水泵全特性曲线分析及对小管径长距离较平坦管道水力过渡过程的影响研究--《长安大学》2010年硕士论文
水泵全特性曲线分析及对小管径长距离较平坦管道水力过渡过程的影响研究
【摘要】：
我国水资源总量居世界前列,但是人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4,缺水状况在中国普遍存在,而且有不断加剧的趋势。我国水资源南多北少,地区分布差异很大,而且随着人口的增长,工农业生产的不断发展,造成了水资源供需矛盾的日益加剧。传统的小范围内的调水已不能满足某些地区的用水需求。所以,就需要修建一些长距离的输水工程来解决水资源分配不均匀的问题。
在这类长距离输水工程中,最常见而又最突出的问题就是输水管线的安全问题,其中停泵水锤问题尤为突出。通过计算机模拟事故停泵时的水力过渡过程,可以预测水锤升压并指导水锤防护措施的选择,水泵全特性曲线作为水泵运转工况的重要性能参数,对水泵处水力过渡过程的模拟有重要影响。但是目前水泵全特性曲线的资料相对有限,进行停泵水锤的计算时常常采用与所用泵比转速相近的水泵全特性曲线进行模拟计算,这样难免会对结果造成误差。
本文以彬长矿区某加压泵站段的输水管线及某给水工程管线为实例,套用比转速为128、80、60、47、530时的水泵全特性曲线,通过计算机程序进行了停泵水锤计算,分析了在采取防护措施前后对水锤计算结果的影响。
通过本文分析表明,在小管径长距离较平坦管道的输水工程中,套用与所用泵比转速相近的同类型水泵全特性曲线进行水锤计算,结果可以用于指导水锤防护措施的选择。如果套用比转速相差较大的不同类型水泵的全特性曲线进行水锤计算,则会对计算结果影响较大,不能作为水锤防护措施选择的依据。
【关键词】：
【学位授予单位】：长安大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TH311【目录】：
Abstract6-10
第一章 绪论10-15
1.1 论文写作背景和意义10-11
1.1.1 论文背景10
1.1.2 研究意义10-11
1.2 水锤现象综述11-12
1.2.1 水锤现象原理11
1.2.2 水锤危害11-12
1.3 国内外水锤研究情况12-13
1.3.1 国外研究综述12
1.3.2 国内研究综述12-13
1.4 本文主要研究内容13-15
第二章 水锤基本理论与计算方法15-27
2.1 水锤波波速15-16
2.2 水锤计算基本方程16-18
2.2.1 基本方程16
2.2.2 特征线微分方程16-17
2.2.3 特征线有限差分方程式17-18
2.3 分析计算方法18-19
2.4 边界条件分析19-27
2.4.1 泵边界条件19-21
2.4.2 排气阀边界条件21-23
2.4.3 箱式双向调压塔边界条件23-25
2.4.4 超压泄压阀边界条件25-26
2.4.5 缓闭止回阀边界条件26-27
第三章 水泵全特性曲线分析及改进27-51
3.1 水泵全特性曲线分析27-33
3.1.1 叶片泵(离心泵)全面性能曲线或四象限特性曲线27-28
3.1.2 泵—轮机全面特性曲线或四象限特性曲线测定28-30
3.1.3 现有全面性能曲线(或四象限特性曲线)介绍30-33
3.2 水泵全特性曲线改进33-51
3.2.1 叶片泵全面特性曲线改进33-38
3.2.2 不同水泵比转速WH(x)、WM(x)数据38-48
3.2.3 不同水泵比转速WH(x)、WM(x)值曲线48-51
第四章 小管径长距离较平坦管道水锤计算实例51-89
4.1 彬长矿区输配水工程水锤计算51-69
4.1.1 工程基本情况51-52
4.1.2 停泵水锤计算分析52-68
4.1.3 小结68-69
4.2 某工程输水管线水锤计算69-89
4.2.1 工程基本情况69-71
4.2.2 停泵水锤计算分析71-87
4.2.3 小结87-89
结论与建议89-91
参考文献91-93
攻读硕士学位期间的研究成果93-94
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水泵选型的步骤
一、列出水泵基本数据：
1、介质的特性：介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。
2、介质中所含因体的颗粒直径、含量多少。
3、介质温度：（℃）。
4、所需要的流量
一般工业用泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏量，但必须考虑工艺变化时对流量的影响。农业用泵如果是采用明渠输水，还必须考虑渗漏及蒸发量。
5、压力：吸水池压力，排水池压力，管道系统中的压力降（扬程损失）。
6、管道系统数据（管径、长度、管道附件种类及数目，吸水池至压水池的几何标高等）。
如果需要的话还应作出装置特性曲线。
&在设计布置管道时，应注意如下事项：
A、合理选择管道直径，管道直径大，在相同流量下、液流速度小，阻力损失小，但价格高，管道直径小，会导致阻力损失急剧增大，使所选泵的扬程增加，配带功率增加，成本和运行费用都增加。因此应从技术和经济的角度综合考虑。
B、排出管及其管接头应考虑所能承受的最大压力。
C、管道布置应尽可能布置成直管，尽量减小管道中的附件和尽量缩小管道长度，必须转弯的时候，弯头的弯曲半径应该是管道直径的3～5倍，角度尽可能大于90℃。
D、泵的排出侧必须装设阀门（球阀或截止阀等）和逆止阀。阀门用来调节泵的工况点，逆止阀在液体倒流时可防止泵反转，并使泵避免水锤的打击。（当液体倒流时，会产生巨大的反向压力，使泵损坏）
二、确定流量扬程
流量的确定
a、如果生产工艺中已给出最小、正常、最大流量，应按最大流量考虑。
b、如果生产工艺中只给出正常流量，应考虑留有一定的余量。
对于ns&100的大流量低其不意扬程泵，流量余量取5%，对ns&50的小流量高扬和泵，流量余量取10%，50&ns&100的泵，流量余量也取5%，对质量低劣和运行条件恶劣的泵，流量余量应取10%。
c、如果基本数据只给重量流量，应换算成体积流量。
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管道泵性能影响因素（1）
管道泵性能影响因素（1）
&&&&的配管的目的是提供一种导管的液体的流动，并从泵，而不会不利地影响泵的性能或可靠性。然而，许多管道泵的性能和可靠性问题引起或加重系统管路不足。
&&&&这篇文章中，主要是基于最新的国际标准组织/液压研究所（ISO /
HI）标准草案，&旋转动力（离心）泵管道，&列出所需的方法，以确保最佳的管道和管道泵。
一、输送管道
（1）、吸入管道
&&&&管道泵的功能是提供均匀分布的液体流动的管道泵的吸入口，以足够的压力的管道泵，避免气蚀&和相关的损伤，在泵叶轮。流量分布不均匀的特点是强大的本地电流，漩涡和/或夹带的空气过多。
&&&&理想的方法是一个直管，直接到管道泵，没有转弯或在靠近管道泵的扰流配件。如果抽吸管道没有传递到管道泵的液体，在此条件下，可能会导致管道泵出现若干问题，包括：
&&&&管道泵工作时出现噪音。
&&&&随机轴向载荷振荡。
&&&&轴承过早或密封失效。
&&&&叶轮与所述壳体的入口部的气蚀破坏。
&&&&偶尔的损害的排出侧的液体分离。
（2）、排放管道
&&&&排放管道的流动特性，通常将不会影响叶片式泵的性能和可靠性的，但有少数例外情况下，在存在
&&&&高能管道泵流令人不安的配件安装在靠近泵出口法兰可能是敏感的。
&&&&阀突然关闭可能导致过高产生的水锤压力峰值被反射回来，给水泵，可能造成泵的损坏。
&&&&排放管道，可能会影响管道泵的启动，停止和启动。
&&&&排出管道配置也可能会改变在非常低的流速排放管道可能延伸到任何放流再循环。这头由管道泵可以有一个小的效果。
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