山西大水网供水泵站系统水力调度及水锤特性研究

发布时间：2020-07-16 18:59

【摘要】：为缓解地区间水量供需矛盾,长距离输水工程,甚至跨地区、跨流域的输水工程解决城市和生态环境用水成为现阶段供水工程的一种必然发展趋势,其数量和规模逐渐增多、增大,是21世纪我国水利发展的一大特点。山西省的水资源供需矛盾较为突出,长距离供水工程是我省新水源工程的重要组成部分。为从根本上解决供水问题,山西省委及省政府依据中央水利改革发展的决策规划与国家发展改革委和水利部要求,于2011年全面部署了“两纵十横,六河连通,覆盖全省”的大水网工程。为保证工程在设计工况下稳定运行,需对工程稳态运行,梯级泵站水力调度,水力过渡过程,水锤的安全防护等运行过程中的关键技术问题进行深入计算与分析。本论文基于大水网山西省乡宁县谭坪沿黄供水工程,进行梯级泵站供水系统水力调度与泵站水锤特性,及重力流供水系统运行特性的计算与研究,进而提出合理恰当的运行建议及水锤防护措施,以保证供水工程系统安全性和经济性。研究内容如下:(1)梯级提水工程中各级泵站稳态运行参数计算。建立同型号水泵定速并联运行、同型号水泵变速并联运行工况下的水泵稳态数学模型,并对各级泵站的稳态工作点分别进行求解及分析。(2)分析计算大水网山西省乡宁县谭坪沿黄供水工程各级泵站在不同净扬程下的流量、扬程、功率等水力参数的变化范围。针对二级泵站不同流量需求,通过改变水泵运行台数及水泵变速调节的方式,进行泵站水力调度流量平衡分析。(3)分析液控蝶阀、空气阀等多种水锤防护措施的工作原理及边界条件,建立相应的数学模型,基于水锤的仿真模拟计算结果,为不同水锤防护措施的实现提供依据。(4)梯级提水工程中各级泵站水力过渡过程模拟计算。建立水力过渡过程数学计算模型,应用特征线法的基本原理,对水锤计算数学模型进行求解。基于泵站水锤的计算结果,提出管路安全防护的建议措施。(5)针对山西省乡宁县县城重力流供水工程,分析输水管路的稳态运行工况;模拟计算末端调流调压阀防护时,不同线性关闭规律下的水锤压力特征,确定阀门的最优关闭规律;进行优化计算得出输水管线安全运行的防护方案。(6)基于Visual Basic 6.0开发语言,开发重力流输水系统的水力特性数值模拟计算软件。建立重力流供水工程稳态分析模块和水锤分析模块,并实现各工况计算结果的数据导出、图形输出等功能。通过本论文的分析研究,为山西省大水网高扬程、小流量、长距离的提黄泵站的安全及经济运行提供技术支持,也为类似供水系统的优化设计提供技术依据;但鉴于水锤发生时的复杂水力瞬变条件,空气阀的设置理论及进排气流量系数的变化机理尚未完全揭示,有待进一步探讨。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV675;TV134

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本文编号：2758379