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Water hammer prediction and control:the Green's function method 被引量:4
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作者 Li-Jun Xuan Feng Mao Jie-Zhi Wu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第2期266-273,共8页
By Green's function method we show that the water hammer (WH) can be analytically predicted for both laminar and turbulent flows (for the latter, with an eddy vis- cosity depending solely on the space coordinates... By Green's function method we show that the water hammer (WH) can be analytically predicted for both laminar and turbulent flows (for the latter, with an eddy vis- cosity depending solely on the space coordinates), and thus its hazardous effect can be rationally controlled and mini- mized. To this end, we generalize a laminar water hammer equation of Wang et al. (J. Hydrodynamics, B2, 51, 1995) to include arbitrary initial condition and variable viscosity, and obtain its solution by Green's function method. The pre- dicted characteristic WH behaviors by the solutions are in excellent agreement with both direct numerical simulation of the original governing equations and, by adjusting the eddy viscosity coefficient, experimentally measured turbulent flow data. Optimal WH control principle is thereby constructed and demonstrated. 展开更多
关键词 water hammer Two-dimensional analytical theory - Pressure transients Pipe-valve flow control
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泵站停泵水锤事故溯源分析及防护 被引量:1
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作者 马全 蒋丽云 厉忠庆 《水电能源科学》 北大核心 2024年第5期163-165,196,共4页
为研究两阶段缓闭止回阀关阀时间及类型对停泵水锤的影响,以蓝山县高塘坪分置式抽水蓄能工程中的泵站为例,基于两阶段缓闭止回阀工作原理,采用数值模拟方法溯源分析停泵水锤事故产生原因,并对比不同工况下液控蝶阀及多功能水泵控制阀在... 为研究两阶段缓闭止回阀关阀时间及类型对停泵水锤的影响,以蓝山县高塘坪分置式抽水蓄能工程中的泵站为例,基于两阶段缓闭止回阀工作原理,采用数值模拟方法溯源分析停泵水锤事故产生原因,并对比不同工况下液控蝶阀及多功能水泵控制阀在相同总关阀时间下的停泵水锤防护效果。结果表明,液控蝶阀关阀规律不合理是导致停泵水锤事故的主要原因;与液控蝶阀相比,多功能水泵控制阀在不同工况下的一阶段零流速的自适应关阀方式,可显著降低停泵工况下的水锤峰;经现场实测获取更换多功能水泵控制阀后的停泵水锤曲线,多功能水泵控制阀有效地解决了泵站水锤防护问题,提升了泵站的安全韧性。 展开更多
关键词 分置式抽水蓄能电站 停泵水锤 溯源 多功能水泵控制阀 液控蝶阀
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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
3
作者 李四伟 王忠赞 +5 位作者 李泳彪 田启彪 周光跃 曹思宇 杨春霞 郑源 《大电机技术》 2024年第4期35-42,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 大型离心泵 过渡过程 液控蝶阀 关闭规律 停泵水锤
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长距离负扬程加压泵站调水工程水力控制方式探讨
4
作者 曾敏 谢杰 +3 位作者 黄伟 祖子豪 廖晨希 程佳长 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第9期93-97,113,共6页
事故掉电引发的停泵水锤是泵站调水工程安全运行最主要的威胁之一,而对于下游水位低于上游水位的长距离负扬程加压泵站调水工程而言,事故停泵易造成管道拉空,负水锤防护难度较大,因此,针对其停泵工况的水力控制研究十分重要。以某长距... 事故掉电引发的停泵水锤是泵站调水工程安全运行最主要的威胁之一,而对于下游水位低于上游水位的长距离负扬程加压泵站调水工程而言,事故停泵易造成管道拉空,负水锤防护难度较大,因此,针对其停泵工况的水力控制研究十分重要。以某长距离负扬程泵站调水工程为例,模拟计算了事故停泵、阀门拒动这一控制性工况下的水力过渡过程,并对比分析了空气罐、空气阀与空气阀联合空气阀调压室3种水力控制方案的水锤防护效果。结果表明:对于长距离负扬程加压泵站调水系统而言,当采用空气罐的水力控制方式时,所需的空气罐体积较大,投资高昂;当单纯采用空气阀的水力控制方式时,难以有效解决管道局部高点处负压较大的问题,仍可能诱发弥合性水锤;当将部分空气阀附加一根短管组合成空气阀调压室后,能够有效控制管内负压。空气阀与空气阀调压室联合防护是一种十分经济且有效的水锤防护方案,可为这类负扬程加压调水工程的水力控制方式选取提供参考。 展开更多
关键词 停泵水锤 空气阀 空气阀调压室 空气罐 水力控制
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液控缓闭蝶阀运行中存在的问题及解决方案 被引量:1
5
作者 杨宇新 王腾飞 李文明 《中国水能及电气化》 2024年第5期64-70,共7页
文章以长距离输水工程运行为例,介绍了缓闭蝶阀在输水泵站中的应用,阐述了蓄能罐式液控缓闭蝶阀结构和工作原理,分析了其在工程实际应用中的优缺点,并提出改进方案。通过增加液压伺服闭环系统,充分发挥电、液两类伺服的优点,使泵站及输... 文章以长距离输水工程运行为例,介绍了缓闭蝶阀在输水泵站中的应用,阐述了蓄能罐式液控缓闭蝶阀结构和工作原理,分析了其在工程实际应用中的优缺点,并提出改进方案。通过增加液压伺服闭环系统,充分发挥电、液两类伺服的优点,使泵站及输水管线运行更加平稳安全,对高扬程输水管线水锤危害及水泵的倒转现象起到了很好的抑制作用,其改进措施可供其他同类型输水工程借鉴参考。 展开更多
关键词 液控缓闭蝶阀 伺服闭环控制系统 泵站 水锤
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水风光互补系统一次调频方案研究
6
作者 朱博 吴水军 +3 位作者 黄柯昊 周子超 邓涵 徐韬 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期412-421,共10页
为解决新能源并网后产生的频率问题,提出一种考虑水风光互补的调频策略。首先,建立含风、水、光、荷的简单系统数学模型;其次,结合水轮机、风电机组、光伏及其调频策略所对应的代数微分方程和基于直流潮流的系统网络方程,推导出负荷扰... 为解决新能源并网后产生的频率问题,提出一种考虑水风光互补的调频策略。首先,建立含风、水、光、荷的简单系统数学模型;其次,结合水轮机、风电机组、光伏及其调频策略所对应的代数微分方程和基于直流潮流的系统网络方程,推导出负荷扰动时水轮机、风电机组、光伏并网节点频率响应的频域解析式;最后根据解析式分析调频死区和调频控制参数等对系统频率的影响,提出一种水风光互补系统联合调频方案。在仿真软件PSD-BPA中搭建四机系统及实际电网的仿真模型,对调频方案的有效性和可行性进行验证,多场景下仿真结果表明该方法可提高系统一次调频能力。 展开更多
关键词 可再生能源 频率响应 下垂控制 水风光互补系统 死区 水锤效应
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大规模风电并网下抽水蓄能参与电网调频的模型预测控制策略 被引量:5
7
作者 罗远翔 关明 +1 位作者 刘铖 冯扬 《东北电力大学学报》 2023年第4期20-29,共10页
变速抽水蓄能机组在高比例风电并网的电力系统中具有深度参与频率调节的能力。针对短时风电功率波动引起电力系统频率扰动的问题,根据抽水蓄能机组不同的运行工况,提出抽水蓄能参与频率调节的模型预测控制策略。在发电运行时,利用风机... 变速抽水蓄能机组在高比例风电并网的电力系统中具有深度参与频率调节的能力。针对短时风电功率波动引起电力系统频率扰动的问题,根据抽水蓄能机组不同的运行工况,提出抽水蓄能参与频率调节的模型预测控制策略。在发电运行时,利用风机的减载备用改善抽蓄机组因水锤效应引起的调频效果不佳的问题;在电动运行时,利用抽蓄机组快速响应的特点,有效平抑风电功率波动,提高风电机组的风能利用率。该策略在考虑抽蓄机组和风电机组各自约束条件的前提下,通过求解滚动时域内最优控制问题,协调各机组之间的有功出力分配,提高电网的调频性能。最后在Matlab/Simulink仿真平台对所提策略进行仿真验证,结果表明该策略能够有效改善抽水蓄能机组平抑风电功率波动时的调频效果。 展开更多
关键词 风电机组 可变速抽水蓄能机组 电网频率 模型预测控制 水锤效应 导叶开度
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廊涿干渠工程运行调度方式优化及其水锤分析计算
8
作者 韩李明 《河南科技》 2023年第5期61-64,共4页
【目的】廊涿干渠工程自试运行以来,经历了2次爆管过程。为了保证廊涿干渠正常输水,需采取降压运行和工程加固措施,将原设计下调节方式优化为中控制下调节方式,并在管道末端设置调压塔。【方法】本研究通过建立输水管道系统模型,对管道... 【目的】廊涿干渠工程自试运行以来,经历了2次爆管过程。为了保证廊涿干渠正常输水,需采取降压运行和工程加固措施,将原设计下调节方式优化为中控制下调节方式,并在管道末端设置调压塔。【方法】本研究通过建立输水管道系统模型,对管道各种运行调节工况进行模拟计算,以验证新调节方式和调压塔的有效性和安全性。【结果】通过计算,确定了调流调压阀、调压塔的操作规程等设计参数。【结论】结合廊涿干渠实际运行情况,验证了降压运行和工程措施的有效性,保证了管道系统的安全。 展开更多
关键词 运行调度 优化 水锤分析 中控制下调节 调压塔
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航煤过滤设备性能测试系统水击动态响应及控制分析
9
作者 闫海鹏 黄恩浩 +1 位作者 郝阳阳 倪玲英 《管道技术与设备》 CAS 2023年第1期51-55,共5页
在进行航煤过滤设备性能测试时,需快速关闭被测过滤设备下游出口阀门。该过程容易诱发系统水击,引起管道系统动态响应,对设备安全存在较大的隐患。文中基于AutoPipe软件采用瞬态分析与时程分析法计算水击荷载对管道系统的影响及其控制... 在进行航煤过滤设备性能测试时,需快速关闭被测过滤设备下游出口阀门。该过程容易诱发系统水击,引起管道系统动态响应,对设备安全存在较大的隐患。文中基于AutoPipe软件采用瞬态分析与时程分析法计算水击荷载对管道系统的影响及其控制技术分析。研究结果表明:水击工况作用下,一次压力波传递过程中在连续多个弯头处叠加,瞬态压力波动幅度增大;随响应时间增加,频率与幅值降低;水击作用下管道弯头及支管与主管交汇处,动态位移显著,应力集中过大;延长阀门关闭时间,瞬态压力波动幅值显著降低,水击荷载减小。 展开更多
关键词 管道系统 水击 动态响应 控制
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阀门调节对水锤压力的控制效果对比研究
10
作者 郭子琪 弓学敏 谢英柏 《水电能源科学》 北大核心 2023年第3期95-98,共4页
水锤作为输水工程中常见的安全性问题,往往由阀门非正常操作引起,因此有必要对比分析不同阀门调节方式下的水锤问题。通过CFD技术和动网格技术模拟了不同的单、双阀调节方式,分析了管道内不同位置处的水锤压力波动情况。结果表明,单阀... 水锤作为输水工程中常见的安全性问题,往往由阀门非正常操作引起,因此有必要对比分析不同阀门调节方式下的水锤问题。通过CFD技术和动网格技术模拟了不同的单、双阀调节方式,分析了管道内不同位置处的水锤压力波动情况。结果表明,单阀调节时,先快后慢的关阀方式在一定的快关关闭量范围内对水锤有抑制作用,快关关闭量过大,即会起到恶化水锤的效果,快关量为60%时可对水锤压力进行有效控制,而快关量为80%时则会恶化水锤;双阀调节时,综合考虑两阀之前和两阀之间压力可发现同时采用“前0.25 s关60%,后0.25 s关40%”方式可避免过高压力及负压的出现。研究结果可为实际工程中阀门快速关断过程设计和操作方案提供参考。 展开更多
关键词 关阀水锤 阀门调节 压力控制 CFD技术
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长距离重力流倒虹吸管道水锤防治研究 被引量:1
11
作者 李峰 《水利建设与管理》 2023年第6期7-12,23,共7页
在长距离输水工程中,有压重力流输水由于节约能源、节约投资、运行成本低等优点被越来越多地采用。随着材料科学的发展,各种管材性能优越性越来越高,管道输水成为主要形式。有压重力流输水管道受地形起伏变化影响,常常出现多起伏、高压... 在长距离输水工程中,有压重力流输水由于节约能源、节约投资、运行成本低等优点被越来越多地采用。随着材料科学的发展,各种管材性能优越性越来越高,管道输水成为主要形式。有压重力流输水管道受地形起伏变化影响,常常出现多起伏、高压力的特点,在管道运行过程中最突出和最常见的问题就是输水管线中的水锤防护问题。为了进一步探讨长距离重力流倒虹吸管道输水水锤防治措施,本文在总结前人理论研究的基础上,分析了水锤产生的原因,同时结合天水市城区引洮供水工程,分析了各种常用的水锤防护措施、阀门设备的选择,并通过不同工况下水力过渡过程计算,对管道系统水力设备联控操作和阀门设备启闭时间进行了探讨,可供类似工程水锤防护参考。 展开更多
关键词 重力流 管道 阀门 水锤 防治
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海洋浅水地质钢管桩锤击沉桩要素控制
12
作者 袁春进 张显雄 《工程建设与设计》 2023年第13期253-256,共4页
通过分析海洋地质对钢管桩锤击沉桩的影响,归纳了在以砂性土为代表的硬土和以黏土为代表的软土中进行锤击沉桩的关键要素,从溜桩、锤击能量、桩身垂直度、桩顶标高以及船舶抛锚5个方面总结了控制方法,有利于系统性地降低钢管桩锤击沉桩... 通过分析海洋地质对钢管桩锤击沉桩的影响,归纳了在以砂性土为代表的硬土和以黏土为代表的软土中进行锤击沉桩的关键要素,从溜桩、锤击能量、桩身垂直度、桩顶标高以及船舶抛锚5个方面总结了控制方法,有利于系统性地降低钢管桩锤击沉桩过程中的质量风险。 展开更多
关键词 海洋环境 浅水地质 钢管桩 沉桩要素 控制方法
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水轮发电机水门非线性控制规律的研究 被引量:19
13
作者 孙郁松 孙元章 卢强 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 1999年第23期33-36,共4页
基于非线性微分几何控制理论,给出了针对具有刚性水锤效应的水轮发电机组的非线性调速器控制规律。数字仿真实验表明,这种控制规律能够很好地解决刚性水击的控制问题。与弹性水击的比较表明.在弹性时间常数比较小时,这种控制规律也... 基于非线性微分几何控制理论,给出了针对具有刚性水锤效应的水轮发电机组的非线性调速器控制规律。数字仿真实验表明,这种控制规律能够很好地解决刚性水击的控制问题。与弹性水击的比较表明.在弹性时间常数比较小时,这种控制规律也能够获得满意的控制效果。 展开更多
关键词 非线性控制 水轮发电机 水门 电力系统
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适应水击控制的多喷孔套筒式调流阀研究 被引量:11
14
作者 杨开林 李明 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2009年第12期43-46,共4页
现有多喷孔套筒式调流阀无量纲阀门流量系数τ和开度y的特性曲线是线性的,或是上凸的,这有利于在阀门的整个行程内允许精确的流量控制,但是不利于长管道的水击控制。文中提出了适应水击控制多喷孔套筒式调流阀的设计方法和实例,其特点是... 现有多喷孔套筒式调流阀无量纲阀门流量系数τ和开度y的特性曲线是线性的,或是上凸的,这有利于在阀门的整个行程内允许精确的流量控制,但是不利于长管道的水击控制。文中提出了适应水击控制多喷孔套筒式调流阀的设计方法和实例,其特点是τ-y曲线是下凹曲线,可以在相同关阀条件下大大减少水击压力。 展开更多
关键词 多喷孔套筒式调流阀 水击控制 阀门设计
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动力管道水锤激振分析 被引量:13
15
作者 谭平 徐蕾 凌晓聪 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期182-185,共4页
该文利用有限元方法,对动力管道进行了建模,把水锤基本方程计算得出的水锤力作为加载力,计算出了动静态组合工况下管道系统动力响应的位移及转角幅值、约束力及力矩,以及各个水锤激发出来的管系动力响应贡献的系数。从计算结果看出水锤... 该文利用有限元方法,对动力管道进行了建模,把水锤基本方程计算得出的水锤力作为加载力,计算出了动静态组合工况下管道系统动力响应的位移及转角幅值、约束力及力矩,以及各个水锤激发出来的管系动力响应贡献的系数。从计算结果看出水锤对管道有重要影响,在管道设计时必须加以考虑,最后提出了消除水锤影响的措施。 展开更多
关键词 水锤 管道 振动 控制
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离心式输油泵在管道顺序输送中的水击控制 被引量:2
16
作者 朱坤锋 桑广世 +1 位作者 孙宇 梁建青 《油气储运》 CAS 北大核心 2000年第10期11-14,共4页
通过分析离心式输油泵在管道顺序输送运行中的水击现象,阐述了水击产生的原理及给管道安全运行带来的危害,在对多泵站输油泵水力工况分析的基础上,提出了相应的水击控制和预防措施。
关键词 顺序输送 成品油管道 离心式输油泵 水击控制
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多功能水泵控制阀在水厂的应用 被引量:6
17
作者 耿灵生 郝晓晖 《排灌机械》 2004年第4期20-22,共3页
为了解决水厂设计中水泵常见的水锤问题,克服传统的手动闸阀和止回阀诸多不利的缺点,减少故障几率,提高水厂的安全生产可靠性,在沾化水厂二级泵房管道上安装了JD745X型多功能水泵控制阀替换止回阀,原手动控制阀保留并作为检修阀使用。... 为了解决水厂设计中水泵常见的水锤问题,克服传统的手动闸阀和止回阀诸多不利的缺点,减少故障几率,提高水厂的安全生产可靠性,在沾化水厂二级泵房管道上安装了JD745X型多功能水泵控制阀替换止回阀,原手动控制阀保留并作为检修阀使用。经过多年运行及数据分析,认为此水泵控制阀是一种兼水泵控制、止回、消除水锤三种功能于一体的控制阀门,在解决各种故障问题上,具有良好的运行效果,是水泵压水管阀门的更新换代产品,值得推广应用,具有较广的应用前景。 展开更多
关键词 水厂 二级泵 水锤 水泵 止回阀 泵房 水管 推广应用 更新换代 压水管
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泵站意外停电超前保护控制方案优选 被引量:2
18
作者 宫敬 严大凡 谭东杰 《油气储运》 CAS 北大核心 1998年第10期18-21,45,共5页
长输管道控制系统对意外停电和突然关阀等水击事故一般采取超前保护控制,对泵站意外停电水击事故状态进行了研究,以达到新稳态时管输量最大、全线总节流压力最小为最优原则确定目标函数,在稳态和瞬态模型的基础上,建立了选择水击事故超... 长输管道控制系统对意外停电和突然关阀等水击事故一般采取超前保护控制,对泵站意外停电水击事故状态进行了研究,以达到新稳态时管输量最大、全线总节流压力最小为最优原则确定目标函数,在稳态和瞬态模型的基础上,建立了选择水击事故超前保护最佳方案的数学模型,以实例求解管道中间泵站意外停电事故工况下超前保护的最优控制方案,并对其最优性进行了检验。 展开更多
关键词 泵站 停电 保护控制 油气管道
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安—延输油管道水击保护措施 被引量:4
19
作者 史秀敏 张国忠 李时宣 《油气储运》 EI CAS 北大核心 1997年第9期4-6,共3页
对安—延管道密闭输油后产生的水击问题进行了分析讨论,模拟计算了该管道四种瞬变过程的水击压力,并绘制了压力变化曲线图。通过对各工况的计算结果分析,指出安—延管道密闭输油,必须在沿河湾站设出站调节阀,进站设低压泄压和低压回流... 对安—延管道密闭输油后产生的水击问题进行了分析讨论,模拟计算了该管道四种瞬变过程的水击压力,并绘制了压力变化曲线图。通过对各工况的计算结果分析,指出安—延管道密闭输油,必须在沿河湾站设出站调节阀,进站设低压泄压和低压回流保护系统,杨山进站设泄压阀,各站设低压报警设备,通过就地控制和人为调节可以实现管道的安全运行。 展开更多
关键词 密闭输送 水击控制 保护系统 输油管道
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多功能水泵控制阀对短距离高扬程输水管线水锤防护效果的模拟研究 被引量:6
20
作者 蒋白懿 李博 +1 位作者 刘培青 赵洪宾 《水电能源科学》 北大核心 2015年第3期171-174,共4页
为了降低输水管道水锤事故的危害程度,针对石家庄市某旅游区输水管网现状,采用HAMMER软件模拟两阶段线性缓闭多功能水泵控制阀时管道内的压力数据变化,优化多功能水泵控制阀的参数设定,研究了多功能水泵控制阀不同的缓闭方案对输水管道... 为了降低输水管道水锤事故的危害程度,针对石家庄市某旅游区输水管网现状,采用HAMMER软件模拟两阶段线性缓闭多功能水泵控制阀时管道内的压力数据变化,优化多功能水泵控制阀的参数设定,研究了多功能水泵控制阀不同的缓闭方案对输水管道水锤现象的防护效果。结果表明,多功能水泵控制阀在第一阶段5s缓闭90%开度、第二阶段90s缓闭100%开度时,管道内最高水锤压力线平稳下降,最低水锤压力线明显提升,在管道末端最大负压值为-3.2m,满足管道工作要求,可见多功能水泵控制阀合理的缓闭能有效对水锤进行防护。 展开更多
关键词 多功能水泵控制阀 水锤 输水管道 石家庄市
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