长距离重力流倒虹吸管道水锤压力数值模拟

深入分析管道水锤压力瞬变特征并采用科学合理的防护措施,对于确保引调水工程的安全及可靠性具有重要意义。以云南省某引调水工程为例,通过构建引调水管道水锤压力的数值模拟模型,分析末端阀门关闭时管道水锤压力变化特征,并评估水锤防护措施的防护效果。结果显示,在无水锤防护措施工况下突然关闭管路末端阀门,水锤压力沿线逐渐上升,末端易产生水锤高压。依据数值模拟结果,采用末端阀门线性关闭、设置超压泄压阀、设置调压塔等防护措施,可有效减小管路末端关阀水锤压力,保障输水系统的安全运行。

多分水口长距离输水工程停泵水锤防护措施

为了能够有效避免多泵且多分水口输水系统在无防护抽水断电时可能出现较为严重的负水锤带来的危害,建立了全长106.46 km的大型供水工程的数学模型进行系统过渡过程计算,选择空气阀与两阶段液控蝶阀联合防护与单向塔防护2种方案消除其负水锤,在前者远不达理想防护效果后针对后者进行优化.结合工程实际在确定了单向塔的数量、位置以及塔高后,对不同位置单向塔的底面积进行多种方案的对比选取,最终选用塔1#的底面积为28.26 m^(2),塔2#的底面积为176.63 m^(2);为了防止单向塔漏空需要分水口以及供水终端调流阀配合关闭,在确保管道最大压力不超出其承压能力的前提下,创新性地对各分水口调流阀与供水终端调流阀的关闭时间规律进行了效果比较,使输水系统能够更加经济安全地稳定运行,为此类长距离多分水口多泵供水工程的水锤防护提供了优化方向.

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。

有机玻璃管道直接水锤压力特性试验研究

为了了解黏弹性管道的水锤压力特性,文中通过搭建水库-管道-阀门系统模型,进行了系列关阀水锤试验,针对有机玻璃管道中末端阀门初始开度分别为30%,100%时关阀产生的直接水锤压力变化规律进行了研究,从黏弹性材料的本构关系角度分析了关阀时间对黏弹性材料直接水锤的影响机理,并对2种不同初始开度下阀门附近的流场进行了三维数值模拟.研究结果表明:黏弹性管道中直接水锤压力变化规律与传统的水锤理论不符,直接水锤压力不仅与阀门的关闭时间有关,还与阀门的初始开度有关,满足“阀门关闭越快,直接水锤压力越大”与“阀门初始开度越小,直接水锤压力越大”的规律.

长距离多支线有压输水系统起动水锤防护

为研究同时包含重力流输水管线与泵站加压提水管线的长距离多支线有压输水系统开启运行时的水锤问题,基于瞬变流分析的特征线法建立了输水系统过渡过程计算的数学模型,结合实际工程计算了输水系统开启运行时调节阀与水泵及其出口阀不同的开启时间与控制策略对水锤的影响,并在此基础上提出了空气阀联合阀门开启的水锤防护方案。结果表明:采取提水泵站滞后调节阀开启运行,且各提水泵站相继开启的策略可有效改善输水系统沿线的内水压力分布;采用空气阀联合阀门开启的水锤防护方案可在不影响输水系统反应速度的情况下以较小尺寸的空气阀达到较好的水锤防护效果。

基于Bently-Hammer软件的长距离输水管道水锤防护模拟

基于Bently-Hammer软件对某实际工程中长距离输水系统进行建模,通过实际运行中的不同工况,模拟突发事件在管道与水泵间产生的水锤影响,同时针对系统内突发事件增加液压气动罐、缓闭止回阀等水锤消除措施加以改进,为实际工程提供有效抑制水锤破坏的技术保障。

有压输水系统水锤防护方案探讨

水锤是有压输水系统中一种极为常见的现象,而长距离、高扬程和大流量输水项目的水锤防护,对工程运行安全显得尤为重要。通过对水锤现象的探讨,分析产生水锤的基本因素,梳理常见的水锤防护措施,提出针对不同情况应采取相应的水锤防护方案;对流速、管线布置、管材、管长和管道最大工作压力等设计参数分析,通过工程案例选取调流调压阀、两阶段缓闭阀、空气阀、空气罐、超压泄压阀、调压塔及增加机组转动惯量等其中适合工程实际的水锤防护措施,使系统水锤危害得到有效缓解,可为类似工程提供经验和借鉴。

泵站过渡过程计算及水锤防护措施研究

文章介绍了水锤的基本概念、泵站水锤的危害、水锤防护研究的目的及意义。通过HAMMER软件对实际工程的供水系统进行数字建模,并对事故停泵时水力过渡过程进行模拟计算,对不同防护措施下的计算结果进行对比,最终提出更适合工程的预防水锤发生的防护措施,从而保证供水系统安全运行,可为类似的工程设计提供参考依据。

基于Bentley Hammer的长距离有压管道输水工程的水锤防护研究

【目的】在长距离有压管道输水工程中,因管道内部水流条件复杂而容易产生水锤现象,不仅会影响水流正常输送,还可能导致管道破裂。因此,有必要进行长距离有压管道输水工程的水锤防护研究。【方法】基于台前县城乡供水一体化南水北调配套工程,通过Bentley Hammer软件,在最不利工况下分别建立三种数值模拟模型:无防护措施、加装复合式高速进排气阀水锤防护、气囊式空气罐和复合式高速进排气阀,进行联合水锤防护,对以上三种情况进行水力过渡过程数值模拟分析,研究复合式高速进排气阀与气囊式空气罐联合防护时的水锤防护效果以及气囊式空气罐的防护能力与预设压力和罐体体积之间的关系。【结果】结果表明:复合式高速进排气阀和气囊式空气罐可以很好地消除管道内水锤带来的危害,气囊式空气罐防护能力随着罐体体积和预设压力的增大而增强,罐体体积对其防护能力影响更显著。【结论】选择合理的罐体体积和预设压力可以使水锺防护发挥最好的防护效果,最大化输水工程的经济性。

高扬程输水管线停泵水锤防护措施研究

高扬程输水管线系统在电力工程取水系统应用中逐步增多。当升压泵发生事故停泵时,如果没有合理可靠的水锤防护措施,产生的停泵水锤会对输水管线造成破坏性影响。本文结合贵州某电厂输水工程案例,利用水锤分析软件对输水管线进行停泵水锤分析计算,比较各种防护措施对系统的影响,提出两阶段关阀程序、气压罐与注气微排阀相结合的组合水锤防护措施。

箱式双向调压塔在长距离重力流输水管道水锤防护中的新应用

本文提出箱式双向调压塔小塔径多塔代替大塔径单塔的水锤防护新思路,并通过数值模拟和理论计算得出,当1台塔在原位置、另1台塔在其上下游100m范围内时,不会对其水锤防护效果产生影响,管道仍可安全运行。

超高层建筑流体输配系统水锤分析及优化设计

针对某超高层建筑给水管道调试运行过程中产生水锤问题,本文采用计算流体动力学技术,搭建1∶1仿真模型、开展瞬态分析,筛查水锤部位及产生原因,并提出水锤解决方案。研究表明,该流体输配系统水锤产生主要与浮球阀、止回阀的迅速关闭有关。水泵出口与立管接驳部位未产生周期性空腔现象,水锤产生与水泵关闭相关性一般。提出四种水锤解决方案,其中在浮球阀入口、离心水泵出口同时增设自动排气阀、水锤吸纳器可有效解决水锤问题。

气液两相流供水管道停泵水锤计算及防护研究

为对输水管道内气液两相流时停泵水锤工况进行模拟研究,根据水锤基本理论,通过对系统内气液两相流流态的合理简化,搭建水锤计算模型,选取工程实例,进行最不利工况下的模拟计算。结果表明:突然停泵会在管道中产生严重的断流弥合水锤现象,最大超压约71 m;管道含气5%时比不含气状态的水锤压力水头高出10~40 m,且水锤波周期变长,收敛性更差。针对工程实例进行水锤防护分析,对“快关止回阀+气压罐”“缓闭止回阀+气压罐”“缓闭止回阀+箱式双向调压塔”3种防护措施进行比较,得出采用“缓闭止回阀+箱式双向调压塔”可以有效缓解管网水锤压力、保障管网正常稳定运行的结论。

阻断水锤传播的调压塔水力特性及其应用

安全可控的水锤压力是保障长距离有压输水工程稳定运行的必要条件,然而对于超长有压输水系统,还需要重点关注局部爆管等极端事故产生的超标水锤压强,其在全线蔓延导致整个输水系统瘫痪,可能引发次生危害。为解决极端水锤压力在整个输水系统传播的问题,首先提出一种阻断水锤传播的圆筒式溢流调压塔结构,通过将调压塔进水管竖直向上深入调压塔内部,形成圆筒式溢流调压塔,利用调压塔结构将进出水管道有效分割,以此阻断水锤的传播。随后通过模型试验和数值模拟方法分析了阻断式调压塔的水力特性,发现调压塔内流态均匀,溢流水体能在调压塔内充分消能后进入下游管线。最后将此调压塔应用于引绰济辽有压管线中,发现当管线出现局部爆管事故时,此调压塔能有效阻断负水锤的传播,避免水锤在全线蔓延,缩小事故影响范围。研究成果可为超长距离输水系统的水锤防护措施研究提供借鉴依据。

高扬程多起伏输水管道停泵水锤防护优化

为兼顾可靠性和经济性,对高扬程、多起伏输水管道停泵水锤防护设备参数进行优化,构建BP神经网络模拟水力过渡过程,以空气阀和单向调压塔参数为决策变量,协同多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化得到Pareto最优解集,采用熵权-TOPSIS法进行决策确定最佳方案。将该方法应用于工程实例,结果表明,相比初始方案,优化方案以低于92.06%的单向调压塔容积提供相近的正压防护效果,管道沿线最低负压提升49.28%,与无防护措施相比,在满足管材耐压能力的同时,管道沿线最大、最小压力与屈服能力上、下限的最大差距分别减小84.02%和65.00%。该方法可实现停泵水锤防护计算与智能优化算法有效链接,确定可靠且经济的停泵水锤防护设备参数。

基于水锤防护的多级增压泵站两阶段关阀策略优化研究

多级增压泵站常用于山地村镇供水,在长距离多级增压供水管道上下游发生事故停泵时,易导致管道内流速突变及压强大幅波动,进而形成水锤。为减轻水锤对长距离多级增压供水系统的破坏,以各级泵站两阶段关阀程序参数(快关时间、慢关时间、快关角度)为决策变量,以最大水锤压力为优化目标,构建了两阶段关阀优化模型,并使用遗传算法(GA)求解两阶段关阀最优策略。以华东某山地村镇供水管网为算例进行验证。结果表明,该模型提供的各级增压泵站两阶段关阀程序方案具有良好适用性,且调节两阶段关阀程序策略可以有效降低水锤对供水系统的影响,从而大大提高此类供水管网的安全性。

止回阀在暖通空调领域的选用原则及水力特性研究综述(二)——水锤及关断特性

以《止回阀在暖通空调领域的选用原则及水力特性研究综述(一)——阻力特性》一文中对四类典型的止回阀的流动阻力特性研究为基础,进一步梳理了暖通空调系统中水锤相与止回阀的关系,四类止回阀的关断特性及稳定性。针对暖通空调系统中常见的管径不大于DN800,扬程不高于50 m、距离不大于2 km的循环闭式工艺子系统的止回阀选型给出建议。有助于该领域人员了解止回阀的关断特性,从而提高系统的稳定性。

事故停泵工况下蝶阀关闭规律对并联大型离心泵组的水锤影响研究

泵后蝶阀是泵站水锤防护的重要装置,采取合适的关阀规律是降低事故停泵时水泵最大反转转速和管线最大压力,保证水泵安全运行的关键,本文以犬木塘输水工程为研究对象,利用一维特征线法对事故停机水锤进行数值模拟计算,分析了液控蝶阀线性关闭规律与两阶段关闭规律对并联大型离心泵组的影响。采取控制变量法,分别以快关时间、慢关时间、快关阀门关闭量作为变量着重分析了两阶段关闭规律下供水系统最大压力和水泵最大反转转速的变化,通过比较2泵同停和1泵运行1泵停止工况下停泵水锤,得到了最佳的关阀规律。结果表明:相比于线性关闭规律,合适的两阶段关闭规律能显著降低管线最大压力,减少水泵最大反转转速,影响水泵最大反转转速的主要因素为快关阀门关闭量,次要因素为阀门快关时间和阀门慢关时间;在合适的阈值内快关阀门关闭量越大、阀门快关时间越短、阀门慢关时间越短为最佳的两阶段阀门关闭规律。

山丘区自压输水管道水锤计算与模拟方法

为了准确预测和防护山丘区自压输水管道的水锤破坏,提高管道输水的安全性和可靠性,针对山丘区自压输水管道落差大、距离长和地势起伏的特点,提出将输水管道划分为弯曲段和带倾斜角度的直管段,利用极限思想将弯曲管段基于切线的曲线拟合矢量化方法,拟合为沿管道中心线具有相同过流断面的多段等效短管;采用拟合等效短管和倾斜直管相结合的方法进行水锤计算,建立了自压输水管道的数值计算模型.以陕西省千阳县一自压管道输水工程为例进行了验证分析,通过模拟管道末端阀门不同关阀时间的水锤压力变化规律,得出最优关阀时间为50 s≤T≤120 s,提出了相应的水锤防护方案.结果表明该方法的计算和模拟精度高,可为山丘区长距离自压管道输水工程建设与管理提供参考.

空气罐在高扬程泵站水锤防护中的应用及影响

以甘肃某大型供水工程为研究背景,泵站供水管线起伏明显,泵站扬程高、流量大,事故停泵后管线负压严重,通过增设空气阀无法将负压消除。基于特征线法采用HAMMER软件对该泵站在采用二阶段关闭液控偏心半球阀及空气罐的组合下进行了事故停泵水力过渡过程仿真分析,另分析了空气罐的主要参数对水力过渡过程的影响。计算结果表明:设置空气罐后管线负压明显得到解决;空气罐容积越大、水头损失比率越高、水箱进水口直径相对偏小一点,其水锤防护效果越好;空气罐初次向管道补水和吸收管道水在水锤防护过程发挥重要作用;不同参数下空气罐首次向管道补水的时间几乎相同。