锤的有效防护措施。     

长距离供水工程空气阀设置理论分析

空气阀作为长距离有压供水工程重要的水锤防护措施,其合理布置涉及到工程运行安全。本文以水锤分析为基础,在满足管道最大允许负压设计标准的前提下,构建了空气阀布置的理论分析和数值优化框架,明确了空气阀设置位置、间距、数量与管道布置的关系,提出了不同工况下长距离供水管线中设置空气阀应满足的通用准则与相关公式。文中还结合某工程实...