大型排水泵站超驼峰运行压缩空气与活页式快速闸门的应用研究

论文摘要

20世纪50、60年代以来,我国沿海地区兴建了数百座大型排水泵站,其出水流道多为虹吸式形式。该流道包括上升段、顶部驼峰段及下降段,适用于设有堤防的排水泵站。驼峰顶部高程按略高于出水池最高设计水位确定,可起到挡水作用,其上设有真空破坏阀,采用破坏顶部真空的形式进行断流,其断流措施对水流无阻力,运行可靠。然而,近年来,一方面由于江河水文条件的变化,水位逐年提高,使得超驼峰水位频繁出现;另一方面,随着社会经济的发展,排水区的排水标准有所提高;为了减轻内涝灾害,迫切要求在超驼峰水位下开机排水。此时,必须研究解决超驼峰水位下机组启动和事故停泵等问题,以确保超驼峰水位运行下泵站机组安全。为此,本文建立了一套完整的处理超驼峰状态下泵站运行改造措施。 本文首先对大型排水泵站超驼峰运行的各种断流方式进行了分析和评价,指出了传统断流方式在具体运用中存在的技术难题,提出了在超驼峰状态下,利用压缩空气技术及新型活页式快速闸门独立或联合运用实施机组启动、停机及防止江水倒灌的系列技术措施。从理论上分析了泵系统启动及事故停泵过渡过程中电动机、轴流泵及流道的过渡过程特性,建立了描述其启动及停泵过程的数学模型。通过编程计算,得出泵装置在过渡过程中流量、扬程等参数随时间变化的情况,并以此设计了启动排气装置、压缩空气断流装置、活页式快速闸门装置。同时对单独设有活页式快速闸门的泵站,进行了停机过渡过程分析计算,建立了闸门下落运动的数学模型。最后以湖北嘉鱼余码头泵站为例,进行了压缩空气断流装置在超驼峰水位下实施启动及事故停泵过程的计算,并进行了活页式快速闸门在超驼峰状态下启动及事故停泵的启门及下落过程的计算,为工程设计提供了一套压缩空气装置及活页式快速闸门装置的设计方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 选题的意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 拍门
• 1.2.2 快速闸门
• 1.2.3 压缩空气断流措施
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 泵站过渡过程基本理论
• 2.1 水力过渡过程及其相关理论
• 2.1.1 水力过渡过程
• 2.1.2 相关理论
• 2.2 启动过程数学模型
• 2.2.1 泵系统启动的水力过渡过程
• 2.2.2 泵系统启动特性
• 2.2.3 启动数学模型的建立
• 2.3 事故停泵过程数学模型
• 2.3.1 事故停泵的水力过渡过程
• 2.3.2 事故停泵动态特性
• 2.3.3 事故停泵过程数学模型的建立
• 2.4 新型活页式快速闸门的基本理论
• 2.4.1 新型活页快速闸门结构及工作原理
• 2.4.2 工程应用
• 第三章 超驼峰启动技术改造新措施
• 3.1 压缩空气启动装置的构成
• 3.2 装置工作原理
• 3.3 升降式排气阀
• 3.4 启动过渡过程计算
• 3.4.1 计算方法和步骤
• 3.4.2 满足启动要求的活页闸门孔口尺寸设计
• 第四章 超驼峰事故停泵断流改造新措施
• 4.1 事故停机断流装置的构成
• 4.2 断流装置的工作原理
• 4.3 气体喷射器
• 4.3.1 气体喷射器原理
• 4.3.2 气体动力函数和喷射器的喷射系数
• 4.3.3 气体喷射器基本方程
• 4.3.4 气体喷射器几何尺寸的确定
• 4.3.5 气体喷射器的极限状态
• 4.3.6 气体喷射器的特性曲线
• 4.4 停泵过渡过程计算
• 4.4.1 计算方法
• 4.4.2 计算步骤
• 4.5 新型闸门下落运动研究
• 4.5.1 闸门受力分析
• 4.5.2 快速闸门下落运动数学模型
• 第五章 泵站超驼峰运行改造新措施的工程应用
• 5.1 工程基本资料
• 5.2 启动改造措施的工程应用
• 5.2.1 启动改造措施的计算结果
• 5.2.3 启动改造措施的成果分析
• 5.3 停泵断流改造措施的工程应用
• 5.3.1 停泵断流的计算结果
• 5.3.2 成果分析
• 5.3.3 事故停泵活页式快速闸门独立运行的计算结果及成果分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士在读期间发表论文
• 致谢