注气防护泵供水系统水锤研究

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长距离泵供水系统往往由于事故停泵而发生水锤事故,致使压力管道、水泵、阀门等遭受破坏,供水中断,造成重大损失。因此,为了确保泵供水系统的运行安全,采取安全可靠,经济合理的水锤防护措施是泵站工程设计和研究的重要课题。泵供水系统的停泵水锤为先有降压波后有正压波的过渡过程,若能及时防止压力降低,就能有效降低压力升高。
  本文提出了一种用于泵供水系统的注气水锤防护措施,结合工程实例,采用MATLAB进行数值模拟,重点研究注气水锤防护措施的防护效果。同时提出了用数值方法求解离心泵运行工况点,并在算例中将其与图解法进行了比较。主要取得的成果有:
  1)提出了一种注气水锤防护措施,该措施包括压缩空气罐、减压阀、空气阀、输气管道、电磁阀等,主要用于压力输水管道的水锤防护。建立了注气水锤防护措施的数学模型,给出了其安装位置的确定方法。用MATLAB语言编写了具有注气水锤防护措施,泵站停泵水锤分析源程序。
  2)提出了求解离心泵运行工况点的一种新方法。用离散点描述离心泵流量与扬程性能曲线,非离散点的水泵性能参数采用三次样条插值获得。根据水力学原理建立了求解离心泵单泵运行、并联运行和串联运行工况点方程组,给出了采用数值方法的二分法的计算步骤。以某供水工程取水泵站为例,利用MATLAB编程求解,得到正常工作时4口井12台同型号潜水泵并联运行的工况点。算例表明提出的离心泵运行工况点数值计算方法是可行的。
  3)针对某供水工程四级加压泵站,提出三种水锤防护方案,通过MATLAB软件进行数值模拟。结果表明减压阀出口设定压力越大,注入的空气质量越大,管道升压值越小。注气水锤防护措施是通过提高管道最小压力,而达到减小管道最大压力目的的。注气防护泵供水系统水锤效果显著。通过对不同水锤防护方案的最优防护效果进行对比分析,最终确定一套合理的水锤防护方案,以及注气水锤防护措施的参数,可为类似工程提供参考。
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