低温推进剂管网系统中盲支管充填过程压力演化的模拟与水击特性研究

低温推进剂管路充填过程可能发生剧烈的水击破坏,其形成机制、演化规律与常温水击差异显著。建立了低温液体充填常温管路压力演化的数值仿真模型,可实现大温差传热、气液掺混、流体相变等耦合计算,得到低温充填水击两相流态分布、热质转化与管内瞬变压力,探明了低温充填水击压力峰值的形成机制。低温充填水击时存在气相压缩、冷凝水击、振荡衰减及稳定蒸发等四个阶段,导致低温充填水击压力峰值有两个因素:液体惯性截止的反流作用和气体冷凝的水击作用,其中气体冷凝作用占主导。与常温充填水击相比,低温液体气液相变导致充填管路水击压力更高,压力衰减更快。如果忽略气液相变,管内氮气在液氮惯性冲击下被压缩,液氮动能逐步释放,以较低的加速度(354 m/s^(2))发生液氮冲击盲管末端,冲击压力值较低;如果气体冷凝作用显著,液氮充填过程管内氮气基本液化,失去了对高速液氮流的缓冲,导致液氮发生剧烈的流动截止现象,加速度可达1 102 m/s^(2),冲击压力值增大。当低温液体贮箱压力为0.2 MPa时,低温充填过程盲管末端最高压力值达0.843 MPa。

负压波与输量平衡法技术在气田水管道泄漏监测中的应用

气田水管道泄漏会造成严重的环境问题。为了掌握负压波与输量平衡法监测技术在气田水管道泄漏监测中的有效性及应用效果,采用7种不同直径的限流孔模拟管道泄漏,并开展现场试验,对比分析在消除空管段塞流、末站阀门全开测试及首站停泵末站关阀3种工况下的现场应用效果。测试实验结果表明:负压波与输量平衡法能对ϕ2 mm及以上孔径泄漏进行监测,平均定位误差在50 m以内,平均报警响应时间为60 s;ϕ2 mm孔径以下的微小泄漏,使用两端流量计并结合相关软件算法可以对泄漏进行报警,但监控效果差且无法定位;采用调节末站阀门开启程度、进站泵排量等手段使管道内空管段塞流消失,可提高系统对泄漏点的有效定位。

长距离输水压力管线通水试运行关键技术

结合唐山市环城水系提升改造综合治理工程引邱入城工程36 km管线工程通水试运行的成功案例,简要介绍在距离长、管径大、管道高差大等情况下,采取分段充水加压,利用压力传感系统辅助判断管道内通水情况的方法,顺利实现通水,总结了长距离输水压力管线通水试运行关键技术。

钢质管道非开挖顶管技术与装备

针对埋地管道施工中非开挖敷设量与日俱增的现状,介绍了非开挖设备的性能和技术特点,指出了机械顶管技术的优越性及其在国内外的发展与应用。阐述了顶管施工的基本工作原理,着重介绍了在城市埋地管道网建设中常用的泥水平衡掘进机和土压平衡掘进机的施工工艺流程和施工装备的主要组成部分和功能。通过分析不同地质条件下多刀盘土压平衡掘进机、单刀盘土压平衡掘进机、刀盘可伸缩式泥水平衡掘进机及偏心破碎泥水平衡掘进机的性能特点,给出了顶管装备的选择方法。

设有复式空气阀的管道充、放水过程

为了研究长距离有压管道充水和放水过程中管内气体压力的变化情况,并保证其运行中的安全,针对长距离有压管道的特点,对其充水和放水过程,采取了对整个管道进行分段处理、依次充水和放水的策略.对于分段后的每一段管道,建立了圆形管道内水体体积与水深关系的数学模型.按照小流量充水的原则,运用理想气体状态方程,结合复合式空气阀的进气和排气性质,在空气阀和泄水管布置情况已知的前提下,根据不同的充水流量和放水流量,计算各管段气体压力的变化情况.整个数值计算过程采用自编Fortran程序计算求解.计算结果表明:充水和放水的流量越大,对应管段的气体压力越大和越小,管道越危险;在不影响管道安全性的前提下,为了使管道尽快充满和放空,应采取较大的充水流量(16 m3/s)和放水流量(泄水阀全开).

长距离有压输水管道充水过程的研究

为研究长距离有压管道充水过程并保证其运行中的安全,针对长距离有压管道的特点,对其充水过程,采取分段处理、依次充水的策略。对于每一段管道,闸门处采用宽顶堰型闸孔出流形式,结合空气阀的排气性质,运用气体状态方程,按小流量充水原则建立数学模型。在不同充水流量和不同空气阀间距下,计算管道内各特征点气体压强变化。计算表明充水流量越大,空气阀间距越长,特征点的气体压强越大,管道越危险。计算结果可为长距离输水管道充水过程的安全评估提供科学依据。

输水洞径对调压室最佳位置的影响

鉴于在输水管道上移动调压室位置可使涌浪压力与水锤压力彼此相互消长,当两者相等即对应了调压室最佳位置。以原输水洞径不变对应的最佳位置为前提,采用电站水力过渡过程的数学模型,模拟研究了引水隧洞及压力管道直径的改变对调压室最佳位置的影响。结果表明,随着引水隧洞直径的减小,调压室需左移远离厂房以恢复到最佳位置,且移动前后蜗壳末端压力差值呈增长趋势,但变幅较小;而随着压力管道直径的减小,调压室需右移靠近厂房以恢复平衡,且压力差值较前者更为明显。

有压管道过渡过程的数值计算

基于理想气体状态方程和全新的圆形管道水体积与水深关系数学模型,按照小流量充水原则,结合空气阀的进、排气性质和泄水管的排水特性,对一定的充水流量和不同的放水流量下有压管道充、放水过程中气体压力的变化进行了数值计算。结果表明:在小流量充水的情况下,管内的气体压力不是很高,放水流量越大,对应管段的气体压力越小、管道越危险。

万家寨引水工程北干线有压倒虹吸管道充水过程研究

为了充分发挥万家寨引水工程北干线在长距离输水管路的潜在效益,基于北干线有压的1#、2#倒虹吸PCCP管道工程,以1#倒虹吸朔州在线调流阀前管道充水过程为例,分析研究了考虑空气阀作用工况下可能产生的水击压力以及不同的充水流量下1#倒虹吸沿程控制点的充水时间。研究成果为万家寨引水工程北干线充水过程研究提供了理论基础。

平衡阀应用在空调水系统中需要注意的问题

与其它调节阀相比 ,平衡阀有较完备的功能和良好的调节性能 ;把它应用在空调水系统中 。

小浪底工程3号孔板泄洪洞充水平压系统管道振动原型观测

为了充分论证小浪底枢纽孔板泄洪洞充水平压管道的可靠性,对其在上游库水位为252.30m及50 m工作水头下的管道振动特性进行了原型观测,通过对原型观测成果的分析研究,得到振动应力在允许值范围内,但振动位移较大的结论,这为今后小浪底水利枢纽孔板洞充水平压管道的改进和安全运用提供了理论依据。

水平定向钻回拖施工中注水平衡法的改进

在大口径管道水平定向钻回拖施工中,通常采用在管道内安装一条PE管,并通过边回拖边往PE管内注水的方法来平衡管道浮力,从而达到减小管道回拖阻力的目的。该方法的缺点是PE管安装时易造成PE管焊口断裂,PE管上水时上水泵、上水管易发生故障,该方法不利于采用夯击钢管方法以辅助回拖等。将上述传统的采用单根直径较大的PE管改成采用两根直径相对较小的PE管,注水方式由PE管内注水改为PE管外注水,以此平衡管道浮力可较好地克服以上的缺点。结合哈萨克斯坦伊犁河定向钻穿越工程管道的回拖实例,介绍了采用上述新回拖工艺后成功实施回拖的过程。工程实践表明,回拖过程中回拖拉力平稳,均≤3 000 kN,一次回拖成功,且均未使用夯管锤辅助回拖措施。

小浪底水库平压管道冲淤及闸门前冲沙的措施

黄河乃世界上著名的多泥沙河流，在黄河上修建水利水电工程，首先碰到的便是泥沙问题。因高速水流挟带泥沙会对建筑物产生磨蚀，泥沙淤积又会对工程安全造成威胁。为此，小浪底水库工程采用事故门止水布置在闸门上游侧，廊道充水平压等措施解决泄洪洞群闸门前泥沙淤积问题。并增设了一套冲沙系统，以解决泥沙淤积的问题。这是一次新的尝试和探索。

临海竖井4台大直径泥水盾构双向分体始发关键技术——以福州滨海快线滨机区间隧道工程为例

为解决4台大直径泥水盾构在临海竖井双向钢套筒始发中所面临的始发空间受限、分体始发施工组织效率低、洞门破除易涌水涌砂、套筒内负环管片易上浮等施工难题,以福州滨海快线滨海新城站—机场站区间盾构隧道工程为依托,通过针对性设计盾构后配套台车功能布局和空间布置、设计分体始发管线延伸装置、制定井下针对性水平运输编组等措施,提高4台泥水盾构分体始发工效。通过对传统始发钢套筒受力与密封系统进行改进,确保始发期间钢套筒受力合理与密封有效。采用三轴搅拌桩端头加固+U型墙辅助降水,为安全破除洞门处地连墙创造条件。采取洞门处增设隔离钢丝刷、优化钢套筒回填料与注浆配比、增设负环预埋件与焊接等技术措施,有效控制大直径泥水盾构始发期间钢套筒内负环管片上浮问题。该系列技术措施实现了临海富水粉细砂地层4台泥水盾构双向钢套筒内快速、安全始发。

长距离输水系统非满管运行时的充水对策措施

文中以我国西北某市新建G、L长距离输水工程为例,介绍了长距离输水系统非满管运行时所采用的两种不同类型(重力充水、水泵充水)的充水方案,为长距离输水工程非满管前的管理运行提供参考方案。设计了带有减压孔板的旁通管路系统,能将工程的主管道充水流速控制在0.3 m/s及以下,能保证水泵启动的安全运行。该充水方案可有效降低或避免由于充水过快导致水锤、管道冲刷及爆管等现象,保障输水管路系统在初始充水运行时的安全。

压杆式充水阀的布置及设计

提出一种新式结构的充水阀——压杆式充水阀,用于安装在叠梁检修闸门的底节,以缩短闸门充水平压时间,提高水电站金属结构设备检修维护的效率。并以国外实际工程为例,对其结构布置、工作原理进行了介绍,指出其设计要点,供类似工程设计参考。

YKS-A型高压深孔水压式灌浆(压水)栓塞的研制和应用

灌浆和压水试验中水压式栓塞较其他类型栓塞安全、可靠、经济,且适合高压灌浆和压水试验,但栓塞胶囊孔内彻底排水卸压问题未能很好解决,是制约水压式栓塞进一步推广应用的瓶颈。中水东北公司新近发明的YKS-A型高压深孔水压式灌浆(压水)栓塞巧妙地利用压差平衡原理,方便可靠地实现了栓塞胶囊在孔内重复充塞和彻底排水卸压动作,成功地突破了制约水压式栓塞进一步发展这一技术难题的瓶颈。