水利工程論文-北方某取水工程水錘計(jì)算及水錘防護(hù)建議.doc

水利工程論文-北方某取水工程水錘計(jì)算及水錘防護(hù)建議摘要：本文采用計(jì)算機(jī)模擬北方某城市取水工程的停泵水錘工作情況。并根據(jù)模擬結(jié)果，提出了泵房和輸水管線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題以及停泵水錘的防護(hù)措施。關(guān)鍵詞：水錘計(jì)算水錘防護(hù)1.取水工程基本情況北方某市引黃工程取水泵房設(shè)計(jì)建設(shè)于黃河岸邊，一期設(shè)計(jì)最大取水流量3.36m3/s（兩大一小三臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行）。原水輸水管道總長(zhǎng)度為2731.07m，分別為DN1600鋼管（L=640m）和球墨鑄鐵管（L=2091.07m），起點(diǎn)(吸水井最低水位500.0m)與終點(diǎn)（穩(wěn)壓井堰上水位587.3m）的最大幾何高差為87.3m。整個(gè)輸水管線縱坡從泵房至水廠呈較為均勻的上升，平均坡度為2.76%，其中在0+640號(hào)和2+140號(hào)樁的縱坡有一定的變化；在平面走向方面，有三個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其Gy1、Gy2和Gy3的轉(zhuǎn)折角度分別為153、118和134。該取水泵房（一期）設(shè)計(jì)配備四臺(tái)水泵，具體參數(shù)如下表所示：設(shè)備機(jī)組水泵電機(jī)備注型號(hào)Q(m3/s)H(m)n（r/min）型號(hào)P（Kw）n（r/min）大同步S1-500.800C1.2393985TTK1600-616001000一臺(tái)小同步S1-500.800C0.993985TTK1250-612501000一臺(tái)大異步S1-500.800C1.2393985YYK630-616001000一臺(tái)小異步S1-500.800C0.993985YYK630-612501000一臺(tái)運(yùn)行狀況：夏季2大（同1+異1）+1小（同1），最不利情況冬季2?。ㄍ?+異1）+1大（同1）2.主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)水泵和電機(jī)制造廠提供的設(shè)備參數(shù)，主要設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：設(shè)備機(jī)組水泵及聯(lián)軸器電機(jī)合計(jì)（kg.m2）型號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.m2)型號(hào)及功率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m2）大同步S1-500.800C145.6TKK1600-6/1180，1600kw195340.6小同步S1-500.800C133.6TkK1250-6/1180，1250kw165298.6大異步S1-500.800C145.6YKK630-6，1600kw157302.6小異步S1-500.800C133.6YKK630-6，1250kw150283.63.水錘計(jì)算數(shù)學(xué)模型和方法根據(jù)GB/T-50265-97泵站設(shè)計(jì)規(guī)范第9.3條規(guī)定：有可能發(fā)生水泵危害的泵站均應(yīng)進(jìn)行事故停泵水錘計(jì)算。在初步設(shè)計(jì)階段和施工圖階段，宜采用特征線法或其它精度比較高的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。水錘計(jì)算的特征線法的基本原理就是按照彈性水拄理論，建立管道瞬變流（水錘）過(guò)程的運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程（這兩個(gè)方程是雙曲線族偏微分方程）。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化求解，得到水錘計(jì)算最重要的基礎(chǔ)方程。這個(gè)方程組的基本意義是管路系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的壓力和速度與直接波和反射波的相互作用有關(guān)，而直接波和反射波的傳遞在坐標(biāo)軸中的表現(xiàn)形式為射線，即特征線。將上述基礎(chǔ)方程經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成為便于計(jì)算機(jī)計(jì)算的的特殊方程就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬各種工況下的水錘情況。4.水錘模擬計(jì)算結(jié)果4.1無(wú)閥管路水錘工況4.1.1夏季運(yùn)行（兩大一小并聯(lián)運(yùn)行）從表示水錘壓力和水泵工況的兩份圖表（圖-1、圖-2）可以得知：項(xiàng)目水泵最大升壓值(m)水泵最大降壓值(m)水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(Nn)最大倒流量(m3/s)數(shù)值114.67-2.9-1.28-2.9對(duì)應(yīng)發(fā)生時(shí)刻(s)18.25.4618.212.744.1.2冬季運(yùn)行（兩小一大并聯(lián)運(yùn)行）從表示水錘壓力和水泵工況的兩份圖表（圖-3、圖-4）可以得知：項(xiàng)目水泵最大升壓值(m)水泵最大降壓值(m)水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(Nn)最大倒流量(m3/s)數(shù)值114.66-2.25-1.26-2.65對(duì)應(yīng)發(fā)生時(shí)刻(s)14.565.4616.3812.744.2普通止回閥管路水錘工況4.2.1夏季運(yùn)行（兩大一小并聯(lián)運(yùn)行）從表示水錘壓力和水泵工況的兩份圖表（圖-5、圖-6）可以得知：項(xiàng)目水泵出口總管最大升