变频调速在长距离高扬程梯级泵站中的应用

西北地区长距离、高扬程、梯级供水泵站受地形限制,各泵站水位变幅和输水管线长度相差较大。在流量调节过程中,上述差异导致水泵运行扬程偏移和输送流量偏差,级间流量的不平衡易引起泵组频繁启停和前池溢水现象。通过工程实例的设计和调试运行,介绍了水泵变频调速在梯级泵站级间匹配、流量调节和长距离管道空管充水等方面的应用。     

南水北调中线北京段泵站前池调节容积的合理选择

通过研究南水北调中线工程北京段泵站前池可调节容积参数的设计，提出了从实际运行调节人手，通过详细的水力瞬变计算分析问题的方法及其数学模型。研究表明：(1)泵站上游明渠可以视为前池的延伸，在设计前池可调节容积参数时必须考虑上游明渠的调蓄能力；(2)为了启泵，上游应当先增加相应的流量．当前池水位开始上升到预设水位后才开始启泵；(3)正常停泵的程序是，首先减少泵站上游明渠的流量，然后当前池水位开始下降到预设最低水位后才开始停泵。通过计算分析，得到了所研究系统前池可调节容积的合理参数，成果已被工程设计采用。     

缓闭蝶阀关闭规律对事故停泵水锤的影响

采取有效措施降低事故停泵时泵站系统的最大正压、水泵的最大反转速及反转持续时间是避免事故停泵水锤危害发生的关键。针对长距离输水泵站事故停泵普遍存在的倒转及最大正压引起的泵站系统安全问题,以北京市某重点水利工程为例,利用成熟的hammer软件,对该工程泵站系统事故停泵水锤进行了数值模拟计算。通过分析缓闭蝶阀线性关闭及两阶段关闭规律对最大压力、倒转转速的影响,最终推荐了该工程合理的缓闭蝶阀关闭时间规律。结果表明:泵后缓闭蝶阀两阶段关闭规律对事故停泵水锤最大反转速及反转持续时间有较大影响,合理的缓闭蝶阀两阶段关闭规律能有效降低甚至消除事故停泵水锤,是泵站系统事故停泵水锤防护的有效措施。     

羊卓雍湖三机式抽水蓄能电站过渡工况计算

本文着重介绍了羊卓雍湖三机式抽水蓄能电站(以下简称羊湖电站)过渡工况的电算成果。主要计算工况有:水轮机甩负荷、水泵断电、水泵借助于同轴水轮机起动和停泵、电站负荷小波动稳定等。通过计算可以确定调压室的最高、最低涌浪和压力钢管的最大、最小压力,分析起动或停泵机组对正常运行机组的影响,验证电站调节系统的稳定性,提出合理的机组飞轮力矩值和调速器参数。     

五号沟泵站调试过程前池水位波动分析

在青草沙水源地原水工程五号沟泵站的水泵调试运行过程中,观察到一次由于水泵间歇开停造成泵站前池水位波动较大的现象。对此现象的水力过渡过程进行了初步分析,并对水泵的开、停运行时间间隔与前池水位波动周期的关系进行了研究,发现由于停泵后再开泵的时间间隔相差半个水位波动周期,水位波动叠加从而产生了水位波动较大的现象,认为应合理选择水泵开停间隔时间以降低前池水位波动幅度。     

浅谈黄河四型水泵机械式水封装置技术改进

在高扬程灌区,泵站是其枢纽工程,水泵是其核心,保证水泵正常运行是发挥泵站抗旱灌溉效益的关键。本文客观描述了东雷抽黄南乌牛泵站水泵工作现状和因水封装置漏水造成的停泵检修现象,并通过探讨黄河四型水泵水封工作原理,分析其故障原因,提出其工艺改进措施,使之能满足水泵长时间安全运行,也为灌区泵站水泵运行提供技术借鉴。     

关于泵站前池流态的改善措施研究

泵站前池的水流流态对水泵的性能起着至关重要的作用,然而由于前池的设计不足,在工程实践中,往往会出现前池流态恶化,影响水泵正常运行的情况发生。通过分析前池水流流态,阐述了各种改善前池流态的措施,并结合工程实例比较了泵站前池优化前后的水流流态,验证了优化方案的可行性。     

泵站拍门的动态系统分析与优化设计探讨

在大型泵站中,由于正常停泵或一旦动力中断造成的事故停泵,会使水体逆流,水泵倒转,严重的会使水泵遭到破坏,造成事故,影响系统的正常运行。因此,大型泵站水泵止逆方式是一项重要的研究课题。目前,国内在大型泵站中采用的止逆方式     

南水北调中线惠南庄泵站进水前池布置方案的分析研究

对于惠南庄泵站这样一座重要的大型城市供水泵站,为了满足其流量大、扬程高、单机容量大、泵站特征参数变幅大等特殊要求,在进水前池的设计中采用前池数值水力仿真分析、水工模型实验及三维紊流数值模拟等试验研究手段弥补现行规范中的一些空白,合理有效地控制前池内部流态对水泵吸水性能影响,分析验证前池的面积和体形布置的合理性;提出泵站运行时各种工况下的前池水位控制方式;优化前池特征运行水位,提高最低运行水位,从而提高水泵机组的安装高程,减少前池、主副厂房等主体建筑物的工程量和工程投资.     

南水北调来水调入密云水库调蓄工程典型泵站模型试验研究

通过物理模型,模拟南水北调来水调入密云水库调蓄工程典型泵站前池布置,进行水力试验研究,优化泵站前池设计,提高泵站运行管理水平,为保证泵站群输水稳定和运行安全,提供技术支撑。模型试验以西台上、埝头及溪翁庄等3座典型泵站作为研究对象,模拟了京密引水渠、泵站前池、泵站进水口等建筑物附近的水流变化。在各种不同的流量、水位及水泵机组运行组合的工况下,观测了泵站周围水流结构变化状况,分析了泵站前池、进水口等水流结构变化对泵站的影响,获得了多种安全运行条件下的数据参数。     

水泵起动过程中泵站前池水位降落值的分析

本文论证了水泵起动过程中扬程与流量、转速的关系，分析了泵装置系统的特征值与前池内的水流流态，在此基础上，推导出了水泵起动过程中前池水位降落值的计算方法．     

三维数值模拟在泵站侧向进水前池的应用

泵站布置形式因进水方式不同通常分为正向和侧向两种进水方式,侧向进水时前池来流方向和前池中的主流方向存在夹角,此时由于弯道水流的运动特性,侧向进水前池容易产生主流脱壁、回流和漩涡等不良流态,难以形成良好的水泵进水条件,影响机组的安全运行。针对古德洛尔电厂一期侧向进水泵站前池,采用RNGκ-ε双方程紊流模型封闭雷诺平均的N-S方程,利用SIMPLEC算法对泵站前池及部分引水明渠水流流场进行三维数值模拟,对比分析设计方案修改前后前池水流的流速、涡量、水面线等水力参量分布特性,并以典型断面流速分布均匀度为目标函数分析整流措施前后前池内流速分布均匀度变化,验证了增加合理的整流措施可以有效改善前池流态。     

泵站超大扩散角压力前池立柱阵列整流的优化设计

受场地布置尺寸的限制,山东省黄水东调二期工程加压泵站压力前池的扩散角度达到78.8°,大大超出正常前池扩散角的范围。根据该站不同运行工况时的压力前池三维流场数值模拟分析结果,该站压力前池内因扩散角过大而导致存在大范围的回流区,对水泵安全稳定运行构成严重威胁。为了使该站在前池扩散角很大的情况下能够为水泵进口提供较为理想的流态、保证水泵正常运行,采用基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型的CFD方法,利用该站压力前池内的数十根结构支撑立柱,在压力前池控制尺寸不变的条件下,采用立柱排列与前池侧壁边界型线调整相配合的技术方案,进行了前池整流优化研究。研究结果表明:前池整流优化方案消除了该站大扩散角压力前池原方案中的大范围回流区和喇叭管附近的紊乱流动,各工况下水流能够较为平顺地流向喇叭管;各工况下喇叭管出口的流速分布均匀度平均值均不低于98%,水流角度平均值均不小于87°,可为水泵运行提供符合要求的流态;结构复核计算结果表明压力前池优化方案2能够满足柱体结构强度和顶板变形的要求。该泵站前池已按本文研究结果实施,泵站建成后的实际运行情况表明,水泵机组运行安全稳定。     

二维数学模型在泵站上游水动力研究中的应用

泵站上游区域的水动力条件直接关系着泵站的运行状况,因此,为了解决其水动力条件,对一维、二维、三维水动力数学模型及泵站上游不同区域的水动力特性进行了分析,根据分析结果,提出了针对不同区域采用不同类型数学模型的技术方法,并将该方法用于对化子闸泵站上游整体区域水动力特性的研究。在研究过程中,采用了含自由水面的平面二维水动力模型以及简化的二维水动力模型,对泵站前池水流分别进行了水动力特性数值模拟研究,得到了满足工程研究需求、符合物理规律的研究结果。研究结果表明：所提出的技术路线可行有效,实际采用的方法科学合理,研究成果可为类似泵站工程的设计研究提供技术支撑,也可以为其他相关工作提供参考与借鉴。     

闸站并列布置工程泵站前池流态改善

为研究闸站并列布置工程泵站运行时清污机桥位置对前池内水流流态的改善效果，以南水北调东线刘山泵 站工程为例，基于 Navier-Stokes 方程和 Standard?k-ε 湍流模型对前池原设计方案和改进设计方案的进水流场进行 了定常数值模拟，分析比较不同开机组合时前池流场分布和流道进口后断面的流速分布均匀度及速度加权平均 角度，并进行水工模型试验验证。结果表明：原设计方案前池在 4 号和 5 号机组进水流道进口前存在回旋区，4 号 机组流道进口前产生有害吸气旋涡；改进设计方案前池将清污机桥整体向泵房方向移动 25?m，并将节制闸与泵站 间导流墙长度减短使其头部与清污机桥墩齐平，不仅消除了 4 号机组流道进口处有害吸气涡，还将 4 号机组进水 流道进口流速分布均匀度平均提高 2.5%，泵站进水流态改善显著。通过调整泵站进口清污机桥桥墩位置解决了 前池流态存在的问题，不需再另增底坎、立柱和导流墩等措施，研究成果可为同类型工程研究提供参考。     

开孔导流墩几何参数对闸站工程前池整流效果的影响

为了改善闸站结合工程的泵站前池流态,采用计算流体力学(CFD)对闸站结合式泵站前池流态进行数值模拟,研究了开孔导流墩的长度、开孔宽度、相邻的孔口中心间距及开孔高度等因素对泵站前池流态的影响。结果表明:选择合适长度的导流墩能改善闸站结合工程的泵站流道进口的不良流态;在优选的长度下,进行导流墩不同开孔几何参数的对比计算,发现开孔导流墩长度为8.62D(D为水泵叶轮的直径)、开孔宽度为1.55D、相邻的孔口中心间距为2.16D、开孔高度为0.66h(h为前池水深)时,相比于其他几何参数的开孔导流墩,前池内流态能得到更好的改善,水泵入口流速分布更均匀,漩涡综合影响函数更低;CFD计算结果与模型试验结果基本吻合,研究成果可为闸站结合工程选择合适的导流墩提供参考。     

城市排水泵站水力特性及整流措施

为了解弧形进水箱涵城市排水泵站水力特性,探寻改善泵站内部不良流态的整流措施,采用数值模拟方法对城市排水泵站水力流态及整流措施进行研究,并通过物理模型对整流效果进行验证。研究结果表明：弧形进水箱涵城市排水泵站的前池存在主流偏斜与分离流动现象,前池主流集中在中上层,中下层出现大范围的立面环流,底层存在回流,进水池内流态紊乱并出现旋涡,导致水泵进水不够顺畅;设计优化的“方形立柱+组合横梁”的组合式整流措施能够改善前池和进水池的水力流态,前池内的偏流和分离流动消除,底层回流消失,进水池旋涡得到有效抑制,3台水泵进水流道入口流速分布均匀度分别提升了12.0%、8.7%、8.3%,入流速度加权平均角分别提升了7.08°、9.07°、11.40°。     

泵房进水前池优化试验研究

结合工程实际,用物理模型试验对电厂单管进流、短过渡段泵房前池水力特性进行了模拟研究,提出了在进水前池内设置适宜的消能、整流横梁及斜向导墙工程措施,明显改善了前池内水流流态,入口水流均匀、平顺,为水泵的安全、经济运行创造了有利条件。     

惠南庄泵站前池流道模型试验研究

对南水北调中线一期工程北京段有压输水方案的惠南庄泵站前池流道的水力特性进行试验研究，提出了前池流态及进水口总扩散角、水泵进水池内、外流态及漩涡型态，前池水面线及水面波动等项成果，验证了前池系统水力设计的可行性及合理性。