山西省松溪长轴取水泵站供水系统水力特性研究

发布时间：2020-09-29 14:31

　　随着国民经济水平的提高,对于供水工程建设的要求也随之增多,不仅要确保工程的安全性、经济性、稳定性,还要积极采用新技术、新材料、新设备等使供水工程更加环保高效。而提水泵站作为供水工程的主要形式之一,故对其的设计与建设应满足人们更多的需求。如今大部分泵站地处地形复杂的山区中,且多为长距离高扬程的灌溉提水泵站,而长轴取水泵站具有安装面积小、汽蚀性能好、启动方便等优点,且适用于高扬程、流量大、扬程变幅较大的工况,故长轴取水泵站被广泛的应用,如贵州塘寨电厂工程、宁夏红寺堡扬水工程、山西杜河提水工程、长治后湾水库扩建工程等。但长轴取水泵站在运行过程中会产生振动现象,从而导致泵机组效率降低,甚至机组会发生故障。此外,较大的变幅水位也对泵站的运行方式也提出了更高的要求。所以对长轴取水泵站这种新兴供水系统的水力特性研究成为重中之重。长轴取水泵站供水系统的研究主要包括长轴取水泵站和重力流的水力特性研究,提出供水系统水锤防护措施的决策,确保泵站的安全运行。在现有的国内外成果基础上,本论文结合山西大水网松溪长轴取水泵站供水系统,研究内容如下:(1)简单概述长轴泵站的基本理论,从水泵转速这方面分析长轴取水泵振动及机组效率低的原因。(2)建立长轴取水泵站的稳态数学模型,在水位变幅较大的情况下,计算泵站的稳态运行工况,基于目前先进的变频技术,实现长轴取水泵站在水泵的高效区内去寻求其最优转速。(3)建立重力流水力过渡过程的数学模型,计算其稳态及无阀防护下的过渡过程,基于设计中采用的末端调流调压阀进行分析对比,选出合理的关阀方式。(4)研究进排气阀、调流调压阀的工作原理和特点,建立其数学模型,分析边界条件,在此前提下计算过渡过程,优选关阀方式。(5)根据已建立的稳态数学模型、水力过渡过程数学模型及初始、边界条件,应用Visual Basic 6.0编程语言和SQL数据库,开发供水泵站水力特性分析系统。(6)以山西大水网中的松溪供水工程为例,对长轴泵站的稳态、变速调节、过渡过程及重力流的过渡过程进行数值计算。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV675;TV136.2
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章绪论
    1.1 研究的背景和意义
        1.1.1 研究的背景
        1.1.2 研究的意义
    1.2 国内外研究现状及存在问题
        1.2.1 长轴泵站运行研究现状
        1.2.2 重力流水锤计算及防护研究现状
        1.2.3 存在问题
    1.3 本文研究的主要内容
    1.4 本文研究的技术路线
第二章长轴取水泵站概述
    2.1 长轴离心泵的介绍
        2.1.1 离心泵运行原理
        2.1.2 离心泵的分类及其特点
        2.1.3 长轴泵的构造
    2.2 长轴离心泵运行的振动问题
第三章泵站稳态运行数学模型
    3.1 稳态介绍
        3.1.1 稳态的定义
        3.1.2 稳态的分类
        3.1.3 稳态的计算方法
    3.2 泵站稳态数学模型
        3.2.1 水泵定速运行
        3.2.2 水泵变速运行
    3.3 长轴泵站稳态运行的特殊技术要求
    3.4 重力流输水稳态数学模型概述
第四章重力流水锤理论及其过渡过程数学模型
    4.1 水锤概念
    4.2 水锤基本微分方程式
        4.2.1 运动方程式的推导
        4.2.2 连续方程式的推导
    4.3 特征线法
        4.3.1 特征线法概述
        4.3.2 特征线法推导求解水锤基本方程
第五章供水系统边界条件及数学模型的建立
    5.1 上游是水库或水池
    5.2 下游是调流调压阀
        5.2.1 调流调压阀的调节原理
        5.2.2 调流调压阀的分类
        5.2.3 调流调压阀边界条件的建立
        5.2.4 调流调压阀数学模型的求解
    5.3 管路安置减压池的求解
    5.4 两阶段液控蝶阀的边界条件
        5.4.1 液控蝶阀的运行原理
        5.4.2 液控蝶阀两阶段关闭原理
        5.4.3 液控蝶阀边界条件的建立
        5.4.4 液控蝶阀数学模型的求解
    5.5 进排气阀的边界条件
        5.5.1 进排气阀工作特点及原理
        5.5.2 进排气阀边界条件及数学模型
    5.6 超压泄压阀边界条件及数学模型
        5.6.1 超压泄压阀的工作原理
        5.6.2 超压泄压阀的边界条件
第六章重力流水力特性分析系统软件的开发
    6.1 开发语言的选择
    6.2 数据库的选择
    6.3 供水泵站水力特性分析系统软件
        6.3.1 软件功能介绍
        6.3.2 长轴泵站稳态及变速调节计算模块
        6.3.3 长轴泵站水锤计算模块
        6.3.4 重力流稳态及水力过渡过程计算模块
第七章山西大水网松溪供水系统水力特性分析
    7.1 松溪供水系统工程概况
    7.2 松溪泵站水力特性分析主要参数
        7.2.1 泵站设计参数
        7.2.2 泵站水力特性分析的主要内容
    7.3 松溪泵站稳态运行数值模拟及分析
        7.3.1 泵站稳态运行数值模拟
        7.3.2 泵站稳态变频运行数值模拟
        7.3.3 泵站稳态运行分析
    7.4 松溪泵站水力过渡过程数值模拟及分析
        7.4.1 松溪提水泵站水力过渡过程计算结果
        7.4.2 水力过渡过程计算结果分析
    7.5 松溪泵站水重力流段稳态及过渡过程数值模拟及分析
        7.5.1 重力流稳态运行数值模拟
        7.5.2 重力流过渡过程数值模拟
第八章结论与展望
    8.1 结论
        8.1.1 长轴取水泵站稳态和变频运行及水力过渡过程数值模拟基本结论
        8.1.2 重力流水力过渡过程数值模拟基本结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的主要科研项目

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