苏丹长距离输水管线工程水锤防护与数值模拟应用研究

发布时间：2019-09-11 18:40

【摘要】：随着我国经济的快速发展,对外投资承包项目逐年增多,尤其在非洲地区的给水项目越来越多,非洲地区地广人稀,在水资源利用上面临长距离输水的问题。在长距离输水工程中,水泵的启动和突发性事故停泵等都会引起管道内压力的上升和下降,并存在交替变化的现象,即发生水锤现象。当产生太大的正压时,会造成爆管事故,若产生较大负压也可能使管道被压瘪,这些都会造成严重的危害和经济损失。所以需要在输水管线工程的设计中进行详细的水锤分析、预测和模拟各种工况,尤其是发生事故停泵的工况,制定出合理的水锤防护方案,采取相应的水锤防护措施,确保输水系统的安全、稳定运行。本文基于苏丹长距离输水管线工程水锤防护的实际问题,通过稳态计算和水锤分析确定可能发生的水锤类型,并且将停泵引起的断流弥合水锤作为重点防护对象。根据该工程的特点,结合各种水锤防护装置的优缺点和适用性,逐步确定该工程采用的水锤防护装置为缓闭止回阀和空气阀。缓闭止回阀的两阶段关闭时间并不是一成不变的,其关闭时间的选择依赖于管路的形式。本次研究通过软件进行数值模拟分析,对缓闭止回阀的两阶段关闭方案进行了探讨,确定了合理的关闭方案,并以此作为基础,进一步探讨空气阀的布置方案。根据传统经验,布置以快速排气为主的普通空气阀作为初步方案,通过软件的数值模拟发现,泵后止回阀处的高压和中间部分局部高压及沿线大部分的负压基本未得到改善,没有达到水锤防护的要求,需要对水锤防护方案进行改进。改进方案采用水锤防护型空气阀替代普通空气阀,再次模拟发现水锤防护型空气阀在该工程中对消减断流弥合水锤有很明显的作用。当沿线全部使用水锤防护性型空气阀后,沿线正压水锤基本消除,沿线的负压也基本得到了改善,泵后止回阀处最大的压力值满足规范要求,达到水锤控制的要求。但水锤防护型空气阀价格远高于普通排气阀,全线使用水锤防护型空气阀投资较大,不经济合理,需要尽可能优化水锤防护方案。通过对该工程逐点模拟研究,确定各空气阀设置点的吸气量,在无吸气或吸气量小的设置点采用普通排气阀,只在吸气量较大的设置点采用水锤防护型空气阀,最终制定出一套合理、有效的长距离输水管线水锤防护方案,并通过工程实际运行时的停泵压力测试数据对提出的水锤防护方案进行验证,确保达到完全控制断流弥合水锤的防护效果。本文对改进、优化后的水锤防护方案进行了工程技术经济分析,认为该水锤防护方案在提高水锤防护效果的同时,降低投资,可以取得显著经济效益,为长距离输水管线的水锤防护研究提供借鉴意义。
【图文】：

我国对水资源的需求和利用越来越多，但我国地域辽阔，水资源分布，所以跨流域、跨地区的调水，长距离输水工程逐年增多。目前我国已完通水和施工建设中的大型调水工程有大伙房水库输水入连工程等[1]。大水库输水入连工程示意图及施工现场照片如图 1-1 所示。

图 1-2 阿尔及利亚撒哈拉大沙漠输水管道工程施工现场照片极易出现水力波动冲击现象，即水锤现象。一旦出现水锤现象，管线的供水平衡和稳定；重则破坏泵等生产设备，爆管，阀门等，都会带来重大的经济损失和人员伤亡；更有甚者，，一些工程因
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU991.39

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 王中;;输水管道水力损失的计算及其影响因素分析[J];吉林水利;2012年09期

2 王文全;张立翔;闫妍;;压力供水管路事故停泵时缓闭蝶阀关闭方式的优化[J];北京理工大学学报;2011年10期

本文编号：2534601