40000字硕士毕业论文水库水源工程系统安全模式分析
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：40000字
论点：泵站,水泵,水力
论文概述：
我国水资源分布南多北少，且季节分布不均，加上以前的供水系统相继老化，必然兴建越来越多的新供水工程。因此，供水系统中压力管路的安全和经济运行将日益受到人们的关注和重视。
论文正文：
第一章导言
在水泵供水系统项目中，如果输水管道中的阀门突然打开或关闭，或者当水泵启动和停止时，管道中流体的流速会突然变化，管道中的压力会由于流体流速的变化而自然变化。与此同时，管道中流量和压力的变化反过来会影响供水泵的速度、流量、扬程和扭矩等参数，导致它们瞬间变化。
人们把这个供水系统中的每个液压元件随时间变化的现象称为泵站的水力过渡过程，也称为泵站的水锤现象。泵站中有许多情况会引起水锤。一般来说，从造成水锤的外部条件分析，可以分为三种类型:启动水锤、关阔水锤和停止水锤。当供水系统首次运行或管道中没有流动介质时，在这种状态下启动水泵机组很容易导致启动锂水。水泵启动后，供水系统开始运行。此时，水泵的流量Q、扬程H和转速N会在每一瞬间发生变化，这将导致管道内的流量迅速剧烈变化，从而引起启动水锤。在特殊情况下，管道内没有安装进排气设施，管道内的空气体不能随时补充或排除，因此管道内的压力变化会更加严重。
供水系统正常运行时，水泵出口处的宽门关闭，容易因管道压力变化造成水锤。这叫做阀门关闭水锤。正常情况下，工作人员很难按照正确和标准的操作程序关闭闸阀，这将导致管道压力变化大，并导致水锤事故。但是，如果关闭阀门的操作人员在操作宽门时违反操作规程，或者供水管道有杂物堵塞等。，可能会出现不同程度的水锤。
停泵引起的水锤现象是指正常运行时泵机组突然断电，或由于其他原因导致泵电机断电，从而引起管道压力急剧变化的水锤现象。许多原因会导致泵电机断电，如工作人员误操作、机组供电网突然故障导致停电、自然灾害等。不同泵站水锤的计算方法和边界条件不同，水锤造成的破坏程度也不同。
1.1国外水力过渡过程研究综述
国外对水力过渡过程的研究起步很早。出发点是探索声波在空气体中的传播，以及声波在水中是如何传播的。此外，在研究动脉中的血流时，也发现了类似于水力过渡过程理论的情况，这引起了人们对水力过渡过程研究的兴趣。由于相关方法和理论的探索和研究还处于起步阶段，这些问题直到弹性理论、微积分和偏微分的建立才得到一定程度的准确解决。
弹性水锤理论是水锤理论的基础。1858年出版的水锤笔记。他用能量分析法解释水锤的基本理论，这是学者们在水锤理论研究中提出的第一个弹性水锤理论，从而为弹性水锤的研究奠定了理论基础。
1.2中国水力过渡过程研究综述
由于社会、经济等多种因素，国内学者对水力过渡过程的理论研究较国外晚，实践探索也比较浅。随着社会经济的发展，越来越多的供水工程建成，不可避免地面临水锤事故对供水工程安全运行的影响，这也促使学者们研究水力过渡过程。20世纪60年代，王守仁和龙石台等人通过大量实验研究获得了原始的第一手数据，为后来国内科研机构和学者计算和保护水锤奠定了坚实的基础。20世纪70年代，他们对下开式水锤消除器[西的实验和研究，对该装置在我国供水系统的推广和使用起到了很大的指导作用。被誉为中国第一锤的水锤研究专家栾鸿儒先生，为了研究泵站防水锤的方法，对爆破膜在泵站防水锤中的作用进行了大量的实验研究，提出了爆破膜材料和膜厚度的选择方法。
第二章高扬程长距离供水工程水锤计算理论
2.1停泵水锤分析
由于压力管道流速突然变化，管道内的流量压力急剧上升或下降的现象称为水锤或水锤。水流有惯性。供水工程中，当水流突然启动、停止或用宽门调节流量时，水流速度会发生变化，产生惯性力。惯性力的大小等于水流质量和加速度的乘积，方向与加速度方向相反。在出口管中，这种惯性力显示为浪涌压力。由突然启动、停止或使用宽门来调节流速而产生的浪涌压力通常很大，通常高达正常压力的1.5倍或更多，具有很高的破坏性，并经常导致意外损失。因此，必须对停泵引起的水锤进行仔细分析，并进行更精确的计算，以便采取必要的保护措施。
第三章软件开发简介.........................................35-43
3.1发展语言的选择.........................................35-36
3.2选择数据库的功能.........................................36
3.3软件和接口.........................................36-43
第四章张峰水库供水工程稳态模拟计算.........................................43-57
4.1项目背景和概述.........................................43-45
4.2项目的主要背景.........................................45-46
4.3张峰水库供水系统稳态计算.........................................46-50
4.3.1摩擦计算.........................................47-48
4.3.2水头损失计算.........................................48-49
4.3.3七宝泵站主要技术数据.........................................49-50 [/BR/] 4.4张峰水库供水系统稳态特性计算.........................................50-56[/br/ [4.5七宝泵站系统稳态特性计算.........................................56-57
第五章张峰水库供水水力过渡过程模拟.........................................57-72
5.1管道中水锤波速的计算.........................................57-58
5.2泵出口阀拒绝工作条件.........................................58-60
5.3泵出口蝶阀的最佳关闭条件.........................................60-68
5.4管道进出口阀门水锤防护条件的模拟计算.........................................68-72
结论
分析了国内外供水系统工程停泵水锤的理论计算方法，包括稳态计算、瞬态过程计算和泵运行特性，阐述了阀门流阻系数的确定和计算方法。在此基础上，利用VB语言和数据库SQL2000开发了供水系统工程稳态和过渡过程的计算机数值模拟软件。根据设计单位和张峰水库管理局提供的资料，分析了张峰水库七坡泵站供水工程运行中管道事故的原因，得出以下结论:供水工程泵站稳态运行特性的计算机模拟计算
。为了在供水泵站运行过程中节能降耗，水泵应尽可能高效运行。本文在泵站类型相同、数量不同、进出水恒定变化的情况下，利用计算机模拟分析水泵的工作点及其相应泵站系统的不同液压元件，确定水泵的稳定工作范围以及此时泵站的流量q、扬程h、效率n和功率n(结果见下表)。这样，在泵站运行中，泵可以尽可能地保持在高效区。
供水工程泵站水力过渡过程的计算机模拟。在长距离、高扬程供水工程中，水锤防护通常是通过在水泵出口设置两级缓闭蝶阀，并在管道中增加进排气阀来实现的。在张峰水库七坡泵站供水工程泵站稳态运行特性计算机模拟的基础上，对七坡泵站水力过渡过程进行了计算机模拟计算，提出了供水管道水泵出口蝶阀和管道内进出口阀的水锤防护措施。针对泵出口两级慢速关闭蝶阀的保护，提出了12s快速关闭和90s慢速关闭的关闭规律。经计算，在此封闭规则下，管道内最大内部水压为199.19米，相对压力为139.8%，在规范规定的安全压力范围内。最小压力为-5.16米，运行过程中泵不会反转。由此可见，12s快闭和90s慢闭的闭合规律是合理的。
张峰水库七坡泵站供水工程管道事故分析。根据设计单位和张峰水库管理局提供的资料，在以往水锤理论研究的基础上，通过计算机模拟和相关计算分析，张峰水库七坡泵站供水工程管道事故的原因如下:①水泵自动控制程序中自动关闭程序及其控制流程图存在缺陷；(2)水泵出口液控缓闭蝶阀的制造商在没有理论支持和专业指导的情况下修改了阀门的关闭规则，导致蝶阀失去水锤防护效果，造成管道内部水压过大，其中内部水压为2.242兆帕，管道系统能够承受的最大压力为2.146兆帕，在上述两个因素的综合影响下，发生了管道事故。基于以上分析，本文提出了一种改进的自动化流程图，并建议遵循合理的蝶阀操作流程。