娘子关供水工程水力计算及监控系统开发研究

发布时间：2017-08-24 16:34

  本文关键词：娘子关供水工程水力计算及监控系统开发研究

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【摘要】：随着国民经济的快速发展,我国水利事业也进入了新的发展阶段。为缓解我国区域性水资源短缺问题,进一步促进经济社会的全面发展,大型长距离、高扬程、跨流域、跨地区的长距离调水系统越来越多的出现在我国各个地区;与此同时,信息技术的高速发展也越来越多的应用于现代工业控制领域,计算机自动化监控系统综合了计算机技术、通信技术、控制技术,可视化程度高,功能强大。将其应用于大型输水系统中,不仅可以实现工业自动化,而且也是节能减排的一项主要手段。本论文通过对娘子关供水二期工程泵机组稳态特性的研究,针对运行调度中水力计算部分,利用泵相似特性理论对多级泵站变速调节时的各种开机台数匹配工况进行理论计算分析,提出保证系统安全的运行方式,为实际运行调度提供理论指导,防止或减少系统运行事故的发生;并在King SCADA软件学习的基础上对该工程监控系统进行了开发研究,主要研究内容为:1)利用泵站稳态运行数学模型对工程设计条件下稳态运行进行计算校核,验证工程设计的合理性。2)在泵相似特性理论的基础上,通过Visual Basic编程语言建立多级泵站变速调节计算程序,分析娘子关供水工程各级泵站以不同水泵台数投入运行的条件下,水泵的工作点以及泵系统的运行工况,得到满足供水流量的最优组合方式。3)阐述梯级泵站自动化监控系统的有关内容,通过对多个工业自动化监控软件的比较分析,选取最优开发软件并对娘子关工程的自动化监控系统进行开发研究。得到的主要结论有:1)对梯级泵站设计工况下各个开机组合工况进行计算分析后可知,各级泵站的单台泵运行、两台泵以及三台泵并联运行稳态结果可满足系统供水要求,系统效率较高,设计工况下达到80%左右,符合《泵站设计规范》中关于“离心泵泵站的效率不低于65%-70%”的要求。2)基于泵变速调节理论进行梯级泵站各种开机组合的计算结果说明,当前后级泵站开机台数比在一定范围内才能保证泵站系统的安全运行,超出该范围则会引起泵转速、功率等的超负荷运行,对泵站经济安全运行不利。当各级泵站开启相同即分别开启1、2、3台时,二级站转速、扬程、效率、功率的变化范围分别为1478 r/min-1545 r/min、169.12m-169.80m、84.46%-84.59%、1011.07w-1020.17w,三级站转速、扬程、效率、功率的变化范围分别为982 r/min-1018 r/min、85.62m-86.85m、83.9%-83.96%、517.91w-520.94w,均符合水泵变速调节相关规范说明。当各级泵站开机台数不同时,二、三级站中机组参数会出现不满足规范要求的情况。3)通过King SCADA对监控系统进行了软件开发,可实现泵站监控要求的基本功能,如泵站运行参数的显示,报警内容查询功能,主要参数实时趋势显示功能,数据的存储功能;除此之外,多种动画形式的显示手段,使软件界面形象直观,便于相关人员操作。
【关键词】：供水工程 梯级泵站 流量平衡 自动化监控系统
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV675
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 综述10-18
• 1.1 研究的目的和意义10-11
• 1.2 发展现状11-15
• 1.2.1 泵站计算机监控技术的发展现状11-13
• 1.2.2 泵站运行调度中水力计算发展现状13-15
• 1.3 研究内容15-18
• 第二章 娘子关供水工程稳态运行特性分析18-32
• 2.1 娘子关工程简介18-19
• 2.2 泵站稳态运行数学模型及计算方法19-22
• 2.2.1 水泵基本特性曲线19
• 2.2.2 泵站管路特性曲线19-20
• 2.2.3 同型号水泵并联运行工作点数学模型20-22
• 2.3 工程稳态特性分析22-32
• 2.3.1 一级泵站稳态特性分析22-24
• 2.3.2 二级泵站稳态特性分析24-27
• 2.3.3 三级泵站稳态特性分析27-29
• 2.3.4 泵站系统稳态特性基本结论29-32
• 第三章 娘子关供水工程梯级泵站间的系统流量平衡分析32-44
• 3.1 梯级泵站系统流量平衡分析的概念及意义32-33
• 3.1.1 梯级泵站系统流量平衡分析的概念32
• 3.1.2 梯级泵站流量调节的必要性32-33
• 3.2 梯级泵站流量平衡数学模型及计算方法33-36
• 3.3 Visual Basic程序语言以及SQL数据库的介绍36-38
• 3.4 梯级泵站流量平衡分析及结果38-44
• 第四章 娘子关供水工程自动化监控系统的软件开发研究44-66
• 4.1 娘子关供水工程信息化系统工程介绍44-48
• 4.1.1 工程信息建设的内容44
• 4.1.2 工程任务和规模44
• 4.1.3 总体方案44-48
• 4.2 梯级泵站自动化调度监控系统48-53
• 4.2.1 系统概述48
• 4.2.2 数据采集与监视48-49
• 4.2.3 监视和控制49-50
• 4.2.4 人机联系及操作50-52
• 4.2.5 运行监视52
• 4.2.6 运行管理指导52
• 4.2.7 历史资料系统52-53
• 4.3 娘子关自动化监控软件的选择53-58
• 4.4 King SCADA软件的介绍58-59
• 4.5 娘子关供水工程自动化监控系统的软件开发59-66
• 第五章 结论与展望66-68
• 5.1 主要研究成果66-67
• 5.2 研究工作展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间发表的学术论文72-74
• 致谢74

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本文编号：732386