基于ANSYS水锤泵结构有限元分析

针对水锤泵几何结构及运动特性,对水锤泵在工作过程的受力及振动情况进行了研究,并结合流体力学,计算了其产生的水锤效应。应用ANSYS有限元软件,对水锤泵进行静力学分析和有限元模态分析。结果表明,在底座及相贯线处存在较大的应力分布,整体变形不大,设计相对合理;各阶振型主要表现为扭曲及弯曲振动。

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。

管道水力摩阻系数的敏感性分析

管道水力摩阻系数的合理取值是输水工程经济、高效运行的关键,尤其是当前广泛采用的大口径输水管道。然而受内壁粗糙度、管径D、流速V、水温T等诸多因素的影响,水力摩阻系数取值存在较大的不确定性。本文对常用摩阻系数进行了系统的敏感性分析,研究表明:同种管材的海森-威廉系数Ch和曼宁糙率系数n均随管径D增大而增大,并且曼宁糙率n的相对增幅远大于海森-威廉系数Ch,当前设计中忽略管径D对曼宁糙率n的影响是造成部分工程水头损失计算误差较大的原因之一。海森-威廉公式对不同管径的适应性优于谢才-曼宁公式,工程设计如采用谢才-曼宁公式,需考虑管径和流速对曼宁糙率n的影响。上述成果可为管道输水工程的设计、运行和管理提供参考。

长距离高落差有压重力流输水特性研究

长距离高落差有压重力流输水在城镇尤其是山区城镇供水工程中得到广泛应用,然而这类输水管道爆管事故频发对城镇供水安全构成了严重威胁,通过理论与实例分析了管线长度(L)和高差(H)在发生管线末端关阀水锤时,对管道内部最大水锤压力的影响。研究发现L增加对阀门前端最大水锤压力有消减作用;H增加对阀门前端最大水锤压力有增大作用;L与H同时增加时,共同作用影响阀门前端最大水锤压力。

长距离高落差重力流供水工程的关阀水锤

对长距离高落差重力流供水工程中阀门动作规律进行了研究,分析了关阀的水锤特性,运用特征线法推导了在已知阀门关闭规律时管道首相水锤压力的解析公式以及在已知管道控制压力时阀门最快直线关闭规律的解析公式,并结合数值计算对公式的正确性进行检验。结果表明:推导出的首相水锤压力解析公式和水锤直线关阀规律解析公式计算均与数值计算结果吻合较好,精度较高,可为高落差重力流供水工程的管道设计及运行调度提供参考。

长距离重力流输水管线水锤计算及防护研究

为进一步研究长距离重力流输水管线的水锤现象,以兴安盟经济技术开发区工业供水工程为背景,根据一维水锤计算基本原理,计算分析了阀门两阶段线性关闭快慢和组合关闭方式对长距离重力流输水管线水锤作用的规律,并在此基础上研究了关阀总时间对管线水锤压力的影响。结果表明:阀门第1阶段快速关闭的幅度越大,则管线沿程水锤压力越大;阀门同时关闭时管线水锤压力较大,交错关闭时水锤压力较小;延长关阀总时间有利于减小管线水锤压力,该工程两阶段线性关闭最佳历时为1400 s。该研究对长距离重力流输水管线的安全运行具有一定的参考作用。

长距离重力输水系统中的水力分析探讨

对长距离重力输水系统进行了空蚀分析、进排气分析、水锤分析等水力分析。以稳态和瞬态水力模型为理论基础,重点对关阀水锤的预防措施等进行了研究。针对不同的分析结果得出了类似工程的应用结论。

长距离重力流压力输水工程水锤防护设计探讨

随着城市用水规模不断扩大,长距离输水工程日益增多,水锤引起的爆管严重影响了长距离压力输水工程安全。为解决李家河水库输水工程因管线长、地面起伏大而发生水锤破坏可能性的问题,进行管道分段、阀门选择、运行控制等多种措施综合设计,并采用特征线法进行数值模拟计算,有效保障压力输水工程安全。提出长距离重力流压力输水管道水锤防护需从工程手段、技术措施、运行管理等多方面分析,综合制定水锤防护方案,消除水锤对工程安全的影响。

影响重力输水系统中关阀时间的因素分析

在重力输水系统中,管道末端关阀检修操作如果不当,会引起关阀水锤。消除水锤的安全措施很多,但是最经济、有效的方式是延长关阀时间。对影响关阀时间的因素进行了分析,并得出了一般结论。

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。

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。

长距离重力流输水工程分级减压设计优化与水锤防护分析

乌兹别克斯坦某城市供水工程中重力流输水段原设计管道耐压等级偏低,需设置减压消能设施。经减压方案对比分析,一级减压方案投资明显高于二级减压方案。采用KYPipe2010计算软件分析稳态计算结果表明,在小流量和极端工况下,减压阀后的减压比达到3.85,阀后会产生较大的气蚀。为此,采取在每级减压阀(DN600)处并联一台小口径的多喷孔减压阀(DN400)。在发生小流量和极端工况时,仅开启DN400多喷孔减压阀消能,以减小汽蚀的危害。关阀水锤分析表明,末端关阀时间选择300 s匀速关闭较为合适,沿线应设置5台超压泄压阀,以防止水锤发生。

浅析水力系统模型在电力系统低频振荡中的作用

为明确水力系统模型在电力系统低频振荡中的作用,运用全部特征值法,分析了水力系统的弹性水击、刚性水击和简化模型对水火电联合的三机系统小干扰稳定性的影响,得出了对含有水电站的电力系统进行低频振荡分析时,应该采用更为精确的水力系统弹性水击模型的结论。

某长距离输水管道系统水力特性分析

水力特性分析是长距离输水管道系统设计工作的前提。【目的】分析长距离输水管道系统水力特性。【方法】以水锤基本方程、特性线法为依据,建立数学模型,采用AFT-Impulse软件建模对试验模型进行了稳态和瞬态计算。【结果】在稳定运行工况下,系统管线布置合理。在瞬间工况下整个输水系统均未出现负压情况,其中最小余压为管径2倍。【结论】稳态工况下,各管线末端流量控制阀前压力较大,阀门将长期处于小开度状态运行。瞬态工况下,支管流量控制阀流量出现有很小量的振荡,从而导致主管低压区压力出现很小量的振荡。

引汉济渭工程长距离有压输水管道水锤计算分析

长距离有压输水管道因水流条件复杂而容易产生水锤现象,进而导致管道系统产生振动或者爆裂。为满足实际输水需要,保证输水管线安全运行,采用特征线法,利用水锤数值模拟软件建立长距离输水管线水锤计算基本模型,通过对引汉济渭二期工程北干线黄池沟配水枢纽至板桥出水池段输水管道系统稳定运行状态、调整运行状态、检修切除管段运行状态(分水口控制流量、分水口控制开度)和爆管时4种工况下的水锤现象及变化规律进行了分析研究,确定了阀门最优启闭规律和操作规程。

山丘区自压输水管道水锤防护措施研究

【目的】避免山丘区自压输水管道因水锤而遭受破坏,保障管道的安全运行。【方法】针对山丘区地势起伏的自压输水管道中水锤现象正负压较大的特点,以陕西省千阳县一自压输水管道工程为例,依据水锤基本计算理论,采用倾斜直管和拟合等效短直管相结合的数值模拟方法,分别模拟各个驼峰断面设置进排气阀和末端控制阀门断面前设置超压泄压阀的防护效果,对计算模拟结果进行分析,确定水锤防护措施及具体位置。【结果】在无水锤防护措施的情况下,管道末端控制阀门快速关闭时管道内沿管线产生明显负压,最大负压水头达到-20.06 m,管道末端控制阀门断面处正压最大,正压水头达到87.58 m;合理设置水锤防护措施后,管线全程无负压,全程正压最大水头为70.88 m,未超过管道允许的最大压力。【结论】对于山丘区自压输水管道,采用进排气阀和超压泄压阀联合防护水锤的方法,可以有效缓解水锤现象的发生,保证管道内的压力在设计压力允许范围内。

事故停泵水锤计算模型参数局部敏感性分析

数值模拟的方法为管道输水工程采用合理的水锤防护提供了良好的技术支撑。基于特征线法,采用扰动分析的方式(固定步长5%,扰动范围±25%),并结合修正的Morris筛选法,对事故停泵工况时水锤计算模型进行了参数局部敏感性分析,以加强对模型参数的识别和不确定性的分析。分析结果表明:所研究的条件在事故停泵工况时,模型中的7个参数与最大水锤压力值的敏感性大小依次为泵后阀关阀时间、管道管径、输水流量、摩阻系数、水击波波速、机组转动惯量、管道长度。

基于水锤监测系统的供水管网瞬态过程分析技术及应用

有压管道中流体流态变化引起压力急剧变化,普通的低频压力监测无法准确反映输水管网瞬态水力特性.以西北某地区供水管网为例,对送水泵站和二次供水设备进行水锤监测,识别水锤特征并进行水锤风险分级及告警,解决普通监测设备无法识别水锤风险、不能进行水锤溯源分析等问题;基于水锤事件利用瞬态水力模型进行溯源分析,优化水锤防护措施,有效降低关阀速度过快引起的水锤增压,并通过水锤监测系统采集的实时数据验证了水锤防护优化措施的合理性.

压力传感器寿命考核电液脉冲试验台水锤波仿真分析

梳理电液脉冲试验台的脉冲发生原理,选取水锤脉冲波形对压力传感器进行寿命考核,建立水锤波脉冲发生仿真模型,改变模型中油液性质、试验件容积、比例电磁阀输入电流、管路管径等参数对系统进行脉冲仿真分析。仿真结果表明:电液脉冲系统受多个分布参数影响,对预期产生波形均有不同程度关联,设计中应综合考虑阀门过流能力、试验件的容积及沿程压力损失等因素。

长距离重力流供水管线末端阀门关闭的过渡过程分析

随着社会的发展,长距离供水工程越来越多,人们对长距离供水的过渡过程计算也愈加重视。重力流输水管道因无水泵加压,故无停泵水锤危害。但是,其管线末端阀门关闭过快也会导致输水系统出现很高的水锤压力,在有多重起伏管线的高点容易产生断流,造成弥合水锤,严重影响管线及阀门等设备的安全。本文结合工程实例,对长距离重力流供水管线末端阀门关闭的过渡过程进行分析,并提出相应的防护措施。