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。

某水电站技术供水系统减压阀波动性研究

某水电站技术供水系统采用自流减压供水方式,其减压阀出口压力在技术供水系统启动运行时,波动峰值往往会超过定值上限,触发监控系统报警。通过深入分析该水电站技术供水系统隔膜式减压阀的工作原理及其出口压力波动大的原因及影响因素,经设计试验确认,通过增加针阀控制该减压阀控制腔水的排出流量,能够有效降低减压阀压力峰值,抑制其波动性,提高了技术供水系统运行的安全稳定性。该项研究对类似减压阀控制系统的设计优化,具有一定的参考价值。

先导级带环形间隙阻尼的水压溢流阀的开发

针对水液压传动中水介质黏度低、水压溢流阀阀芯和阀套之间难以形成有效润滑膜的特点,设计一种先导级带有环形间隙阻尼的水压溢流阀新结构。通过阐述新开发水压溢流阀的结构方案、工作原理,建立和推导了水压溢流阀的动态数学模型和传递函数。由基于数学模型的仿真分析得知所设计的阀是不稳定的,为此设计了输出反馈补偿来使阀得到稳定的输出压力,一方面通过仿真优化了阀的补偿参数,另一方面通过分析补偿的实现和特征,发现所设计的补偿是一个动压反馈补偿,它可以阻止主阀和先导阀之间的高频压力脉动传递。

阀芯结构对纯水溢流阀抗汽蚀特性的影响研究

介绍了所研制的先导式纯水溢流阀及其工作原理。从流场控制的角度,研究了先导式纯水溢流阀抑制汽蚀方法。应用CFD技术对溢流阀主阀流道内的流场流态进行仿真,获得了单级节流、带高压引流的单级节流、多级节流和带高压引流的多级节流4种结构下的压力和汽穴分布图像。在不同压力、阀口开度等多种条件下,对先导式纯水溢流阀进行了试验研究。结果表明,利用多级节流和高压引流补偿相结合的方法能有效抑制汽蚀、提高纯水溢流阀性能。

膜片式先导水压溢流阀仿真与试验研究

由于水的粘度低和润滑性差,先导型水压溢流阀中主阀芯与阀套之间的密封与润滑问题一直是影响阀静动态性能的关键性技术难题。设计出一种采用膜片密封的新型先导型水压溢流阀,较好地解决了先导型水压溢流阀的密封与润滑难题。建立该阀的数学模型,对其静态特性进行理论分析和计算,对其动态特性进行仿真,分析主阀下腔容积、阻尼孔直径、先导阀弹簧刚度、主阀上腔容积以及阀芯质量对阀压力响应和压力超调量等动态性能的影响。制作样机并对其调压范围、启闭性能和动态性能进行试验研究。试验结果表明,样机的压力调节范围较大、启闭特性非常好、压力超调量较小以及升压时间较短,验证了该阀能较好地解决主阀芯与阀套之间的密封与润滑难题。

采用典型模糊控制器实现压水堆稳压器的综合控制

对压水堆稳压器的压力和水位控制,提出了一种模糊综合控制方案。采用3个典型模糊控制器分别对电加热器、喷淋卸压阀和上充阀进行控制;在稳压器压力典型模糊控制器中采用了积分分离方法。本文对汽轮机负荷阶跃变化、线性变化、甩负荷3种工况进行了控制系统的仿真实验。结果表明,稳压器的压力以及水位的瞬态和稳态控制性能都得到了较大改善,明显优于GA-FC和PID控制方案。

纯水比例溢流阀静态特性的仿真与试验

以带球阀比例节流先导级的三级座式纯水比例溢流阀为对象,在结构分析和数学建模的基础上,建立了阀的AMESim模型,仿真分析了稳态液动力、比例电磁铁、阀芯摩擦力等对阀静态特性的影响,并与试验对比.结果表明:阀芯摩擦力及力放大杠杆结构降低了阀的静态性能,阀的滞环大,且随控制信号增大的可控线性段窄,阀在低压段的滞环大于高压工况.阀的大滞环和严重的非线性降低了闭环系统稳定性,应通过改进结构和控制补偿等措施改善静态特性.

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。

纯水比例溢流阀控制特性与补偿方法的研究

为了改善纯水比例阀的静动态控制性能,以TIEFENBACH的PDBV型三级座式纯水比例溢流阀为对象,研究阀的控制特性与补偿方法.阀的结构分析和静态比例调节特性试验表明,阀的开环静态特性滞环和死区大,线性可控性差;直接闭环控制的稳定性差,极易产生入口压力振荡.根据阀的开环静态特性试验结果,基于线性拟合建立了分段线性化的迟滞逆模型,并用于阀的前馈控制回路.阀控制特性的补偿效果试验结果表明:阀的前馈静态迟滞补偿大大减小了滞环和死区,提高了线性度,但是在正阶跃响应下易产生大幅超调和压力冲击.在直接前馈补偿中加入单边脉冲反馈的控制方式,可以基本消除超调现象.迟滞补偿对阀的非线性的有效改善,提高阀的控制性能,进一步扩大了水液压比例压力控制技术的应用.

液控蝶阀和超压泄压阀对水锤联合防护效果分析

以山西省长治市庄头泵站为例,针对供水工程倒虹吸管段出现的水锤压力过大的情况,采用数值模拟的方法,分别模拟了两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤、超压泄压阀单独防护水锤与液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的压力管路情况。对比分析了3种防护措施下的管路技术指标。分析结果表明:两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤与超压泄压阀单独防护水锤的效果均不明显,管路最大水锤压力仍不满足规范要求;而采取液控蝶阀和超压泄压阀的联合防护措施,能够有效地降低水锤压力,保证供水工程的安全运行。提出的液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的方法,可以为庄头泵站的安全运行提供技术支持,同时,也可为其他类似泵站的水锤防护提供参考。

基于Fluent的直动式纯水溢流阀内部流场建模与仿真分析

利用Fluent软件对直动式纯水溢流阀内部流场进行了仿真,得到了压力分布、速度矢量分布、紊流动能分布、能量耗散分布图,可以看出阀的进口处压力分布最密、流速大幅增加、紊流动能和能量耗散分布比较密集;分析了结构因素对气蚀腐蚀的影响,阀座及阀芯拐角处负压值低、气蚀严重;分别对阀座拐角处进行倒角、阀芯拐角处进行倒圆,结果表明经过结构优化后的溢流水阀气蚀现象得到明显改善.

膜片式先导水压溢流阀的研制

阐述了先导型水压溢流阀研制的技术难点,设计了一种新型先导水压溢流阀,并制作了样机。样机具有压力可调范围大,启闭特性好,压力超调量小,压力响应快等优点。

压力波动预止阀优化开阀方案

为降低供水工程中加装压力波动预止阀对系统中负压的恶化程度,在建立了水锤计算数学模型的基础上,应用特征线法对压力波动预止阀的防护效果进行了数值模拟计算,并提出了压力波动预止阀初始开阀时间的延迟优化方案.通过水锤防护计算并比较延迟开阀优化前后系统的负压变化情况,发现压力波动预止阀的装设确实会加大系统的负压,对系统管路造成不利影响;而延迟开阀的优化方案能有效消除和减弱因压力波动预止阀的动作而引起的负压恶化.此研究结果对于装设有压力波动预止阀的供水系统的泵站水锤防护具有重要参考价值和指导意义.

止水栓塞封隔-阀式压水器组合检测技术的应用

孔压注水试验是检测注浆质量的有效手段之一。以阳泉市307国道复线采空区治理工程工后检测为例,介绍了单管顶压止水栓塞封隔-阀式压水器组合检测技术中的检测设备、检测方法及检测效果。

先导式泄压阀水力瞬变的仿真

先导式泄压阀是一种先进的防水击危害的智能水力装置,具有根据管道水压的变化自动做出开启或者关闭的功能。本文建立泄压阀水力瞬变流量、水压与泄压阀开度的函数关系,提出泄压阀主阀开度响应水压变化的递进模型,并设计出计算机数值仿真先导式泄压阀响应水压变化的动作过程的方法和程序。最后,以实际工程为例,研究了管道承受负压的能力,以及先导式泄压阀口径和线性启闭时间对水力瞬变的影响。结果表明:泄压阀在水击过程中并不总是能完全开启,只是部分开启,甚至仅开启很小的开度,从而影响对后续突然升高冲击水压的消减效果,这在今后水击危害防护分析中应引起重视。

10000t多向模锻水压机改油压机关键技术研究

介绍了10000t多向模锻水压机目前的使用状况,提出了水压改为油压的必要性。对10000t多向模锻水压机改油压机的关键技术进行了研究,包括动力源的选取和设定、模锻压机主缸卸压、活动横梁自重和惯性的平衡、低速等温锻造等,建立了模锻水压机改油压机的技术路线。经过10000t多向模锻油压机生产实践,表明以上关键技术均切实可行。

多相流耦合水击模型在泄压阀压力精度设定中的应用

氮气式水击泄压阀的压力精度设定问题与油气管道系统能否安全运行紧密相关,为进一步提高泄压阀的设定压力精度,构建了油气水三相流耦合水击模型和阀芯运动力学模型;根据泄压阀的工作原理,对泄压阀阀芯的受力情况进行分析,建立水击压强、氮气压力、弹簧力之间的数学联系;实现了油气水三相流耦合水击模型和运动力学模型的融合。研究结果表明:构建的数学模型能准确地计算出符合实际工况的水击压强、氮气压力、弹簧力的理论数值;水击压强、氮气压力与弹簧力大小呈周期性变化;氮气压力与弹簧力设定数值的确定,可进一步提高泄压阀的设定压力精度。

长距离加压和有压重力输水管道水锤防护分析比较

对调水工程的2种输水管道进行水力过渡过程计算,对比分析长距离加压输水系统和长距离有压重力输水系统的水锤防护措施。分析计算结果可知,长距离加压输水系统产生的最大正压多发生在水泵出口处,而负压多发生在管线连续爬坡处,通过泵后止回阀、空气罐、单向稳压塔、双向稳压塔、空气阀、水击泄放阀等以及组合方式可以进行有效防护;长距离有压重力输水系统水锤防护措施分主动防护和被动防护,主动防护要点为在各种工况下保持水流的平稳流态,被动防护为在末端设置水击泄放阀。

长输管道泄压阀水力瞬变分析及瞬变工况测试

介绍了长输管道泄压阀的结构及工作原理,分析了水击产生的原因,进行了水力瞬变分析编程计算,设计了泄压阀水力瞬变测试流程。通过试验验证泄压阀对管路水力状态的影响,为泄压阀控制水击提供了理论和试验依据。

泄压阀对乘客舱通风流量和舱内压强影响的评估

评估了汽车乘客舱泄压阀(PRV)设计对舱内通风流量、舱内压强和舒适性的影响。对乘客舱内流场进行数值模拟,根据数值模拟结果拟合泄压阀开口面积、舱内通风流量和舱内压强的相互影响规律,结合舱内流量和压强试验数据建立了可控泄漏和非可控泄漏等效方案和评估流程,根据数值模拟结果分析了舱内气流状态和途径的过程及其对舒适性的影响。结果表明:泄漏开口面积和乘客舱压强、乘客舱压强和通风流量之间按照二次多项式规律变化;结合舱内通风流量、压强试验数据和乘客舱内流场数值模拟,可以获得较准确的可控泄漏和非可控泄漏开口等效方案。从而,本方法可用于泄压阀设计参考以及乘客舱流动状态和舒适性评估。