考虑阀门布局的供水管网抗震服务性评估与关键管道识别

评估地震后供水管网的服务能力并确定关键管道,对优化维修计划、提高灾害应对能力和提升服务水平至关重要.目前,多数研究未考虑真实阀门布局的影响.鉴于此,本文开展考虑阀门布局的供水管网抗震服务性评估及关键管道识别研究.对给定地震烈度下的供水管网震损场景进行蒙特卡洛模拟,并采用最短路径矩阵算法形成关阀方案;调用EPANET2.2低压水力计算模块实现考虑关阀场景的供水管网抗震性能评估;提出基于条件修复指数的关键管道识别方法,将所提出的算法应用于云南某古城镇供水管网.结果表明：若不考虑阀门布局影响,评估供水管网的服务指数最大偏差超过50%;阀门密度提高2倍,供水管网系统服务指数、节点服务指数均有不同程度的提高,其中系统服务指数提高33%;在用户需水量和管网拓扑结构不变的情况下,关键管道识别结果不受地震烈度变化的影响.     

城市供水管网多事故点计算机关阀方案优化

从当前供水管网的实际情况出发，在对已有爆管事故处理关阀方案研究的基础上，提出了同时解决多事故点阀门关闭的计算机调度算法，并将其与已有的算法进行了比较，得到了比之更为优化的方案。     

基于HMI和PLC对水厂供水阀门控制系统

针对自来水厂管网供水阀门的控制问题,给出了一种基于人机界面(HMI)和PLC的简易控制方法。在不需要对阀门加装伺服机构和改换阀门的情况下,采用普通单向交流异步电机作为动力,利用光电开关设计了一套阀门旋转圈数的检测机构,实现了对阀门的远程控制。具有成本低廉和可靠性高的特点,对水厂中经常调节的阀门有较高的推广应用价值。     

“V”形输水管道爆管过渡过程分析与事故控制策略优化

爆管事故是"V"形输水管道运行中可能发生的极端工况,控制外泄流量、防止隔断阀关闭产生2次爆管是爆管事故处理应关注的2个方面.结合工程实例,研究了爆管位置、爆管面积、爆管历时等不确定因素对爆管水力过渡过程的影响,建立了隔断阀关闭规律的优化模型并采用免疫粒子群算法求解,研究了关闭滞后时间对爆管控制效果的影响.结果表明:1)爆管点越低,爆管面积越大,外泄流量越大,爆管点上游正向过阀流速和爆管点下游反向过阀流速越大.2)爆管点既是水锤发生的根源,又具有压力释放作用,最大水锤压力随爆管面积的增大呈现"先增大、后减小"趋势.3)以管线水锤压力和过阀流速最小为目标函数,以上下游隔断阀的关阀序律参数为决策变量建立优化模型,采用免疫粒子群算法(IAPSO)进行求解,可以在保证安全的前提下,尽快关闭阀门,减小爆管损失.     

环型热网隔离故障管段方案水力工况研究

提出了一种基于空间管网的供热系统故障工况水力分析方法．对故障工况下尚可供热的用户不调节和限额供热两种情况进行了探讨,结合算例模拟了环线上同一故障分别采用供、回水管阀门同时关闭(方案Ⅰ)和仅关闭发生故障的供水或回水管网上的阀门(方案Ⅱ)两种方案的水力工况,结果表明：当故障工况热用户不调节时,采用两种方案均使热用户产生水力失调,但方案Ⅱ较方案Ⅰ失调幅度小;当实行限额供热时,方案Ⅱ比方案Ⅰ系统可实现的最大限额供热系数大,因此,在满足可靠性的条件下,采用方案Ⅱ可降低管网造价．     

基于EPA的供水管网事故响应优化方案

为改善城市供水管网的故障响应方案,从经济性和可靠性角度出发,应用数学建模与最优化理论,对城市供水管网故障对策进行系统研究.提出分步优化的思想,即首先进行供水管网故障响应方案估计,然后进行关阀维修、泵站调节组合方案优化.组合方案优化采用Epanet软件分别进行求解.分别编制相应计算程序,对某一假想管网进行故障响应优化.研...     

城市供水管道失效后果评价模型

为评价城市供水管道发生事故关阀后管网的运行状态,建立了供水管道失效后果评价模型.该模型为二级评价模型,以影响区流量减少情况、非影响区流量减少情况及压力降低情况为3个评价指标;评价模型中所有变量都是节点的属性值,从而易于借助水力模型取值;供水管道失效后果评价模型基于供水管道失效水力模型构建,该水力模型综合运用节点流量初次重分配、节点流量压力驱动自适应调整的方法,并以遗传算法求解.将模型在算例管网中模拟实验,模型应用效果良好,并且根据模型模拟结果,能有效分析管网中阀门布置的合理性及管道担负的角色,可有针对性地提出降低管道失效后果的措施.     

在唐山地震中生命线系统的破坏及其恢复

为了解国内供水管网抗震可靠性的研究现状,基于CiteSpace软件分别对管线—供水管网—供水管网抗震或供水管网可靠性—供水管网抗震可靠性4个层次、涉及5个领域的文献逐层深入地展开量化分析,明确该领域的历史发展脉络、核心研究团队以及研究主题和未来的发展趋势. 研究结果表明：国内供水管网抗震可靠性的研究主题包括可靠性、地震反应、拓扑优化、水力分析、抗震性能5个方面. 该领域关键科学问题包含现役劣化管线的地震破坏机理、断层、液化等地震引起的场地大变形作用下管网破坏机理与抗震设计方法、不同漏损形式的地震破坏管网渗漏分析模型、震后管网水质污染机理和扩散模型、大型管网抗震韧性分析的高效通用性方法、基于既有管网的供水管网更新和优化设计方法6个方面.

     

基于管线对偶图模型的供水管网可靠性分析

为了利用复杂网络理论对供水管网进行结构测度和鲁棒性分析,提出一个新的管网模型——管线对偶图模型.该模型将顺序相连、无大角度转折的同口径同材质管段序列看作统一实体,即管线.将管线抽象为节点,两相交管线对应的节点用边相连,由此形成的无向图即为管线对偶图.使用这一模型对3个城市的供水管网进行结构测度,结果显示,管线对偶图具有明显的无标度特性.利用无标度网络鲁棒性分析方法中的模拟攻击方法,使用3种攻击策略进行实验.结果表明,管网在不同攻击策略下结构变化规律呈现较强的相似性,都会经过初始期、分裂期和崩溃期3个阶段;不同的攻击策略下供水管网进入分裂期和崩溃期的进程差异明显;基于节点度的攻击策略对管网的影响最大,基于节点介数中心性其次,随机攻击对管网的影响最小,高度连接的管线是供水管网中关键和脆弱的部分.对结构测度和模拟攻击的结果进行分析,发现谱隙和进入分裂期的去点率可作为衡量供水管网可靠性的重要指标.针对管线对偶图模型提出的可靠性分析方法可以用于指导供水管网的设计和运维.     

基于EPA的供水管网事故响应优化方案

为改善城市供水管网的故障响应方案，从经济性和可靠性角度出发，应用数学建模与最优化理论，对城市供水管网故障对策进行系统研究。提出分步优化的思想，即首先进行供水管网故障响应方案估计，然后进行关阀维修、泵站调节组合方案优化。组合方案优化采用Epanet软件分别进行求解。分别编制相应计算程序，对某一假想管网进行故障响应优化。研...     

给水管网水力瞬变分析（2）

继文（１）提出数值方案后,本文完成了计算程序编制,并对典型环状给水管网总管及网间管段阀门关闭的产生的水力瞬变进行了计算分析。结果表明：阀门阀后管段中的关闭水狂较管网其它管段裂大得多;按本文计算所用的阀门特性,水遥压力急剧上升时的阀门开度低于２％,控制好此后的关闭过程对降低水狂有利;延长给水总管阀门关闭时间有利于降低关闭瞬间水锤,本文人有良好的收敛性,可用于实际进行工程问题分析。     

顾及供需关系的供水管网管段脆弱性评价

为了更精细地分析供水管网可靠性,考虑需求节点与水源的供需依赖关系,提出基于加权边介数的管段脆弱性评价方法.首先使用需求节点的需求占比和水源的供应占比,确定节点和水源之间K最短路径的总重要性权值,然后根据这些路径的阻力对重要性权值进行分配.对途经某条管段的全部K最短路径的重要性权值进行求和后,即得到该管段的加权边介数,用...     

有压管道中的水击危害及其防治措施

有压管道中的水击引起的压强升高值可以达到正常工作压强的几十倍甚至上百倍，因而具有很大的破坏性，往往造成阀门损坏、管道接头断开甚至管道爆裂的重大事故，工程实践中根据水击产生的不同原因及时采取防治措施有着非常重要的意义。     

泵出口附近设单向调压塔水锤的防护计算

根据水锤计算的特征线法,建立了泵出口附近设单向调压塔水锤计算的数学模型,结合榆中钢厂供水泵站的工程实际,提出了长管道供水泵站采用多功能水泵控制阀、单向调压塔、进排气补气阀对事故停泵水锤的防护措施．通过计算机模拟计算,得出了事故停泵多功能水泵控制阀的最优操作程序和单向调压塔的容积,结合该泵站的管线布置提出了设置补气阀的数量和具体位置．通过该泵站实际运行表明,这些水锤防护的综合措施,可较好地解决长管道供水泵站的水锤防护问题．     

基于ArcGIS Engine燃气管网系统的爆管关阀分析及实现

基于ArcG IS Engine开发出一套较全面、实用的燃气管网事故处理系统。爆管关阀分析是燃气管网系统中最为重要的空间分析之一,因此引入逻辑网络模型以实现爆管分析,把关阀搜索过程抽象为一个找阀门的广度优先搜索过程,从而提高搜索速度与精度。     

一种多种方式传动、齿轮导向焊接式插板阀

目前冶金炼铁、烧结、矿山、水泥系统除尘管道隔离、密封技术领域大多数采用的普通闸阀、平板闸阀、球阀、截止阀、调节阀、蝶阀等类阀门,其特点为流阻大、重量大、安装难、占地面积大等的疑难问题。介绍一种全新插板阀,可以使用在不同形状的管道上,任何口径、多种恶劣环境下都能采用此结构,其传动方式灵活,制造成本低,并且阀体框架简单,降低了阀门重量,进而降低了阀门成本。     

应用出口压力直接检测和级间动压反馈原理的比例减压阀的研究

所研究的比例减压阀应用了“出口压力直接检测反馈”原理,使阀的主要稳态性能指标比传统阀有数倍提高;同时应用了先导级和主级之间的“级间动压反馈”原理,提高了阀的稳定性。 本文对应用新原理的减压阀和传统型式减压阀的控制原理进行了对比,介绍了阀的试验结果及与传统阀特性的比较,给出了动态性能计算机仿真结果。 该阀的应用可显著提高主机的控制性能,具有较好的实际应用前景。     

管道中流固耦合作用下的活门运动分析

为了探索管道中活门在管道流体压力作用下的运动规律和运动机理，对管道中流体与活门的流固耦合问题进行了理论分析与数值模拟.通过推导二维不可压缩流场中的任意拉格朗日欧拉(ALE)控制方程组，得到改进的ALE法.在模拟的过程中考虑了重力的影响，采用Gap条件来模拟活门的关闭，给出了一种特殊的网格划分方法，在活门即将关闭时, 保持大部分流体网格有较小纵横比.模拟结果表明，管道中的活门在关闭过程的起始阶段有小回摆，整个关闭过程中存在振荡，活门结构本身是一个摆.在重力场影响下，若活门初始开启角度过大，则关闭困难.     

极小降压空间下城市供水管网的DMA分区方法

在实施独立计量区域（DMA）分区时关闭边界阀门会造成管网中局部压力不满足管网规定最小服务水压.针对上述问题,以谱聚类算法分区后边界管段(BPs)的数量及其平均体积流量、管径和长度作为目标函数,通过MATLAB中的函数gamultiobj得到最优分区BPs.设置一系列不同的最小服务水压并将它们作为约束条件,以分区后节点平均水龄和分区成本为目标函数,经gamultiobj优化计算得到Pareto最优解,根据解的情况确定BPs上设备的最优布置方案.采用模拟退火算法找出最佳管段更换方案,使得管网水压满足要求.以仅有0.09 m降压空间的Modena管网为例,采用本研究方法,在顺利完成分区的基础上还使分区后大体积流量用户和管网末梢用户的水质得到改善.该方法可以实现极小降压空间下管网的DMA分区,且在分区后仍能保证管网正常运行.