长距离多起伏输水管道水锤防护研究

摘要

随着城市建设的快速发展和人民生活水平的日益提高，长距离大型输水工程越来越多，随之而来的工程爆管问题引起越来越多工程人员的注意。长距离有压输水管道中易发生水柱分离与断流弥合水锤，并造成严重的水锤危害。因此，长距离多起伏输水管道系统水锤防护问题，作为输水管道安全运行的重要课题之一，是很有必要进行深入研究的。 在长距离输水管线中，尤以多起伏管道水锤防护难度最大，发生水锤事故最多。实际工程更需要这方面的技术，根据输水系统的实际特点，设计合理、有效、经济的水锤防护措施，本研究专为此进行了探索。 1、本文在前人研究的基础上，阐述了水锤数值计算理论方法，并给出水泵不同工况的边界条件，以及长距离输水管道中常用的水锤防护措施的边界条件； 2、文中对常用的水锤防护措施的结构原理、性能特点及选择的技术要点进行了说明，并提出了选择水锤防护措施时应注意的问题。 3、根据水锤计算中常用的特征线法，结合各类边界条件建立了水锤计算的基本数学模型，应用计算机语言编制水锤防护计算的可视化程序，利用计算机进行模拟计算。 4、本文最后，分别以阜新供水工程、大连化工和吉林工业园三条长距离多起伏输水管线为例进行了水锤防护模拟计算。根据水锤计算结果，对各种断流水锤防护措施进行了比较，验证了不同水锤防护措施在水锤防护过程中的不同效果。提出了多起伏的长距离输水工程中断流弥合水锤的最佳综合防护措施，如在水泵出口处安装缓闭止回阀；结合正常排气要求在管线上安装具有恒速缓冲功能的排气阀，预防含气型断流弥合水锤。望对于类似工程的水锤防护具有参考价值和借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1水锤现象概述

1.1.1水锤的基本概念及分类

1.1.2水锤的危害

1.2国内外水锤防护研究综述和发展动态

1.2.1国内研究综述

1.2.2国外研究综述

1.2.3发展动态

1.3本课题的选题背景及研究意义

1.3.1选题背景

1.3.2研究意义

第二章长距离输水管道水锤基本方程

2.1水锤波速方程式

2.2水锤计算基本微分方程

2.3水锤计算特征线方程

2.3.1特征线微分方程式

2.3.2有限差分方程式

第三章 长距离输水管道水锤计算边界条件方程

3.1上游为水池的边界条件

3.2下游为水池的边界条件

3.3离心泵的边界条件

3.3.1正常运行时的工况

3.3.2启动时的工况

3.3.3停泵时的工况

3.4管路内部阀门的边界条件

3.5两阶段关闭缓闭蝶阀的边界条件

3.6减压恒压阀的边界条件

3.7注排气阀的边界条件

3.7.1注排气阀的通用边界公式

3.7.2注排气阀的理论边界条件

3.8超压泄压阀的边界条件

3.9调压塔的边界条件

3.9.1单向调压塔的边界公式

3.9.2普通双向调压塔的边界公式

3.9.3箱式双向调压塔的边界公式

第四章长距离多起伏输水管道的水锤防护措施

4.1调压塔

4.1.1单向调压塔

4.1.2普通双向调压塔

4.1.3箱式双向调压塔

4.2注排气阀

4.2.1注空气阀

4.2.2恒速缓冲排气阀

4.2.3浮球式排气阀

4.2.4气缸式排气阀

4.2.5工程中排气阀选用技术要点

4.3缓闭止回阀

4.3.1水泵自动控制阀

4.3.2液控蝶阀

4.3.3其它缓闭止回阀

4.3.4缓闭止回阀选用的技术要点

4.4超压泄压阀

4.4.1先导式超压泄压阀

4.4.2直动式超压泄压阀

4.4.3水锤预防阀

4.4.4超压泄压阀选用的技术要点

4.5减压恒压阀

4.5.1膜片式减压恒压阀

4.5.2活塞式减压恒压阀

4.5.3减压恒压阀选用技术要点

4.6其它水锤防护措施

4.6.1空气罐

4.6.2止回阀

4.7水锤防护措施的选择

4.7.1选择水锤防护措施需要掌握的原始资料

4.7.2长距离多起伏输水管道的主要水锤防护措施

4.7.3选择水锤防护措施时应注意的问题

第五章长距离多起伏管道水锤防护计算动态模拟

5.1水力过渡过程计算程序的编制

5.1.1计算机程序语言选择

5.1.2计算机程序模拟的意义

5.1.3计算机模拟功能分析

5.2水锤综合防护的计算机数值模拟

5.2.1简单管路暂态流动的计算程序

5.2.2空气阀处空气型空腔断流弥合水锤的计算

5.2.3蒸汽型断流弥合水锤的计算

5.2.4安装其它水锤防护措施处的水锤计算

5.2.5水锤综合防护计算

第六章长距离多起伏输水工程实例

6.1阜新市引白水源输水管线水锤计算实例

6.1.1工程概况

6.1.2输水管线主要数据资料

6.1.3水力分析计算及防护方案选择

6.1.4小结

6.2大连化工产业基地供水管线水锤计算实例

6.2.1工程概况

6.2.2输水管线主要数据资料

6.2.3水力分析计算及防护方案选择

6.2.4小结

6.3吉林玉米工业园供水管线水锤计算实例

6.3.1工程概况

6.3.2输水管线主要数据资料

6.3.3水力分析计算及防护方案选择

6.3.4小结

6.4工程总结

结论与建议

1、主要结论

2、建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢