Attenuating water hammer pressure by means of gas storage tank

The basic equations for computing the volume of gas storage tank were derived from the principles of attenuating water hammer pressure. Verifications using experiments indicate that the proposed equation can provide a fare precision in the predictions. By using the model of solid liquid two phase flow, the gas storage tank, pressure relief valves and slow closure reverse control valves were compared with practical engineering problems, and the functions of gas storage tank in attenuating water hammer pressure were further investigated. [

Influence of Ozone Injection on Corrosion Behavior of Steel in Water Ballast Tank

Ozone is the principal active substances and usually employed in ballast water management systems. In the present study, the corrosion protective effect of ozone was conducted by immersion test and electrochemical techniques. It was found that corrosion protective effect was revealed in the range of 2.0 to 2.7 ppm of ozone concentration in seawater. The ratio of the rust area of specimen became 20% in that concentration region. The rusted area is strongly influenced by the ozone concentration and the flow rate determined by FEM （finite element method）. Ozone has a good influence for ballast tanks, i.e., ozone can delay the rust of ballast tanks, provided that the suitable concentration of ozone is selected. In this case, ozone may stop the corrosion at the defects, if a part of the paint in ballast tank is peeled off. However, ozone may also promote the corrosion of steel when the ozone concentration is very high, e.g., 10 ppm. Attention should be paid to the ozone concentration, if we use ozone as an active substance for ballast water management systems.

长距离输水泵站中空气罐参数敏感度分析及正交优化设计

为了探讨长距离输水泵站中空气罐的优化设计方法,以西北某长距离输水工程为例,以泵站水击最大正压水头和最小负压水头作为优化目标,以初始气体压力、高度直径比、连接管直径、进口阻力系数和出口阻力系数为优化变量,基于正交优化设计方法和KYPipe软件,采用极差分析法获得空气罐各参数对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响,同时对得到的结果进行排序,比较并找到最优参数组合.结果表明:初始气体压力、连接管直径和出口阻力系数等因素对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响程度较大,其中初始气体压力是最敏感的参数,对于最大正压水头和最小负压水头的影响程度最大;经过比较发现最优方案的参数组合为初始气体压力水头50 m、高度直径比4、连接管直径250 mm、进口阻力系数10、出口阻力系数5;相比原始方案,优化方案使泵站的水击最大正压水头降低4.98%、最小负压水头升高64.00%.

基于KY PIPE的管道输水工程停泵水锤分析及防护方案研究

当长距离有压输水工程因事故突然断电停泵时,易产生停泵水锤,危害输水系统的安全运行。为减轻停泵水锤对泵站等管道输水系统的危害,基于实际工程,使用KY PIPE 2022软件建立了相应的水锤计算模型,通过数值模拟探究输水系统停泵水锤水力过渡全过程,讨论了两阶段缓闭式止回阀不同关阀程序和气囊式空气罐不同布置方式对水锤防护效果的影响规律。结果表明,止回阀两阶段关阀程序优于线性关阀程序;对于管线前端负压较轻的输水工程,气囊式空气罐在管线中部串联布置相较于首尾布置有更好的经济性和可行性。气囊式空气罐、空气阀和两阶段缓闭式止回阀联合防护方案可有效抑制水泵倒转和水体倒流现象,有效控制管内最大正压和负压,使各项关键参数满足规范要求。

驼峰式长距离输水管线单向调压塔水锤防护研究

驼峰式管线作为长输水系统的典型布置方式,中间凸起管段的局部水锤特性及其水锤防护问题复杂。通过驼峰式管线高点下游侧管线坡度与水力坡度的比较分析,阐明了单向调压塔对驼峰式长距离输水管线的防护机理,并推导了单向调压塔设置高度的近似解析公式。进一步基于有压输水管道特征线法,融合单向调压塔和调流阀等水力边界,建立了相应的输水系统水锤分析模型,开展了系统的水锤防护及其优化研究。分析表明,基于建立的单向调压塔设置分析方法,在驼峰式管线合理设置单向调压塔,能够有效实现系统的水锤防护,并可考虑管线布置特性进一步优化,数值计算和理论分析一致;单向调压塔直径和阻抗孔直径是评估单向调压塔水锤防护效果的重要参数,均存在一最优数值解,继续增大单向调压塔直径或阻抗孔直径对改善水锤防护效果作用很小。

轨道交通工程中消火栓系统设计关键技术探讨

为设计出更加安全可靠、经济合理的轨道交通工程,介绍南京—马鞍山城际铁路(简称宁马线)消火栓系统设计中的一些关键技术及其相对于常规传统设计的优点。首先,在对规范解读及工程经验分析的基础上,首次提出“轨道交通工程中,为了保证消防安全,消防泵房保护距离尽量控制在2000 m以内”的原则。为了将此理念落实到具体设计中,在本工程中提出一种新的消防供水方案,即“消防供水多方案组合模式”,具体内容为:1)优先选用一站带左右各半个相邻区间的方案;2)当区间长度小于2000 m时,也可以采用一站带一相邻区间方案;3)当区间长度大于4000 m时,在一站带左右各半个相邻区间方案的基础上,在区间风井处设置独立的消防泵房,以保证所有消防泵房的保护距离控制在2000 m以内;4)将各消防泵房的供水单元完全独立。其次,在车站给水水压制式方面,提出2种单路水源高架站的消防供水方案及其适用范围,即:1)室外低压、室内临时高压系统,适用范围为“高架站布置在市政道路一侧,并且车站离市区较近、消防基础设施条件较好,能保证足量消防车及时赶到火灾现场”或“条件特别困难的既有高架车站改造”;2)室内外共用临时高压消防系统,适用范围为“高架站布置在市政道路中央”或“车站离市区较远、消防基础设施条件比较不利,不能保证足量消防车及时赶到火灾现场”。最后,在消防设施布置方面,提出“高架车站室外消防水池、扑救类室外消火栓”的布置原则,其中最重要的2条为:1)室外低压、室内临时高压系统中,当高架站超出消防水池150 m保护半径时,应增设相应的消防水池取水井;2)车站扑救面上布置室外消火栓时,应优先布置在每个高架站出入口附近。

高扬程输水管线停泵水锤防护措施研究

高扬程输水管线系统在电力工程取水系统应用中逐步增多。当升压泵发生事故停泵时,如果没有合理可靠的水锤防护措施,产生的停泵水锤会对输水管线造成破坏性影响。本文结合贵州某电厂输水工程案例,利用水锤分析软件对输水管线进行停泵水锤分析计算,比较各种防护措施对系统的影响,提出两阶段关阀程序、气压罐与注气微排阀相结合的组合水锤防护措施。

阻抗式调压塔在长距离有压输水箱涵中水锤防护的研究与应用

为研究阻抗式调压塔在长距离有压输水箱涵中水锤防护的作用,文章以某一新建低扬程泵站长距离有压输水箱涵工程为例,进行过渡过程计算,提出了相应的水锤防护方案,并进一步探究了阻抗式调压塔的关键参数对输水箱涵及机组的影响。结果表明,通过合理的闸门关闭规律和空气阀、阻抗式调压塔的组合方案,可以有效地控制输水箱涵内的水锤压力和机组反转转速等关键参数,确保工程安全运行。

基于Bentley Hammer的长距离有压管道输水工程的水锤防护研究

【目的】在长距离有压管道输水工程中,因管道内部水流条件复杂而容易产生水锤现象,不仅会影响水流正常输送,还可能导致管道破裂。因此,有必要进行长距离有压管道输水工程的水锤防护研究。【方法】基于台前县城乡供水一体化南水北调配套工程,通过Bentley Hammer软件,在最不利工况下分别建立三种数值模拟模型:无防护措施、加装复合式高速进排气阀水锤防护、气囊式空气罐和复合式高速进排气阀,进行联合水锤防护,对以上三种情况进行水力过渡过程数值模拟分析,研究复合式高速进排气阀与气囊式空气罐联合防护时的水锤防护效果以及气囊式空气罐的防护能力与预设压力和罐体体积之间的关系。【结果】结果表明:复合式高速进排气阀和气囊式空气罐可以很好地消除管道内水锤带来的危害,气囊式空气罐防护能力随着罐体体积和预设压力的增大而增强,罐体体积对其防护能力影响更显著。【结论】选择合理的罐体体积和预设压力可以使水锺防护发挥最好的防护效果,最大化输水工程的经济性。

综合物探方法在城市道路典型障碍物定位研究中的应用

在城市主干道路改扩建工程中,为准确测定地下原水箱涵及其附属隐伏护管桥的空间位置,保障高架桥梁桩基的准确设计及顺利施工,采用高密度电法、地震面波法、探地雷达法、GEM-2多频电磁法等几种常用工程物探方法,旨在对比方法有效性,总结技术要点,为城市道路典型障碍物定位研究积累技术资料及工程经验。地下原水箱涵道及其附属隐伏护管桥为钢筋混凝土,具有特殊的工程结构,与地层具有明显的物性差异,这里利用GEM-2多频电磁法清晰地准确地探测到了护管桥的平面边界,高密度电法、地震面波法较为有效地圈定了护管桥及原水箱涵的空间位置,探地雷达法清晰地探测到了护管桥区域,并且精细地刻画了原水箱涵及护管桥的空间关系,这些成果为类似城市道路工程问题的地球物理勘察提供了实践依据及解决方案。

深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计

浮式生产储卸油装置(FPSO)的船体阴极保护系统是确保结构安全的重要系统。以某深水FPSO船体阴极保护系统为例,介绍其所属石油公司企业标准对海上浮式装置的牺牲阳极阴极保护的技术要求。FPSO总体设计采用了油舱段被“干式安全带”围绕保护的设计理念,减少FPSO船舱内部阳极的用量。基于DNV规范和企业标准要求,考虑腐蚀环境影响、阴极极化过程、阳极消耗、防腐蚀涂层破损和船舱内有限布置空间等因素,选定铝合金牺牲阳极的成分和尺寸;计算FPSO船体和水下悬挂设施所需的保护电流密度,确定FPSO船舱内部和舷外的阳极用量和布置,以满足FPSO船体28 a全寿命期内不进坞维修的设计要求。

某长距离低扬程输水工程空气阀调压室与空气阀的联合水锤防护研究

针对长距离低扬程输水工程中单个空气阀的水锤控制距离较短无法有效抑制管内真空等问题,提出了空气阀调压室与空气阀联合防护的新型水锤控制方案,并以某长距离低扬程输水工程为例,对单纯采用空气阀防护以及空气阀调压室与空气阀的联合防护方案开展了水力过渡过程数值模拟与对比分析。结果表明,单纯采用空气阀防护时主管内发生了液柱分离,且因排气过快引发了较大的冲击水锤;而采用空气阀调压室与空气阀联合防护方案不仅能够有效抑制主管内的真空,还可有效缓解排气时引发的冲击水锤,是一种经济且有效的水锤防护措施,可为其他长距离低扬程输水工程的水锤防护提供借鉴。

水罐内表面强制电流阴极保护阳极的布置

以某3400 m^(3)碳钢注水罐内表面强制电流阴极保护辅助阳极用量计算及布置为例,对比了三种辅助阳极布置方案,讨论了阳极串数量,单串中阳极的数量,阳极与罐壁、罐底和液面的距离等对注水罐内表面强制电流阴极保护系统中辅助阳极布置有效性的影响。结果表明:采用方案三的防护效果最佳。辅助阳极布置过程中,需要进行阳极串最上方阳极顶部与储罐内液面的距离、2.5Sab(阳极串的底部与罐底间的距离)等参数的计算和核算,确定罐壁各部位均处于保护,从而确保采取的阳极设置方案合理有效。

锌合金高温阳极在FPSO工艺水舱的性能研究

目的研究船东指定型号的锌合金牺牲阳极在模拟工艺水舱环境中的电化学性能。方法参照NACE TM0190—2012中的电化学测试方法,测试该锌合金阳极在不同模拟环境下的工作电位、电化学容量等,结合舱壁材料的动电位极化测试,评估该阳极在工艺水舱环境中的电化学性能,以及是否满足舱壁阴极保护的要求。结果在55℃模拟溶液中,阳极的工作电位、电化学容量等测试结果均比较满意,所有指标均达到了NACE标准中对锌合金阳极在常温环境中的要求。测试温度为80℃时,试样的电化学容量略有下降,工作电位明显正移。环境温度对舱壁材料也产生了明显影响,高温下舱壁试样的自腐蚀电位负移,同时自腐蚀电流增加。结论在55℃的工艺水舱环境下,该锌合金高温阳极满足舱壁的阴极保护需求,但在80℃的舱室极限高温下,该阳极不宜长期服役,有欠保护的风险。此外,在实际中,建议定期监测涂层状态和阴极保护电位。

高温高盐储水罐内壁极化行为及其外加电流阴保系统辅助阳极的优化分布

通过电化学测试对高温高盐储水罐的极化特性进行了研究,获得了腐蚀电流和阴极保护电流密度的规律;对外加电流阴保系统的辅助阳极进行优化设计,通过数值模拟方法计算采用不同阳极保护方案时储水罐的阴极保护电位分布,最终确定最佳方案。结果表明:储水罐的直径为15.25 m时,综合阳极最佳的数量为8支,每支阳极覆盖的角度为45°;同时随着阳极长度的增加,储水罐电位均匀性得到改善;随着储水罐尺寸的增大,其保护电流需求量增加。

桃花裕黄河大桥桥面径流收集系统设计

介绍了桃花裕黄河大桥桥面径流收集系统的设计。由于河势发生了明显变化,导致原设计无法满足相关环保要求,因此,对堤内引桥、副桥、主桥、南引桥进行桥面径流收集系统改造设计。

长管道泵系统中空气阀的水锤防护特性模拟

针对长距离供水系统的特点,运用水锤理论和特征线方法,对不同管路系统进行水锤防护计算分析,并以广东省大亚湾供水系统为对象,重点对采用空气阀作为事故停泵水力过渡过程防护的可行性进行了分析与论证.计算结果表明,在特定条件下空气阀也能较好地抑制液柱分离的发生并有效地进行水锤防护.

基于遗传算法的单向调压塔尺寸优化研究

介绍了单向调压塔水锤防护的工作原理及计算模型,对单向调压塔水锤防护效果的主要影响因素进行了分析。采用反问题分析方法,以单向调压塔直径、有效水深、补水管直径及水泵出口阀的关闭参数作为决策变量,以单向调压塔的容积最小作为目标函数,建立了单向调压塔尺寸和水泵出口阀关闭程序同时优化的数学模型,并采用改进遗传算法对优化模型进行求解。该优化模型和优化方法在实际工程中的应用表明,数值模拟结果较准确,由此确定的防护措施可靠。

爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱剩余特性研究

为了抵御水下武器对舰船结构的毁伤,大型水面舰船在舷侧要设置多层防护结构。针对破片对防护水舱的毁伤情况以及破片穿透水舱的剩余特性问题,应用ABAQUS软件,采用耦合欧拉—拉格朗日方法,数值模拟了不同形状、不同质量、不同长细比的爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱,特别是背水钢板的演变过程。通过对数值试验结果的分析得到了爆炸破片穿透舷侧防护水舱剩余特性的规律。研究表明,球状破片的剩余速度要比柱状破片的剩余速度大得多,并且破片细长比也是影响破片剩余速度的重要因素。

基于GB 50253的输油管道水击泄压系统

通过对比分析水击保护的3种方法——管道增强保护、超前保护和泄压保护,得出泄压保护是管道保护最直接、有效的方法。在天津港—华北石化原油管道工程设计过程中,按照GB 50253—2014新版本要求,采用德国SPS9.8(Stoner Pipeline Simulator)软件实现长输管道的离线实时模拟计算,采用阀门保护和压力保护相结合的水击超前保护系统,不设置泄压系统,即可保证管道的运行安全。