山西省禹門口工業(yè)供水工程停泵水錘數(shù)值模擬

曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程輸水管線長,在管線上游沿地形有兩處明顯的凸部,在水泵開、停機的水力過渡過程中有可能引發(fā)巨大的水錘升壓,特別是停電或其他原因產(chǎn)生的事故停泵可能引發(fā)水錘事故,嚴重危及供水工程的安全運行。通過停泵水錘防護措施的比選,為確定實用可靠的水泵啟動方案提供技術(shù)支持。

曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程停泵水錘防護措施的比選

應(yīng)用停泵水錘的基本理論,建立了壓水堆核電廠三回路水泵、泵出口閥、冷凝器和出水虹吸井等邊界條件的數(shù)學(xué)模型,并采用特征線法進行求解。結(jié)合工程實例計算說明,泵出口閥的關(guān)閉程序?qū)λN壓力的影響較大,水泵出口采用兩階段關(guān)閉液控蝶閥可以有效減小停泵水錘壓力,但其關(guān)閉程序應(yīng)在水錘數(shù)值模擬分析的基礎(chǔ)上優(yōu)化確定。

以辛安泵站供水工程停泵水錘為例，采用數(shù)值模擬的方法計算泵站4臺機組并聯(lián)運行工況下的管路的壓力狀況，發(fā)現(xiàn)4臺機紐并聯(lián)運行工況下發(fā)生停泵水錘時管路正負壓及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不滿足泵站規(guī)范要求，提出了安裝兩階段液控蝶閥、增加進排氣閥、增大機組轉(zhuǎn)動慣量3種防護措施保證供水系統(tǒng)安全運行并進行數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明，僅安裝兩階段液控蝶閥時，管路最大正壓、水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可滿足規(guī)范要求，但管路負壓仍不滿足規(guī)范要求；兩階段液控蝶閥加進排氣閥聯(lián)合防護時，可有效改善管路負壓問題，但仍不滿足規(guī)范要求；兩階段液控蝶閥加進排氣閥并提高機組轉(zhuǎn)動慣量10％聯(lián)合防護措施時，可有效改善管路正負壓問題及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，且辛安泵站可以安全運行。

以辛安泵站供水工程停泵水錘為例,采用數(shù)值模擬的方法計算泵站4臺機組并聯(lián)運行工況下的管路的壓力狀況,發(fā)現(xiàn)4臺機組并聯(lián)運行工況下發(fā)生停泵水錘時管路正負壓及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不滿足泵站規(guī)范要求,提出了安裝兩階段液控蝶閥、增加進排氣閥、增大機組轉(zhuǎn)動慣量3種防護措施保證供水系統(tǒng)安全運行并進行數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明,僅安裝兩階段液控蝶閥時,管路最大正壓、水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可滿足規(guī)范要求,但管路負壓仍不滿足規(guī)范要求;兩階段液控蝶閥加進排氣閥聯(lián)合防護時,可有效改善管路負壓問題,但仍不滿足規(guī)范要求;兩階段液控蝶閥加進排氣閥并提高機組轉(zhuǎn)動慣量10%聯(lián)合防護措施時,可有效改善管路正負壓問題及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,且辛安泵站可以安全運行。

水利工程穿河段施工,對于供水工程而言,第一要保證施工的安全性,第二要經(jīng)濟合理。禹門口東擴供水工程穿汾河段在本工程中有著十分重要的意義,研究合理的技術(shù)方案,如期完成穿汾河段施工,對加快施工進度,保證工程質(zhì)量,保障工程安全運行都有非常重要的意義。文章通過該穿汾河段施工技術(shù)研究,以期為類似的工程提供借鑒。

新疆準東五彩灣供水工程屬于長距離、高揚程、多起伏、兩級串聯(lián)的水泵加壓供水系統(tǒng),從控制工況開始,以規(guī)范規(guī)定的水錘防護必須達到的要求為約束條件,分別對一級泵站與二級泵站依次進行空氣閥設(shè)置、泵出口閥關(guān)閉程序優(yōu)化、調(diào)壓塔設(shè)置等水錘防護效果計算,最后對所有可能發(fā)生的工況進行校核,將水錘破壞影響力降到最低。針對工程實際情況,結(jié)合停泵水錘計算,最終找出合理、經(jīng)濟、有效的水錘防護措施。自2011年10月正式通水至今,未發(fā)生過水錘事故,整個供水工程運行情況良好。

長距離輸水工程的水錘計算,已經(jīng)成為供水工程安全運行的重要課題之一。文章以特征線法為理論基礎(chǔ),采用電算法對某供水工程管泵系統(tǒng)的水錘進行了計算機數(shù)值模擬,為該工程的優(yōu)化設(shè)計及安全運行提供必要的技術(shù)支持。

重力管道輸水方式因其對地質(zhì)條件要求不高,滲漏損失小,施工方便,造價較低,管理方便等優(yōu)點常作為設(shè)計者優(yōu)先考慮的方案,然而大型區(qū)域的長距離重力流輸水系統(tǒng)的管路安全問題成了供水工程安全運行的難題。文章選擇以長距離重力流輸水系統(tǒng)水錘防護作為研究方向,主要通過禹門口提水東擴工程重力流段第三區(qū)段水錘計算機數(shù)值模擬為例,探討長距離重力流輸水系統(tǒng)的水錘防護問題。

工業(yè)供水工程水價動態(tài)測算模式探討

地表水供水工程是山西省水利工程的主力軍。文中在調(diào)查地表水供水工程的設(shè)施現(xiàn)狀和現(xiàn)狀供水能力、工程效率、供水量的基礎(chǔ)上,提出工程效率偏低和供水量偏低的結(jié)論,并進行了合理分析。

基于pipe2010:surge水力分析軟件平臺,對莽山水庫供水工程供水系統(tǒng)進行了水錘數(shù)值模擬,并以水庫至宜章縣中心城區(qū)水廠供水主管作為案例進行分析,結(jié)果表明,設(shè)置空氣閥并且延長開、關(guān)閥時間在長距離輸水工程中對于防止水錘危害具有相當重要的意義。

文章從停泵水錘數(shù)值模擬的角度,分析了多功能水泵控制閥在停泵水錘數(shù)值模擬中如何模擬其關(guān)閉過程。

由于種種原因,黃河禹門口提水樞紐工程灌區(qū)工程進展緩慢,到2002年底仍未達到設(shè)計規(guī)模,而且用水隨機性大,致使樞紐一、二級站設(shè)備大量閑置,機組流量不匹配,造成水資源浪費,加大了提水成本,必須進行機組改造。通過機組改造,不僅滿足了近期工業(yè)供水的要求,同時也滿足了農(nóng)業(yè)灌溉小流量隨機性要求。

針對雙泵并聯(lián)給水回路系統(tǒng),通過結(jié)構(gòu)簡化和假設(shè),建立了水錘計算的基本方程和合理的數(shù)學(xué)物理模型。構(gòu)造求解邊界條件,利用特征線方法編制水錘計算程序,對雙泵切換條件下的水錘現(xiàn)象進行分析計算。研究結(jié)果表明,止回閥在關(guān)閉過程中閥瓣與閥座出現(xiàn)了劇烈的碰撞現(xiàn)象,系統(tǒng)管路出現(xiàn)了較為劇烈的水錘壓力波振蕩,兩臺泵交替時管道壓力波動幅度最大。

為了實現(xiàn)水資源的綜合利用,工程上常常從現(xiàn)有水電站的引水隧洞或壓力管道取水,兼顧發(fā)電與供水的需求。本文以南水水庫供水工程為例,針對兼有發(fā)電、供水特征的輸水系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型,分析其在發(fā)電、供水以及發(fā)電+供水三種運行工況時,恒定流計算初始參數(shù)的調(diào)整方法和發(fā)電與供水兩系統(tǒng)在非恒定流過渡過程中的相互影響,探索兼有發(fā)電、供水特征的輸水系統(tǒng)過渡過程的模擬計算分析思路與方法,為類似發(fā)電供水工程輸水系統(tǒng)過渡過程的分析計算提供借鑒。

某核電站淡水輸水管線全長38.5km,途經(jīng)河流、山巒、隧洞,有多個起伏點。通過水錘分析及計算,采取了在管線高點處設(shè)排氣吸氣閥,水泵出口設(shè)持壓泵控閥、壓力波動預(yù)止閥等停泵水錘防護措施,經(jīng)過一年多運行,未發(fā)生水錘現(xiàn)象。

通過水錘分析及計算，田灣核電站淡水輸水工程采取在管線高點處設(shè)排氣吸氣閥，水泵出口設(shè)持壓泵控閥、壓力波動預(yù)止閥等停泵水錘防護措施，經(jīng)過一年多運行，未發(fā)生水錘現(xiàn)象．

在長距離輸水工程中,管線在停電和停泵后由于水壓降低而誘發(fā)水錘現(xiàn)象,嚴懲危害管道的正常運行,為了保護管道,通過多種方案的技術(shù)經(jīng)濟比較,如加大泵組的轉(zhuǎn)動慣量、設(shè)置空氣壓力罐、空氣閥、雙向穩(wěn)定塔等方案,最后選定在管道的沿線設(shè)置多個單向塔,通過各個單向塔的共同作用很好地解決了管道中的水錘問題;其結(jié)果可供長距離供水工程中設(shè)置單向塔方案參考。

長距離多泵聯(lián)合運行輸水管線具有流量大、揚程高等特點,當突然發(fā)生事故停泵時管線會產(chǎn)生水錘,對系統(tǒng)具有很大的破壞性。為了保證輸水工程的安全運行,有必要對事故停泵后的水錘特性和相應(yīng)的水錘防護措施進行分析。以某輸水工程為例,運用閥門邊界、空氣閥邊界、管道等數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合水錘理論和特征線法,分別對采用空氣閥、普通止回閥、緩閉式蝶閥及其組合等防護措施的長距離運行輸水管線的停泵水錘進行計算和分析,得到了管道沿程的最大水頭、最小水頭線以及水泵轉(zhuǎn)速和流量相對值的變化規(guī)律。通過對比發(fā)現(xiàn),采用空氣閥、兩階段緩閉蝶閥等水錘防護措施組合運行,可降低管路極端壓力,保障輸水管線和水泵的安全運行。

禹門口提水工程一級泵站圍堰拆除的控制爆破技術(shù)

破壞性水錘的壓力所造成的管道和設(shè)備破損是目前長距離、高揚程輸水系統(tǒng)發(fā)生水錘事故的主要原因。內(nèi)蒙古上都電廠廠外供水工程輸水距離長達60km,水泵設(shè)計總揚程為2850kpa,全程管道輸水,采用一次升壓輸水方案。為了防止水錘破壞,該工程采用了在輸水管道沿線設(shè)置雙向通氣閥、在輸水管道控制點設(shè)置準調(diào)壓井、在水泵出口安裝液控止回蝶閥和設(shè)置氣壓式調(diào)壓室等水錘防護措施。該工程現(xiàn)已成功投入運行,效果良好。