大型供水泵站泵阀启闭方式优化

由于离心泵的工作原理和特性,其泵组运行启闭方式一般为电机直接启动,水泵闭阀启动,关阀停泵,该方式对机组及配套水力机械设备产生较大振动。根据某大型泵站离心泵组运行实际情况,对该泵组启动方式进行优化,减轻了振动现象。     

泵后两阶段关闭阀门关阀时间及关度的分析确定

《泵站设计规范》(GB50265-2010)规定,高扬程、长压力管道的泵站,工作阀门宜选用两阶段关闭的液压操作阀。两阶段关闭阀门是削减水锤、保护水泵的重要水力部件,关阀时间及关度是关系到削减水锤效果的重要参数,然而其确定方法规范及各文献鲜有涉及。文章通过工程实例,对某泵站的停泵水锤进行分析计算,从而确定泵后阀门的关阀时间及关度。     

压力流输水系统中缓闭式液控蝶阀关闭规律研究

对于长距离、高扬程压力流输水系统,一旦发生停泵水锤,将对输水系统产生严重危害.在泵出口设置缓闭式液控蝶阀并以适当的方式关阀是一种简单有效的水锤防护措施.本文结合实际工程,通过特征线法求解水锤基本方程,比较不同关阀方式下管路沿程压力变化、泵站出口断面压力变化及水泵转速变化,提出合适的关阀方式.研究成果可为停泵水锤防护措施的设置提供参考.     

阀门小开度停泵方式防止水锤的实践总结

以绍兴市小舜江输水工程为例,从水力振动和防止水锤两方面进行考虑,研究了小开度停泵方式阀门最佳角度选择,最终选择符合实际的关阀角度。     

超大型蜗壳式离心泵站启停过程水锤防护研究

超大型蜗壳式离心泵站与常规离心泵站相比,其设备和管道规模有很大不同,如出水流道常布置虹吸管及真空破坏阀以满足快速断流,其水锤防护措施需要特别关注.以国外某供水泵站为例,研究水泵依次启动和停机时的水锤现象,分析其水力过渡过程的特点,提出超大型蜗壳式离心泵站的安全启停操作流程.首先,泵站机组一般逐台依次启动,并采用满管启动方式以防启动水锤,启动成功后应尽快打开蝶阀以避免泵后超压;其次,多台机组正常停机或事故停机时,均需采用两阶段关阀保护,但不宜同时启用真空破坏阀联合防护,保持驼峰一定负压反而会降低倒转转速,且流道不会发生水柱分离;最危险工况是机组同时停泵且只有一台蝶阀拒动的情况,此时只能启用真空破坏阀快速断流,以防该机组在停泵压力驱动下飞逸转速超过上限.     

毕大供水泵站事故停泵水锤模拟分析与防护

为确定毕大供水系统事故停泵水锤的合理防护措施,确保泵站运行安全。根据夹岩水库最低运行水位至最高运行水位有18m变幅特征,基于某软件建立水力过渡过程仿真模型。通过模拟计算,确定出口两阶段阀门慢关和快关的最优关闭规律组合,并获得3种不同组合工况条件下泵出口阀后点压力和泵进口阀前点的水锤压力。计算结果表明:建立的仿真数学模型合理可靠,两阶段关闭水击泄压阀和空气双动式防水锤空气阀的联合防护措施效果明显,为管道和泵站的水锤防护设计提供详细数据依据。     

参数的不确定性对停泵水锤的影响分析

停泵水锤是危害长距离泵输水系统运行安全的主要因素之一。以水锤分析的特征线法为基础,采用MATLAB语言编程的方法,对某输水工程四级泵站的水力过渡过程进行了分析,提出采用两阶段关闭蝶阀和空气阀组联合水锤防护措施。主要得出在两阶段关闭蝶阀的快关时间主要影响泵的最大倒转速度。两阶段关闭蝶阀的快关角度主要影响水锤升压、泵的最大倒转速度和倒流水量。两阶段关闭蝶阀的慢关时间主要影响泵的最大倒转速度和倒流水量。     

梯级泵站事故停泵水力过渡过程研究

为了在发生事故停泵时确保梯级泵站及管线的安全,有必要对梯级泵站事故停泵水力过渡过程进行分析,进而提出合理的防护措施。基于特征线法,对梯级泵站事故停泵水力过渡过程进行模拟分析,针对单级或多级泵站事故停泵时存在的水柱分离、机组倒转速过大、调节池漫顶或吸干等问题,提出了对应的防护措施。以某三级泵站输水工程(输水管路长29.7 km,总扬程178 m,设计输水流量30万m~3/d,管径1 600 mm)进行了实例分析,结果表明:在沿程管路局部高点设置38座空气阀,并采取合理的两阶段关闭泵后阀操作,可以避免三级泵站同时事故停泵时管路产生水柱分离及机组过大倒转速;单级泵站事故停泵时以合理的顺序和响应时间关闭剩余泵站、两级泵站事故停泵时采取合理的停泵响应时间,可有效避免调节池吸干或漫顶;梯级泵站级间调节池的尺寸选取应综合考虑事故停泵时的响应时间、管道设计压力等因素,尺寸并非越大越好。工程条件允许时,建议采取开敞式调节池或在调节池侧壁设置溢流孔,以避免漫顶。     

泵站压力管道的水锤研究

泵站停泵水锤是最具危害的一种现象,会使管道爆裂进而导致工厂停工等。因此,在泵站的设计中对于水锤的设计一直都较为重视。本文以某泵站工程为案例,首先论述了管材的选择过程;然后进行了水锤计算分析,从关阀模式选择、空气罐优化、空气阀的优化设计等来说明水锤的防护设计;最后总结了泵站压力管道水锤防护的几种措施。本文的研究内容对于提高泵站压力管道的防护具有重要的参考价值。     

大型高扬程抽水站事故停泵水锤防护措施——两阶段关闭蝶阀

为解决我省抽黄灌溉工程大型高扬程泵站事故停泵时，可能发生的主机飞车事故和水锤升压问题，参考国外资料分析研完阀门在事故停泵过程中不同关闭方式下的水锤现象，提出采用分段式关闭的蝶阀方案(简称缓闭阀)，使蝶阀从事故失电开始到水泵工况结束，先快关60度～70度，剩余开度则在较长时段缓慢关闭。这样电机反转速较小，而阀后水锤升压也相应降低，既防止了主机可能发生的飞车事故，又大大削减了水锤升压。     

大跨斜拉输水管桥水锤冲击响应研究

大跨斜拉输水管桥管道内水锤效应往往对桥梁结构安全产生重要影响。建立了某斜拉输水管桥有限元模型,对比分析水-管-桥结构的动力特性,进行了管-桥共振复核。通过特征线法求解水锤基本方程,计算了输水工况转换过程中不同阀门关闭历时产生的水锤压力,分析了水锤冲击作用下管桥主要构件的动力响应,对比研究了水锤荷载不同加载方式及不同关阀历时对管桥构件响应的影响规律。结果表明：管道空管及充水满管情况下的自振频率与桥梁结构的固有频率错开度较大,二者没有发生共振的可能;非均匀加载方式使得管桥各构件动力响应相对均匀加载显著增大,位移和应力的增幅大都超过50%,但不会引起构件的失稳或破坏;随着阀门关闭历时的增加,水锤冲击作用减弱,管桥主要构件的动力响应降低,钢桁梁组件中K型支撑杆、横梁、腹杆的响应下降幅度相对较大,桥塔的响应下降幅度较小。     

长距离泵输水系统事故停泵水锤数值模拟研究

为了确定输水系统事故停泵水锤的合理防护措施,根据辛安泵站长距离高扬程的工程特点,建立水锤数学模型。通过模拟计算,确定了两阶段阀门的最优关闭规律,并将水泵出口设置两阶段关闭蝶阀、无关闭阀、蝶阀和空气阀联合防护3种不同条件下停泵水锤水力瞬态过程计算结果进行对比分析。结果表明：所建立的数学模型合理,蝶NN空气阀联合防护措施效果明显,为管道和泵站的设计提供依据。     

三峡船闸末级泄水阀门振动水弹性模型研究

 三峡船闸末级泄水阀门下接1 350 m涵管,用全水弹性模型对其振动问题开展了试验研究,采用模态分析方法确定了阀门结构的自振频率和振型,在流激振动试验中模拟了阀门正常运行工况和多种事故关门工况,测量了阀门振动加速度、脉动压力、吊杆应力。研究结果表明：在2 min匀速开门或匀速关门正常工况,阀门振动加速度均方根值一般小于5.0cm/s2,仅在小于0.1开度时达到25.37cm/s2;双边4 min事故关门中阀门振动加速度均方根值达22.57 cm/s2;单边事故关门,阀门振动比双边事故关门时的值大1倍左右,关门速度越快,振动越大。由于设计的动水关门速度较慢和检修门井的调压作用,阀门在试验条件下事故关门未发生有害水击现象,与同类阀门比较,该阀门的振动不会危害其安全运行。     

气垫调压室与减压阀联合防护下的减压阀优化

以刚性水锤的状态空间法和弹性水锤的特征线方法为理论基础,针对气垫调压室与减压阀联合防护下减压阀对气垫调压室和机组参数的影响问题开展数值模拟。以某运行中的水电站为例,对其输水系统中不同减压阀的参数实施相关优化,在对优化结果进行分析、研究的基础上,通过总结得出了减压阀阀径的选取原则,即阀径不宜过大,也不宜过小;最优减压阀直径应当能保证机组导叶在关闭时产生的蜗壳末端最大压力近似地等于减压阀在关阀时所产生的阀前最大压力。运行实践表明,机组关阀的时间应当能在降低压力的同时又能够保证关闭时间不能太长,以免造成水资源的浪费。     

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。     

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。     

防射水式门楣对潜孔事故闸门闭门特性影响研究

为降低大型水电站泄洪中孔（或底孔）事故闸门闭门过程中的门体振动,减小门槽及门槽附近区域的脉动压力强度,改善中孔流道流态,以乌东德水电站5号泄洪中孔作为研究对象,建立1〖DK(〗∶〖DK)〗25水工试验模型,研究了事故闸门动水关闭过程中中孔内水流流态、沿程压力及闸门压力等特性,分析了设置通气管、设置防射水式门楣以及常规门楣加高3种方案对闸门闭门动力特性的影响。结果表明：增设防射水式门楣结构可以有效阻断高速水流冲击门体,降低闸门振动,改善中孔流道及闸门受力条件,确保闸门安全、可靠完成动水闭门。相关经验可供类似工程借鉴。     

长距离输水工程水力过渡过程仿真研究

通过分析空气罐和空气阀的运行特点,建立了长距离有压输水工程水力过渡过程仿真模型。结合实际工程,采用该模型开展了输水系统在事故停泵、水泵启动和关闭等多种工况下的水锤压力分布规律研究。根据分析结果给出了相应的运行建议,为输水工程建设提供了数据支持。     

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。