基于Bentley Hammer的泵站输水系统管道优化前后的水力过渡过程研究

为了研究泵站输水系统管道优化前后事故停泵的水力过渡过程的特性,基于实际工程,运用Bentley Hammer软件,建立泵站输水系统双泵并联机组数学模型,研究两阶段不同关阀方案下管道优化前后对水锤压力、机组转速等最不利水锤参数的影响。结果表明,管道优化后最大水锤压力降低了3.76%~8.85%,最小水锤压力提升了4.89%~8.85%,最大倒转速度提高了1.47%~81.35%;快关时间对最不利水锤参数有显著影响,管道优化后泵站输水系统最不利水锤参数均比优化前提前发生。表明管道优化有效改善了泵站输水系统的水锤特性,提高了泵站输水系统的安全性。

超临界CO_(2)管道瞬态输送工艺研究进展及方向

长距离超临界CO_(2)管道瞬态输送的核心技术还有待突破,相关模型和方法亟需工业规模示范工程的验证及修正。以成就型综述法,对超临界CO_(2)管道输送过程中停输、水击、泄漏和放空工况下形成的CO_(2)瞬态流加以描述、成果比较和综合评价。结果表明:超临界CO_(2)瞬态流的关键因素是温度、压力、相态变化、协同作用;超临界CO_(2)管道安全停输时间可定义为从停输开始至管内任一点流体即将进入气液共存区的时间;CO_(2)发生相变首先造成流速突变,进而是压力的突变,产生水击现象,引起新的瞬变流动;站场放空系统的设计目标是在放空过程不出现冰堵、材料冷脆、噪声污染、放空系统激振等问题的前提下,放空时间尽量短;埋地管道泄漏规律涉及到土壤渗流场、温度场、浓度场等多场耦合问题。研究结果可为超临界CO_(2)管道流动安全保障提供参考。

气垫调压室联合单向塔的停泵水锤防护研究

针对某长距离、大流量、高扬程泵站加压供水工程,对事故停泵进行模拟。结合工程地形特征,提出采用气垫调压室和单向塔联合防护的方法,并结合管道压力控制要求,对泵后阀门关闭规律及调压室阻抗孔径进行敏感性分析。结果表明,气垫调压室可有效防护停泵水锤及泵后阀快速关闭产生的关阀水锤,单向塔解决了气垫调压室持续补水导致的局部高点低压问题,保护了高点管段安全。联合防护方案可显著减小气垫调压室体积,节约工程成本。另外,泵后阀关闭规律及气垫调压室阻抗孔面积对管道的水锤压力影响较大,关阀过快或阻抗孔口面积过大会导致管道正压超标;关阀过慢或阻抗孔口面积过小会导致管道出现较大负压,具体工程需结合过渡过程模拟进行优化,对于本工程,经过模拟优化,阻抗孔口直径取0.8 m,泵后阀采用5 s直线关闭,结果可满足调保计算要求。

长距离有压隧洞引调水工程过渡过程研究

在有压隧洞运行期间,由于流量调节或事故等原因导致长距离输水系统发生非恒定流的现象,需对其水力过渡过程进行研究。过渡过程发生时,输水系统沿线的水力参数随时间变化发生急剧变化,往往超出恒定流的设计范围,从而对输水系统造成不利影响,尤其是在有压输水隧洞中,由于流速的急剧变化会导致水锤产生。针对引江补汉输水沿线补水工程输水流量大、隧洞超长的工程特点,对其水力过渡过程影响性进行分析、研究,并提出相应的处理措施,可为类似工程提供经验。

城市深层隧洞输水系统水力过渡过程特性分析

【目的】研究城市深层隧洞输水系统的水力过渡过程特性。【方法】以西丽水库至南山水厂原水管工程实例为研究对象,利用Bentley hammer软件建立输水系统模型;分析启泵间隔时间对输水系统稳定性的影响,并进一步分析典型工况下管道糙率对输水系统稳定性的影响;探究增设3#竖井为调压井对输水系统稳定性的影响。【结果】当启泵间隔时间大于240 s时,2#竖井最低瞬态水位趋于稳定;管道糙率越大,启泵工况下最低瞬态水位越低,事故停泵工况下涌浪水位的超调量越大;增设3#竖井作为调压井对输水系统水锤压力极值影响不大。【结论】启泵间隔时间大于240 s时,启泵间隔时间对输水系统稳定性几乎没有影响;管道糙率越大,典型工况下系统稳定性越差;增设3#竖井作为调压井后需投入大量维护成本,且对输水系统水锤压力极值影响不大,故不建议设置为调压井。

谷目河提水泵站停泵水锤数值模拟分析与防护

为消除或减轻事故停泵水锤危害,确保泵站供水系统运行安全,结合谷目河提水泵站工程特性,采用PIPE2010仿真软件,对事故停泵过渡过程进行数值模拟。围绕停泵水锤的最大压力值、停泵流量和停泵转速等关键内容,对供水管网的稳态和瞬态水力特性进行详细论证。计算结果表明,无防护条件下,管道最大负压和水泵最大转速均超出允许范围;在泵出口和上水管合理位置设置空气阀和水击泄放阀后,能有效抑制负压和降低正压,相关水力参数均满足技术指标要求。研究成果可为长距离、高扬程和复杂地形的泵站水锤防护提供参考与借鉴。

瞬态锤击法测试土压实度的初步实验研究

基于振动信号在土壤中衰减的基本原理,用重锤冲击压实度不同、含水量不同的土壤,在距锤击点一定距离处测试土壤响应信号并对信号进行分析。在大量试验的基础上,找出了反映土压实度的特征参数,得出了一种无损、快速检测土压实度的新方法。

泵系统中水锤与阀控制的研究综述

回顾了国内外有关泵系统过渡过程的一些研究成果,包括水锤的研究、边界条件的求解、泵系统数值计算的发展以及阀门控制的研究等,侧重介绍了过渡过程中采用的一些方法,并指出了过渡过程中还需解决的问题。

梯形轨道系统动力特性及减振效果试验研究

采用锤击法,对梯形轨道系统(简称梯轨)进行动力特性试验。利用变时基传递函数细化分析方法,解决力信号时域波形精度与加速度信号频率分辨率之间的矛盾,提高低频脉冲频响分析精度。根据锤头材料的锤击特性和试验研究的频率范围,分别选择尼龙和钢制锤头进行梯轨模态和减振特性试验研究。结果表明:梯轨的低阶模态分布比较密集,基频为48.6Hz,前3阶模态的阻尼比较高,1阶阻尼比最大,达到6.64%;梯轨的工作频率约为50Hz,在梯轨工作频率之上1/3倍频程中心频率处,传递损失不随锤击力的大小而变化,梯轨的振动衰减系数为常数;梯轨具有较高的减振作用,在0～1000Hz频段传递损失在45dB左右。

超大型离心泵站过渡过程计算及水锤防护

中短距离的超大型离心泵并联泵站在我国灌溉系统中并不多见,但随着规模化农业的发展以及跨流域调水的需求,泵站大型化是一个发展趋势,针对国外一特大型灌溉泵站(8×8000 kW)在各种特征工况下的启停过渡过程进行了计算和分析,根据计算结果提出了防护措施及运行建议:对于最大高差的组合水位,如阀门拒动将导致主泵倒转超过1.3倍额定转速,需采用两阶段关阀进行防护;经计算,正常或事故停泵工况,采用30 s/0.25~90 s/0°两阶段关阀程序可满足所有工况防护要求。但对于并联系统,运行期间需要注意单泵启停对同组其他泵的影响,启停水泵必须由其后的逆止阀实施相应保护,如阀门拒动,则需全停对应泵组。

电站变顶高尾水洞水力过渡过程现场监测分析

阻尼井+变顶高尾水洞是一种新型的水电站尾水压力管道体型,国内尚无单机容量700 MW巨型机组的运行实践经验。为进一步了解大型机组变顶高尾水系统的水力特性,验证工程设计和水工模型试验成果,确保工程安全稳定运行,结合启动试运行和正常蓄水位机组调试安排,对三峡地下电站进行了2个特征库水位(152.3 m,175.0 m)和4个负荷量级(25%,50%,75%,100%)的机组甩负荷水力过渡过程进行现场监测。重点监测了蜗壳和尾水管进口部位水锤压力、阻尼井涌浪、变顶高尾水洞明满流交替和机组转速升高值等内容。监测成果表明:三峡地下电站变顶高尾水洞各项水力参数指标均满足设计要求,并有一定安全裕度,监测成果可为今后变顶高尾水洞工程设计和运行提供参考。

双向调压塔和空气罐在停泵水锤防护措施中的应用

结合某配套供水工程质量要求,对该压力输水系统进行水力过渡过程仿真计算,模拟工程设计和运行中可能出现的水力过渡过程,分别采用"双向调压塔+进排气阀"联合水锤防护方案及"空气罐+进排气阀"联合防护2套方案,对扬水泵站抽水断电过渡过程进行计算比选,最终得到"空气罐+进排气阀"联合防护方案可以消除停泵水锤,所需空气罐容积仅为9.42 m3,具有较好的工程经济性。

冬奥会延庆赛区造雪引水及集中供水工程高扬程大纵坡泵站水锤防护的特点分析

冬奥会延庆赛区造雪引水及集中供水工程具有小流量、长距离、高扬程、纵坡大等特点,造成水力过渡过程不同于常规工程的计算特征,依据计算,叙述和分析了空气阀布置方案及空气阀、泄压阀等防水锤设备选择的特点.对长距离、高扬程输水系统的过渡过程计算与水锤防护设备的选择具有一定的借鉴作用.

气囊式空气罐水锤防护研究

根据气囊式空气罐的工作原理,推导了水泵掉电情况下气囊式空气罐的涌浪周期及压力波动理论公式,并与常规空气罐进行了对比,分析了不同参数对气囊式空气罐水锤防护性能的影响,给出了气囊式空气罐过渡过程数学模型。结合某长距离输水工程实例,利用过渡过程数值仿真,对气囊式空气罐与常规空气罐的水锤防护效果进行了对比。结果显示气囊式空气罐能够有效缓解长距离输水工程中的停泵水锤,且其防护性能优于常规空气罐。

可变速抽蓄机组运行转速对甩负荷过渡过程的影响

为了分析可变速抽水蓄能机组初始运行转速对甩负荷过渡过程调节保证参数的影响,针对可变速抽水蓄能机组的运行特点,基于一维瞬变流理论特征线法,建立了可变速抽水蓄能电站初始运行转速计算及过渡过程仿真模型,结合工程算例,分析了不同水头运行条件下机组运行转速对发电效率的影响,研究了可变速抽水蓄能机组起始运行转速变化对事故甩负荷工况水锤升压和转速上升率的影响,并解释了其原因.结果表明:可变速抽水蓄能机组在高水头和额定水头下额定出力运行时,随着初始运行转速的减小,事故甩负荷后转速最大上升率增大,水锤升压增大.其原因在于可变速抽水蓄能机组初始转速的改变造成甩负荷过程中力矩和流量变化率发生变化.研究成果可为类似工程的运行转速选取和甩负荷过渡过程调保参数优化提供参考.

郭壁改扩建供水工程水力过渡的数值模拟

以山西省晋城市郭壁改扩建供水工程三级泵站为例,探索供水工程水锤安全防护措施。通过数值模拟发现,城镇机组中2台水泵并联运行发生停泵水锤时,泵站管道最大负压和水泵最大倒转转速均不满足《泵站设计规范》要求。结合设计单位推荐的水锤防护措施,通过对比优选方式提出两阶段液控蝶阀、空气阀、真空破坏阀的联合水锤防护方案。数值模拟结果表明,在该联合防护措施下郭壁改扩建供水工程三级泵站的相关水力参数均满足《泵站设计规范》要求,系统运行安全。

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。

西山供水工程事故停泵水力过渡过程计算及水锤防护

结合西山供水工程实例,依据水锤计算的基本原理和两阶段液控蝶阀、进排气阀、真空破坏阀、水泵转动惯量的边界条件建立数学模型,应用计算机对供水工程事故停泵工况进行水锤数值模拟分析,提出有针对性的水锤防护新思路。结果表明,在确定液控蝶阀第1阶段关闭时间和角度的情况下,最大正压、最大负压与第2阶段关阀时间分别呈负相关、正相关,且变化趋势逐渐趋于平缓;转动惯量的增加对此类工程设计水锤负压防护效果不明显;安装液控蝶阀、进排气阀后,采取安装真空破坏阀或对管线进行优化设计的方法可有效地对停泵水锤进行防护。该结果为西山供水工程设计水锤防护提供了理论指导,亦对其他短距离、高扬程供水工程的水锤防护具有较高的参考意义。

管道特性参数对庄头泵站停泵水锤的影响

为探究管道壁面糙率及不同谢才系数计算公式对供水工程水力过渡过程各参数的影响,以山西省庄头泵站为依托,以4台型号为SLOW500-1050AT的水泵机组并联运行发生停泵水锤现象为计算案例,进行了停泵水锤数值模拟计算,以探究不同管道壁面糙率及谢才系数计算公式对管道的最大正负压及水泵机组倒转转速产生的影响。基于计算结果,可以得出如下结论:①合理增大壁面糙率,对管道正负压及水泵倒转转速过大会有一定的改善效果;②在一定的管道壁面糙率条件下,采用曼宁公式来和巴甫洛夫斯基公式计算停泵水锤的结果,在部分断面存在较大的差异,因此选取的壁面糙率及计算公式适宜与否是影响停泵水锤的重要因素。研究成果对供水工程水锤防护具有一定的理论指导意义。

曹妃甸煤码头起步工程钢板桩沉桩振动设备的选型与改造

码头前墙采用我国首创的大型H和AZ型组合钢板桩,需先穿过20 m厚的密实砂层后至设计标高,入泥32m左右。需要2 300 kN以上激振力的大型振动锤才能完成施工。在国内无厂家生产,外购又不能满足工期要求且价格昂贵的情况下,将2台APE400型液压振动锤进行改造,由原先振动壁厚250 mm钢筋混凝土大圆筒的夹具,改为振动厚度小于80 mm钢板的夹具,并重新设计制作了相应的过度梁,将5 468 t钢板桩振沉至设计标高,使新结构的使用在如此复杂恶劣的地质上成为可能。文章介绍了振动锤的选型和改造方法,可供类似工程参考。