泵站压力管道振动特性分析及减振优化设计

为探究泵站压力管道的不同布置形式对管道振动的影响,选取宁夏盐环定泵站工程二泵站#1压力管道为研究对象,建立基于流固耦合的泵站压力管道水流ALGOR数值模型,并采用DASP振动测试系统获取振动信号对模拟结果进行验证,分析压力管道水流流态对管道振动的激励特征并提出优化设计方案。结果表明,压力管道进水管处、支管总管相接处及总出水管处均有强烈的振动,但进水管的振动较出水总管振动更为强烈;减振优化设计方案中,调整支管距离对降低水流对管道振动的激励效果微弱,增大管径及改变总管走向对其效果较好,其中总管走向在2°～5°之间较佳,不仅能降低管道振动,而且能减少泵站能耗损失。研究结果可为高扬程泵站压力管道的优化设计提供理论依据。     

基于可拓层次分析法的混凝土材料抗冻耐久性影响因素分析

针对影响混凝土材料抗冻耐久性因素的复杂性及重要度的难以确定性等特征,选取甘肃景泰川电力提灌灌区为研究区,以室内快速冻融试验为基础,基于可拓层次分析法,确定了影响混凝土材料耐久性的粉煤灰、矿粉、硫酸盐、碳化等因素重要度,并将计算结果与试验结果进行对比验证.结果表明:四个影响因素中,权重系数依次为粉煤灰(0.380)>碳化(0.341)>矿粉(0.236)>硫酸盐(0.043),即内在因素对混凝土材料耐久性的整体影响大于外在因素的整体影响;粉煤灰的添加对混凝土的抗冻有一定不利影响,矿粉的添加对混凝土的抗冻性能略有提高;碳化及硫酸盐侵蚀加速了混凝土耐久性的损失,且碳化天数越长、硫酸盐浓度越大越为不利.相关研究可为混凝土材料配合比的优化及设计提供有益参考.     

基于灰色关联的多因素耦合作用下混凝土材料耐久性评估

为探明碳化-硫酸盐侵蚀-干湿循环等多因素耦合作用下的混凝土材料耐久性评估问题,通过开展室内加速试验,以所测混凝土试件的抗压强度、质量损失率及相对动弹性模量3个耐久性评价指标为依据,应用层次分析法与熵权法确定复合权重,构建了灰色关联理论的混凝土材料耐久性评估模型,确定了各组试件不同时段下的灰色关联度向量。研究表明:碳化-硫酸盐侵蚀-干湿循环等多因素耦合作用下不同配合比混凝土试件的关联度值均呈现先增强后下降的现象且最大值约出现在干湿循环30次处,即混凝土综合耐久性整体上呈先增强后下降趋势,与试验结果相符,验证了该方法的合理适用性,相关研究可为混凝土构件的配合比优化及耐久性评估问题提供有益参考。     

考虑流固耦合的泵站压力管道激振特性有限元分析

为探究大型高扬程泵站压力管道运行时高频激振的诱因和振动特性,以甘肃省景电二期总干七泵#1压力管道为研究对象,采用附加水体质量法建立基于ANSYS有限元的简化流固耦合仿真模型,对压力管道的激振特征进行数值模拟,分析不同机组启闭工况下压力管道的振动模态及位移变形规律,揭示压力管道的主要振动变形特性。结果表明,在多种运行工况下,压力管道弯管段和大小管连接段振动比较明显,且高阶模态的振型振幅高于低阶模态,不易被激振的出水管随着阶次的增高也逐渐产生振动变形。经DASP测试系统现场振动监测表明,数值模拟结果与现场测试结果吻合良好。该结论可为高扬程泵站压力管道避振、减振优化设计提供技术支撑,也为同类泵站工程的更新改造设计和安全运行提供理论依据。     

变频调速水泵装置变速特性试验研究

为探明变频调速水泵系统中水泵、电机和变频器的综合效率与水泵转速间的关系,通过试验得到不同转速对应的流量和综合效率,并基于最小二乘法对所得数据进行拟合分析。结果表明,在泵站实际运行中,标准比例律公式并不适用于所有的频率范围,变频器调频范围在39.0～41.5Hz时,水泵严重偏离高效区运行,效率值在0%～70.4%间急剧上升,调频范围在41.5～50.0Hz时,效率值在82.28%～88.75%间上升速率较缓;针对水泵变频前后频率比与流量、效率比的关系所拟合的关系式的相关系数分别为0.996、0.981,表明拟合关系式具有较高的可靠性,变频前后的转速比与流量比成二次相关关系,与效率比成三次相关关系。该研究结果可为实际工程中变频调速水泵调频范围的计算提供有益借鉴。     

泵站正向进水结构流场特性多目标优化研究

为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)和多岛遗传算法(MIGA)构建PSO-BPNN-MIGA耦合优化模型,通过Realizable k-ε湍流模型耦合考虑相间滑移的Mixture多相流模型对最优方案进行模拟。由耦合优化模型得到的最优设计方案(OPT)为：扩散角θ=26.30°、总宽度B=26.46 m、底部纵坡i=1∶2.3、悬空高度C=1.05 m、淹没深度h_s=1.38 m、后壁距T=0.57 m; OPT方案评价指标预测值和计算值的偏差率均在10.00%以内;OPT方案下泵站进水结构内未出现明显旋涡回流区,泥沙淤积强度和淤积范围明显减少、水流流速较小、流线较为均匀。优化模型在泵站原型进水结构协调优化中较为可靠,可实现参数区间内的全局连续寻优,所得最优方案整体优化效果较好。本文提出的研究思路与方法可为类似泵站工程设计参数耦合协同优化提供参考方法借鉴。     

基于ARIMA-SVM方法的梯级泵站机组运行趋势预测

针对多因素参与下梯级泵站机组运行趋势预测建模困难且预测准确度低、适应性差的问题，以宁夏盐环定扬黄工程为研究对象，引入时间序列分析法，提出了基于ARIMA与SVM模型组合的泵站机组运行趋势预测方法，即选择机组运行技术参数中的能源单耗和平均负荷作为试验样本，由ARIMA建模对处理后的数据进行线性拟合，通过SVM模型对残差进行预测处理，补偿机组运行中的非线性变化，综合二者预测结果得到组合模型预测值。结果表明，最优模型为ARIMA(1,1,3)、ARIMA(2,1,1),SVM模型最优参数分别为c=38、g=0.06和c=68、g=0.18;组合模型对试验样本的预测拟合优度分别达到0.999 2、0.998 4,均方根误差分别为1.67×10^-5、3.9×10^-8,平均绝对百分比误差分别为0.036 1%、0.074 7%,说明该组合模型预测泵站机组运行趋势精度较高、效果良好，可为泵站机组运行状态监测系统优化升级提供理论基础。