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。

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。

轴流式止回阀与水击泄放阀组合的水锤防护系统研究

【目的】研究减小长距离高扬程输水工程中水锤作用对建筑物安全运行的不利影响,保障管道等建筑物安全。【方法】基于瞬变流理论及特征线法结合水柱分离数学模型的方法,并考虑水锤防护设备的边界条件,运用水锤仿真计算软件对系统停泵水锤进行数值计算。对传统的“单向调压塔+空气阀”和“水击泄放阀+轴流止回阀+空气阀”2种水锤防护措施进行比较,验证轴流止回阀与水击泄放阀组合的水锤防护系统防护效果。【结果】经过计算及后期实际工程多年运行验证后表明在长距离高扬程输水工程中:2种水锤防护方案对事故停泵下管线高压及负压水锤均有一定的防护效果。“单向调压塔+空气阀”的防护措施能使管道内负压由汽化负压-8.4 m降到了-6.9 m水头压力,管道正压最大值由3.04 Mpa降低至2.98 Mpa,但若要继续降低管线负压则需再增加调压塔数量,增加工程投资,经济性上并无优势;“水击泄放阀+轴流止回阀+空气阀”的水锤防护措施,能够有效防护因停泵引起的高低压水锤及水泵倒流倒转等问题,管道内负压由已汽化负压降到了-5 m水头压力,使其系统内最高压力由3.04 Mpa降低至3.0 Mpa,管道最大压力控制在稳态压力的1.2倍之内。【结论】工程竣工多年运行验证,此水锤防护系统只需在输水系统中设1处水击泄放阀和轴流止回阀即可实现有效的防护因停泵引起的高低压水锤及水泵倒流倒转等问题,具有相同的可靠性和更高的经济性,可为类似工程防水锤设计提供依据。

库内有压取水泵站水锤防护仿真计算研究分析

为保证泵站工程取输水系统的可靠性,降低工程投资和后期运行费用,需要对整个泵站有压取水系统工程进行全面的水锤防护计算分析。文章以兴仁县尖山水库南干渠泵站工程为例,通过特征线法进行过渡过程计算,分析在不同库水位工况、不同关阀规律下泵站取输水系统的水锤压力。结果表明,需要同时在泵站前DN1000取水总管以及泵站后DN900灌溉输水管、DN300供水输水管上分别设置水击泄放阀和复合式空气阀,方能保证泵站机组及取输水系统的安全。

长距离树状重力流系统水锤防护研究

为研究不同工况下长距离树状重力流系统水锤特性,应用水锤基本理论和特征线法,结合某实际工程,对长距离树状重力流系统在稳态、末端阀门同时及分别关闭和开启等不同工况下的水力过渡过程进行分析计算。结果表明:随着关阀时间的延长,管道中的最大压力逐渐减小,最小压力逐渐增大,当关阀时间达到一定长度时,管道中最大、最小压力基本保持不变;管道末端阀门同时关闭时,管道中的最大压力明显大于管道末端阀门分别关闭时的压力;管道末端阀门的开启时间的变化对管道中正压和负压的影响不大;管道末端阀门同时及分别开启时管道中的正压相差不大;管道末端阀门分别开启时管道中的负压比阀门同时开启时的负压小。

基于防水锤空气阀动态进排气系数数值模拟研究

在长距离输水管道水力过渡计算中,空气阀进排气系数多采用常量,为探究防水锤空气阀进排气系数对管道压力变化的影响,通过Fluent软件对DN100防水锤空气阀模拟得到-9~11 kPa的质量流量,并建立不同压差的动态进排气系数曲线,以西山一级提水泵站为例,对空气阀进排气系数分别采用动态值和固定值(均值0.55)进行过渡过程计算并对比分析。数值模拟结果表明,空气阀采用改进后的动态进排气系数对管道负压影响较小,对正压影响较大,且改进后的动态进排气系数有效降低了管道内的压力波动,在泵站实际运行中需关注管路正压变化并注意加强防护,水锤防护计算时应根据空气阀进排气实测资料进行计算,研究结果可为泵站运行中空气阀的水力过渡计算提供一些参考。

长距离输水系统停泵水锤的数值模拟

运用瞬态水力学理论和特征线方法,结合某实际工程,对联合采用空气阀、泄压阀和二阶段缓闭蝶阀进行水锤防护的长距离有压输水管道系统的事故停泵水力过渡过程进行了计算和分析,得到管线沿程的水锤压力包络线和空化体积曲线,以及典型断面的压力时程线。计算结果表明,采用两阶段缓闭蝶阀、泄压阀和空气阀进行水锤安全防护是十分必要的,有利于抑制正水锤压力的继续升高和阻止负水锤压力的持续降低,防止断流弥合水锤的发生。但从计算结果看,管内仍存在局部空化现象,需要进一步优化空气阀的布置。

有压输水管道系统含气水锤防护研究

本文通过在有压输水管道系统安装空气阀对含气水锤防护进行了实验研究和数值计算。研究表明,在有压输水管道顶端安装空气阀可明显地减轻管道中的正压冲击、降低负压,安装空气阀较没有安装空气阀其最高压力降幅达84%左右、最大真空度降低60%。空气阀进、排气时的流量系数对其压力影响十分明显,在保持较高的空气阀进气时的流量系数Cin的情况下,应尽量降低排气时空气阀的流量系数Cout。

圆管流动水击压力波测量及水力计算

为探索水击现象的物理过程和机理,研制了自循环定常流动管路瞬态特性计算机控制试验装置,并利用该装置进行圆管流动水击压力波实验测量。用12只扩散硅压力传感器测定圆管流动水击压力波瞬态分布及最大、最小压力值,由试验数据拟合出水击波波形,揭示了水击压力波传播方式、特性及衰减规律。通过分析随机捕捉测量技术方法,理论上推断出测量数据达到可信精度。在归纳分析试验数据基础上,得出最大压力随关阀时间的关系曲线,对圆管流动直接水击等概念进行了探讨,用数值分析方法拟合出水击最大压力水力计算修正方程式。

有压输水管道系统含气水锤研究

通过模型试验研究有压输水管道系统阀门关闭时间对汽化时间和弥合水锤压力的影响,管道中的含气量对弥合水锤压力的影响.研究结果表明,在有压输水管道系统中,弥合水锤压力与汽化时间的大小有密切关系,计算机数据采集的频率对水锤压力的波形有明显影响.建立了含气水锤的气泡离散数学模型并进行了数值计算,数值计算结果与试验测试值是吻合的.

停泵水锤预测中的直接迭代格式与电算方法

针对水锤数值计算中的特征线方程和边界条件方程 ,设计了一种简单实用的直接迭代格式 ,并编写了计算软件 ,为停泵水锤数值计算提供了基础 .同时就泵阀计算参数进行了探讨 ,工程实践应用表明 。

长距离有压输水管道系统水锤分析

针对长距离有压输水管道出口阀关闭引起的水锤问题,采用瞬态水力学理论和仿真计算,以大岩坑水电站为例,对采用调压井配合控制出口闸门关闭长管道有压输水系统的水力过渡过程进行了计算和分析。结果表明,优化闸门的关闭时间和关闭方式能有效降低水击压力。

高含硫钻井软关井水击压力的ADINA模型

高含硫地质环境下钻井溢流发生时,及时关井非常重要,但关井产生的水击压力,可能使防喷器超压,而且易在井内最薄弱的环节发生压漏地层事故。通过对ADINA有限元软件的分析模拟计算,提出钻井溢流发生时关井的水击压力可用ADINA有限元软件来进行计算,模拟计算结果表明:"软关井"时水击压力波动较大,井口接近完全关闭时,水击压力突然增大;水击压力由井口到井底逐渐减小,井越深,井底作用的水击压力就越小。"软关井"水击压力的ADINA模型为关井水击压力的计算提供了新方法。

基于考虑含气量变化浆体水击模型的复合管道水击数值计算

作者在提出了考虑含气量变化的固液两相流浆体水击基本方程的基础上,建立了考虑含气量变化的浆体水击模型。运用该模型对某电厂除灰系统管道进行了水击数值计算,根据计算结果提出了合理的建议,该建议已被采纳和应用。同时将计算结果与原有清水水击模型和浆体水击模型的计算结果进行比较,结果表明:该水击计算模型在进行固液两相流水击计算时精度高,可用于工程计算。

液体管道水击计算方法综述

水击计算方法经历了解析法,图解法和数值求解方法。20世纪60年代,伴随着高速电子计算机的出现,数值解法体现了巨大的优势,逐步代替了解析法和图解法。综述了国外在水击分析计算方面数值求解方法,总结了特征线法,隐式有限差分法,以及有限体积法的模型构造,计算推导过程以及方法的适用范围。期望通过对水击各类数值计算方法的研究,结合计算机编程进行仿真计算,使得液体水击计算更加便捷和直观。

压力供水管路事故停泵时缓闭蝶阀关闭方式的优化

为控制长距离有压输水管路的水锤压力,运用特征线方法,结合某实际工程,对长距离有压输水管道系统的事故停泵过程进行了计算,得到缓闭蝶阀不同关闭时间和关闭方式下各管段内沿程的最大和最小水锤压力以及相对空化体积数.计算结果表明,不同缓闭蝶阀关闭方式下,管内展现出不同的水锤特性,直接体现在管道的相对空化体积及空化区域上.通过对比分析,提出相对最优的缓闭蝶阀关闭时间和关闭方式.

中小型水电站调节保证措施研究

结合某水电站输水系统布置与水力过渡过程计算结果,为满足调节保证计算要求,采用在水轮机蜗壳进口处设置调压阀降低引水管道的水锤压力与机组转速最大上升值,同时对调压阀直径的选择与启闭规律的确定及选用调压阀可能出现的问题进行了分析,其结果可供中小型水电站借鉴。

基于有限体积法的有压管道水锤计算

在水电站运行过程中,为了避免机组增减负荷产生的水锤威胁输水系统的安全,需要对有压管道中的水锤进行精确的模拟计算。基于有限体积法对有压管道水锤方程分别进行空间和时间尺度上的积分,并采用隐式的Crank-Nicolson格式对偏微分项进行处理,从而得到了具有二阶精度且无条件稳定的水锤方程离散格式。通过算例比较了该离散格式与特征线法的计算结果,结果表明,新推导的离散格式在计算有压管道水锤问题时具有较高的精度且稳定性较好。

装配式输油管道水击波速计算与试验研究

研究了装配式输油管道连接器连接方式对水击波速的影响,得出了橡胶在受到约束时,其弹性模量随所受压力的变化而变化的规律,推导出装配式输油管道水击波速平均计算方法。设计并试验测量了装配式输油管道的水击波速.将试验结果与提出的水击波速计算公式的计算结果作了对比,验证了公式的有效性。

充填浆体管道输送故障机理分析及其防范实践

以目前国内金属矿山采用的较为典型的两相流管道重力自流输送工艺为基础 ,应用水力学方法并结合生产实际 ,分析了充填浆体管道输送中发生故障的主要原因 ,指出水击是造成输送管道爆裂、跑浆等事故的主要原因 ,进而有针对性地提出了安全经济的输送措施 ,建立了充填工艺改造时的管径和管路长度计算公式 。