大型泵站虹吸式流道真空破坏阀关键技术研究应用

大型立式轴流泵站虹吸式出水流道真空破坏阀是保障主机组安全运行的重要设备,承担虹吸式出水流道快速闸门的作用,防止主机组停机时水流倒灌产生水泵叶轮飞逸事故。本文通过分析江都一站气动式真空破坏阀运行时存在的问题,结合破真空断流的工作原理,提出真空破坏阀本体改造技术方案,总结技术改造取得的成效。此技术方案实现了真空破坏阀在主机组停机时无须动力源自动打开断流,提高了主机组安全停机的可靠性,取消了泵站工程辅机供气系统设备,可为泵站虹吸式出水流道真空破坏阀的选择安装提供技术参考。

泵站虹吸式出水流道驼峰排气过程气液两相流研究

采用RNG k-ɛ紊流模型和VOF气液两相流模型对大口径的方形管虹吸式出水流道顶部大气团的排出过程进行数值模拟,计算不同高宽比的驼峰一次性带走气团所需要的最小驼峰平均流速v_(a)和气团破碎完全带走需要的驼峰平均流速v_(b)以及排出时间t_(b)。结果显示,随着驼峰高宽比减小,一次性排出驼峰气团需要的流速v_(a)也减小,当驼峰高宽比从0.4下降到0.3时,对应的v_(a)下降了11.6%,但流速仍然很大;在较小的驼峰流速下,对气团进行破碎排出全过程模拟,经过一段时间后,气泡也能全部破碎并排出,最终形成稳定虹吸。在一定范围内,排气时间越长,驼峰处的流速越小,当t_(b)从120 s增加到180 s时,对应的v_(b)降低了16.67%。本研究对于泵站虹吸式出水流道驼峰截面尺寸设计以及泵站稳定运行具有重要意义。

超驼峰工况下轴流泵事故停泵特性分析

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站在超驼峰工况下的事故停泵问题,基于瞬变流理论建立其数学模型,以金口泵站为例分析快速闸门关闭速度、快速闸门预关开度以及静扬程等对事故停泵的影响。研究表明:超驼峰工况下停泵,随着关闸时间的增加,水泵最大水锤压力,倒流流量及倒转转速都逐渐增加;预关闸门的程度越大,水锤最大压力越小,最大倒流流量和最大倒转转速值也越小;静扬程越大,则水锤最大压力越大,最大倒流流量和最大倒转转速值也越大;采用“预关闸门70%,闸门按照120 s线性关闭”的方案可有效防止金口泵站超驼峰停泵时的水锤破坏。

宋庄泵站真空破坏阀的改造及应用

宋庄泵站是引黄济青工程第2级泵站,泵站设计为堤身式结构、肘型进水流道、虹吸式出水流道、真空破坏阀断流。宋庄泵站真空破坏阀采用的是气动式真空破坏阀,其配套低压供气系统为真空破坏阀提供开阀动力。但供气系统空压机系统结构复杂,体积庞大,存在安全可靠性差、机械密封不严、漏气现象严重、工作效率低等现象,空压机补气频繁;冬季气温较低时,在电控阀内形成小冰,造成供气分管气路堵塞不能导通;压力气罐属于特种设备,存在不能备案及检测等问题。2020年宋庄泵站对真空破坏阀进行改造,采用的上海晟江机械设备有限公司生产的新型压力平衡式真空破坏阀,具有系统简单、故障率小,可靠性高,开阀动力小、能耗低;具有远程自动、监控、保护功能等显著优点。