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调压塔对长输管线水击压强消减作用的研究

调压塔对长输管线水击压强消减作用的研究

作者：郑宸哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的加快，城市需水量也与日俱增，受地域条件的限制，很多地区需要跨地域输水，并且输水规模和难度不断加大。在输水过程中，由水力瞬变引发的管道压力的激增而导致的爆管等水击事故时有发生，造成极大的经济损失和不... 详细信息

随着我国城市化进程的加快，城市需水量也与日俱增，受地域条件的限制，很多地区需要跨地域输水，并且输水规模和难度不断加大。在输水过程中，由水力瞬变引发的管道压力的激增而导致的爆管等水击事故时有发生，造成极大的经济损失和不良的社会影响。如何有效的避免水击事故并尽量降低水击压强，是国内外设计人员和运行人员亟待解决的问题。本文对长输管线中设置调压塔对水击压强的消减作用，以及其与阀门耦合作用实现联合稳压等方面进行了研究。本文利用特征线法对水力瞬变过程进行建模，模拟分析了在管路中设置调压塔后对水击压强的消减作用。首先研究了简单圆筒式调压塔对水击波的反射和消减作用，并通过改变调压塔在管路中的位置，探求其作用效果最优时的设置地点。随后，在保持其他参数不变的情形下，分别单独改变了管线长度、管径大小、水库水位高度以及调压塔的截面积等参数，探寻了各因素对水击压强和管路流量变化的影响。此外还分析了较为复杂的阻抗式调压塔和双室式调压塔在水力瞬变过程中的对水击波的消减效果，比较了两者的特性和使用范围。阻抗式调压塔加大了进出调压塔的水体的阻力，水体的涌浪作用的周期变小。而双室式调压塔的体积较前两者较小，可以减小工程量，节约成本。长输管线从输水安全性的角度考虑，常常设置多种水击防护措施。本文建立了在长输管线中设置调压塔与多个阀门相结合的水击压强消减模型，讨论了在中间阀门两侧分别增设调压塔，并变换其在管线中的不同相对位置，就其水击压强消减效果进行模拟研究。得到了将调压塔设置在中间阀门左侧时其效果最好，压强大小为57.91m，小于单独的双阀调节水击压强72.97m以及单独设置调压塔时水击压强64.74m。为了进一步验证调压塔与阀门共同作用下水击防护的效果，本文还使用了管网水力分析工程软件AFT Impulse对前面的算例进行了重新模拟以进行相应的比较，分析了各算例的拟合情况。相比较而言，利用特征线理论得到各部件的边界条件并编写程序具有覆盖面广、控制直接等优势;而AFT Impulse由于模块较少，在设置边界条件时有局限性，但具有求解效率高，操作简单，可视化好的优点。

关键词：长输管线水击特征线法调压塔消减效果

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水电站用爆破膜取代调压塔的设计方法

水利水电技术 1995年第4期26卷 14-16页

作者：倪福生胡沛成王巧红河海大学机械学院

长距离输水隧洞调压塔结构动力分析及结构优化设计

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水利水电技术（中英文） 2022年第S2期53卷 151-157页

作者：蒲聪聪李代茂邱云飞牛志伟张铸广东粤海控股集团有限公司广东广州510620 广东粤海粤西供水有限公司广东广州524043 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222 河海大学水利水电学院江苏南京210098

利用ABAQUS软件采用动力时程法对某工程调压塔进行抗震分析,得到结构在地震作用下的动态响应,并根据分析结果对结构进行优化。结果表明,调压塔顶部溢流隔墩处由于结构厚度发生突变,在地震作用下易产生应力集中,对稳定不利,在溢流隔墩顶... 详细信息

利用ABAQUS软件采用动力时程法对某工程调压塔进行抗震分析,得到结构在地震作用下的动态响应,并根据分析结果对结构进行优化。结果表明,调压塔顶部溢流隔墩处由于结构厚度发生突变,在地震作用下易产生应力集中,对稳定不利,在溢流隔墩顶部加速度放大系数最大达7.44,底部最大动应力达到2.29 MPa,调压塔顶部鞭梢效应和应力集中效应显著。结构优化后溢流隔墩顶部加速度放大系数降低了70.43%,溢流隔墩底部应力降低了91.27%,结构抗震性能得到了显著的提高。计算结果揭示了调压塔的在地震作用下的动态响应规律,并提出有效的优化方案,可为本工程设计和同类工程提供参考。

关键词：调压塔有限元分析反应谱动力时程分析鞭梢效应

超长重力流输水系统水锤防护的顶部联通溢流式调压塔方案研究

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中国农村水利水电 2022年第7期 158-163,174页

作者：薛松张石磊李进平李美玲程永光武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 内蒙古引绰济辽供水有限责任公司内蒙古乌兰浩特137400

提出一种针对超长重力流输水系统水锤防护的多调压塔方案。该方案利用一种新型的顶部联通溢流式调压塔将长系统分隔成多个短系统,有效抑制水锤压强上升并防止爆管事故蔓延。给出了该方案的设计原则,其中关键是确定顶部联通溢流式调压塔... 详细信息

提出一种针对超长重力流输水系统水锤防护的多调压塔方案。该方案利用一种新型的顶部联通溢流式调压塔将长系统分隔成多个短系统,有效抑制水锤压强上升并防止爆管事故蔓延。给出了该方案的设计原则,其中关键是确定顶部联通溢流式调压塔的下溢堰和外溢堰高程:管线末端设置将波动流量溢向下游水库的调压塔,其溢流堰高程控制全线水力坡降线;中部调压塔因地形地势间隔设置,其下溢堰高程按系统稳定运行时有足够输水能力确定,外溢堰高程按过渡过程中不外溢或少量外溢确定。结合工程实例,证明该方案具有良好的水锤防护效果,可为类似工程提供参考。

关键词：超长距离重力流调压塔管道分段水锤防护

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水电站调压塔功能的数学模型

安徽农业大学学报 2002年第1期29卷 100-102页

作者：潘凯安徽水利水电职业技术学院合肥230601

数学模型方法是处理科学理论的一种经典方法 ,也是处理各类实际问题的一般方法。本例据水电站调压塔的功能 ,利用力学定律 ,构建微分方程数学模型 ,研究当调压塔出口水流速度变化时。

关键词：数学模型模型假设模型建设水电站调压塔功能

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预应力混凝土调压塔抗震分析

人民黄河 1993年第11期15卷 37-40页

作者：孙明权王成西华北水利水电学院郑州450045

本文结合小浪底水电站初步设计阶段方案比较中的预应力混凝土调压塔方案,进行了多种计算方法的抗震分析,并评价了各种方法的计算条件及其计算结果的合理性。分析结果表明。反应谱分析法,计算结果比较合理;同时还进一步证明预应力混凝土... 详细信息

本文结合小浪底水电站初步设计阶段方案比较中的预应力混凝土调压塔方案,进行了多种计算方法的抗震分析,并评价了各种方法的计算条件及其计算结果的合理性。分析结果表明。反应谱分析法,计算结果比较合理;同时还进一步证明预应力混凝土结构型式的调压塔不仅抗渗、抗裂安全性能强,而且具有较强的抗震性能。

关键词：预应力混凝土调压塔抗震性能

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红山水电站采用爆破膜装置取代调压塔

水力发电 1995年第6期22卷 67-69页

作者：倪福生胡沛成王巧红徐森王义钊邹岳运河海大学机械学院内蒙古自治区水利厅红山水库管理局

红山水电站装有４台１６００ｋＷ机组，属长压力引水管、多岔管和机组型号不一的电站，甩负荷时水击波在多岔管中的反射与传递情况比较复杂，曾考虑过调压塔及水阻器方案，因投资大、施工困难或动作不灵达不到预期效果而放弃。采用爆破... 详细信息

红山水电站装有４台１６００ｋＷ机组，属长压力引水管、多岔管和机组型号不一的电站，甩负荷时水击波在多岔管中的反射与传递情况比较复杂，曾考虑过调压塔及水阻器方案，因投资大、施工困难或动作不灵达不到预期效果而放弃。采用爆破膜装置，投资少结构简单，运行维护方便，且已有运行经验，红山水电站最终采用爆破膜装置。

关键词：大型水电站爆破膜装置调压塔红山水电站

不同类型调压塔在有压管道水力过渡过程中的水锤防护作用分析研究

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不同类型调压塔在有压管道水力过渡过程中的水锤防护作用分析研究

作者：王航长安大学

学位级别：硕士

中国是一个干旱缺水严重的国家，不仅人均占有量非常低，且南北分布极不平衡，东西差异也很明显。随着整个社会的经济迅速发展，人口数量的急剧加大，人类对水资源的需求迅猛增长，水资源供需矛盾日益加剧，水资源分布不均和短缺甚至成... 详细信息

中国是一个干旱缺水严重的国家，不仅人均占有量非常低，且南北分布极不平衡，东西差异也很明显。随着整个社会的经济迅速发展，人口数量的急剧加大，人类对水资源的需求迅猛增长，水资源供需矛盾日益加剧，水资源分布不均和短缺甚至成为了我国城市发展的一种障碍和阻力。国家从宏观调控的角度和现阶段社会科学技术的发展水平考虑，实行南水北调工程。这一举措，从很大程度上能够缓解了我国水资源分配不均衡和供需矛盾问题。但在工程具体实施运行的过程中问题较为复杂，不仅涉及对环境的影响，而且巨额投资是否能达到预期效果令人担忧。仅就工程运行而言，影响长距离的输水的因素也是极其复杂多变的，其中各类泵站中的停泵水锤危害最为巨大，特别是断流弥合水锤，其危害很有可能造成水管爆裂，甚至泵站淹毁，人身伤亡等惨重后果。究其根本，主要造成管路破裂的原因是输水管路中存在水柱分离现象，怎样消减输水工程中水柱分离现象便是解决水锤危害的根本。目前，防止长距离输水工程中的水柱分离的措施和设备有很多，但调压塔是国际公认的最好的减少水柱分离的保护设备。而不同类型的调压塔有着不同的工作原理和防护效果。为了便于以后在实际工程中能够灵活运用调压塔，更好的防止水锤事故的发生，本论文在前人的基础上主要以长距离带压输水管道为研究对象，运用计算机模拟技术对实际工程中调压塔的防护效果进行模拟分析，着重对不同调压塔的原理和在实际工程中的防护效果进行比对，探讨在什么样状况下运用调压塔对减少长距离输水中的水锤危害最为有利。在对比不同类型的调压塔中得出，相比普通双向调压塔，箱式双向调压塔的防护效果几乎等同于普通双向调压塔，但其塔体本身较低且安装位置较低，工程经济费用较少;相比单向调压塔，箱式双向调压塔同样具有单向塔的正压泄压之功效。鉴于以上考虑，建议在实际工程中根据工程安装的简易程度、经济等多方面考虑，选用合理的调压塔进行水锤防护。此论文望对因突发停泵事故而产生的水柱分离的类似输水工程作为参考和借鉴。

关键词：长距离输水水锤防护断流弥合水锤调压塔

超压泄压阀和调压塔在长距离输水管道水锤防护中的应用分析研究

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超压泄压阀和调压塔在长距离输水管道水锤防护中的应用分析研究

作者：高将长安大学

学位级别：硕士

随着经济社会和工业化的迅猛发展，长距离输水工程必将越来越受到人们的重视，而伴随其中的水锤防护问题也显得日益突出。水锤尤其是断流弥合水锤，发生概率频繁、危害结果巨大，一旦发生势必造成重大人身财产损失。目前，工程实践中应... 详细信息

随着经济社会和工业化的迅猛发展，长距离输水工程必将越来越受到人们的重视，而伴随其中的水锤防护问题也显得日益突出。水锤尤其是断流弥合水锤，发生概率频繁、危害结果巨大，一旦发生势必造成重大人身财产损失。目前，工程实践中应用于长输管道水锤防护的措施多种多样，它们的防护效果也各有千秋，结合具体实际工程选择经济合理又安全的水锤防护措施，对保证长输管道安全稳定运行尤为重要。本文针对目前应用较为广泛的超压泄压阀和调压塔进行分析比较，指出了两者在管道水锤防护中的一些差异。 1、超压泄压阀是防止水锤升压的有效措施，当管道压力大于某个额定值时开始泄水降压，压力降低到规定值时，阀门自动及时关闭，从而保护设备、容器或管路的安全运行。 2、双向调压塔是一种兼具注水与泄水，缓冲式的水锤防护设备，它具有降低管道升压和消除管路负压的双重效果，主要目的是防止压力输水管路中产生负压，是各种水锤包括负压断流水锤的最佳防护措施。 3、超压泄压阀和调压塔都可以在管道压力大于某个额定值时开始泄水降压，有效缓解突然事故时关阀所带来的过大水锤升压，但对于迅速升压型水锤，超压泄压阀往往有动作滞后的可能，需和其他水锤防护措施一起综合使用才能有较为明显的预防效果，而调压塔则不受其影响或影响甚小。 4、超压泄压阀与双向调压塔相比，不具备低压补水功能，感应低压能力差甚至没有低压感应能力，因而无法有效缓解管道低压状态下的水柱分离及再弥合现象。 5、对于长距离输水工程而言，综合采用多种水锤防护措施往往比单独采用一种措施具有更大的优势，应根据具体情况首先分析水锤类型，再根据管路特点并结合各种水锤防护措施自身的优缺点，选择既可以很好地预防水锤发生又经济合理的最佳方案，更好更稳定地保证管道系统安全运行。

关键词：长距离输水超压泄压阀调压塔水锤防护断流弥合水锤