过渡过程（精选9篇）
过渡过程 篇1
(一) 引言
直流电源激励下的动态电路分析一般为大家所熟知, 周期脉冲激励下的动态电路的稳态响应分析也有不少论述, 但周期脉冲激励下动态电路的过渡过程分析被忽略了。因此, 周期脉冲激励下的动态电路的过渡过程需要进行讨论。
图1 (a) 所示的电路, 该电路的激励us (t) 如图1 (b) 所示的方波周期脉冲信号。
已知t=0时激励tu) (S开始以1U和2U按周期交替出现, 1U的持续时间为1t, 1U的持续时间为2t, 周期21+=tt T, 电容初始电压为0U, 这里着重分析电容电压tu) (C的变化规律。
(二) 分析计算方法之一
设nTt=和1+=tnTt时电容电压分别为) (1nuC和) (2nuC (n=0, 1, 2, 3, …) , 可得电容电压Ctu) (的表达式
(三) 分析计算方法之二
图1 (a) 电路的微分方程为
设其电源激励) (Stu在第一个周期内为) (S0tu, 则
由于电路为线性非时变的, 所以电路的响应即电容电压
(四) 举例
如图2所示为方波脉冲信号激励下的一阶RC电路的电容电压tu) (C和电阻电压tu) (R的响应曲线, 其电路参数如下:R=1KΩ, C=1μF, 0) 0 (UuC==3V, 1U=2V, 2U=-1V, 1t=1ms, 2t=2ms。
从图2可以看出, 从t=0开始, 电容电压tu) (C在包络线1和包络线2之间交替变化, 电阻电压tu) (R在包络线3、包络线4、包络线5和包络线6之间交替变化, 经过短暂的几个个时间常数τ=RC后它们便进入了稳态响应。
(五) 结束语
脉冲激励下动态电路的过渡过程分析方法有时域解析分析、频域解析分析和数值分析等方法。本文主要采用了时域解析分析的方法, 对方波脉冲激励下一阶RC动态电路的过渡过程作了详细的分析。
参考文献
[1]李瀚荪.电路分析基础 (中册) [M].北京:高等教育出版社, 1983.
过渡过程 篇2
马克思和列宁都有关于过渡和过渡时期的提法,但他们所指的情况与中国革命进程出现的.情况是不相同的,所以我们建国初期的过渡应该是指从新民主主义向社会主义过渡,过渡时间为1953-1956年,而工业化的过渡期为1953-1980年.
作 者：朱昌裕 作者单位：东北师范大学,政法学院,吉林,长春,130117 刊 名：承德民族师专学报 英文刊名：JOURNAL OF CHENGDE TEACHERS COLLEGE FOR NATIONALITIES 年，卷(期)：2003 23(1) 分类号：A8 关键词：过渡 过渡时期 工业化 社会主义改造★ 初中英语作文过渡
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过渡过程 篇3
关键词:重力流;关阀水锤;调流调压阀
中图分类号:TQ051.8文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)05-0001-04
由于压力管路中流速的突然变化,引起管中水流压力急剧上升或降低的现象称为水锤或水击。水流是具有惯性的,在供水工程中,当突然启动、停止或为调节流量而起用阀门,都将使水流速度发生变化而产生惯性力,惯性力的大小等于水流质量m与加速度的乘积,方向与加速度方向相反。在出水管路中,这个惯性力就表现为水锤压力。突然启动、停止或为调节流量而起用阀门所产生的水锤压力往往较大,一般可达正常压力的1.5～4倍或更大,破坏性强,常造成意外损失。所以对关阀水锤必须进行认真分析,并做出较精确的计算,以便采取必要的防护措施。
重力流水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就像锤子敲打一样,所以叫水锤。水流冲击波来回震荡产生的力,有时会很大,从而破坏阀门。当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力,由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,压力迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水力学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。在长距离供水工程中必须考虑这一因素。相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。水锤效应具有很强的破坏作用,可导致管子的破裂或疮陷、损坏阀门和紧固件,为了消除水锤效应的严重后果,在管路中需要设置一系列缓冲措施和设备。
通过计算机数值计算方法来模拟各种工况条件下输水管路系统的水锤状况,包括压力、流量等,进而分析超常水锤压力可能出现的情况,校核阀门和压力管路的承受压力,针对计算分析结果采用必要的水锤防护措施,寻求阀门的最优关闭规律,来确保整个供水工程的安全运行,为供水工程的安全运行和供水工程的优化设计提供技术依据,因此意义重大。
1 重力流水力过渡过程计算原理
1.1 水锤基本方程
水锤基本特性方程包括运动方程和连续性方程[1]
(1)运动方程:
+v+g+v|v|=0(1)
式中:v、H:分别为产生水锤时管中的流速和测压管水头;
f、D、g:分别为管道摩阻系数、管径、重力加速度;
x、t:分别为水锤波传播的距离、时间。
(2)连续性方程:
+v++vsin=0(2)
1.2 水锤特征线方程及其解法
根据流量和流速的关系Q=AV,用V=Q/A代替方程式(1)和(2)中的V值,经推导得水锤基本方程的另一种形式:
+gA+Q|Q|=0(3)
C2+ga=0(4)
经推到得:
(+C2)+A(+)+Q|Q|=0(5)
=+•=+•
从公式(5)、(6)、(7)的对比中可以看出,如果令C2=dx/dt,则式(5)中前一括号内可写成dQ/dt,如令1/=dx/dt,则后一括号内的值可写成dx/dt,即令:
=C2=(8)
于是式(5)可写成;+Ag+Q|Q|=0(9)
求得待定系数=±1/C,则得:
=±C或=±(10)
将式(10)说明:如果我们以x为横坐标,以t为纵坐标,则=±分别是斜率为+和-的两条直线,见图1所示的AP和BP直线,并交于P点。
如果把式(10)写成下列形式:dx=±C•dt
则dx是表示在dt时段内水锤波面以波速C沿管路移动的距离,例如,在t0时,管路A处生产或传出一正水锤波+C,在t0+t时移动了x距离而到达P点(即对应+1/C线上的P点),如下图所示:
同理在管路B点生产或传出一反向水锤波-C,在t0+t时也到达P点。所以我们把这种斜率为±1/C的直线分别称之为正水锤特征线和负水锤特征线,它们实质上反映了水锤波的传播过程,把+1/C值分别带入公式(9)和(10)中。
对水锤正特征线=+时,得:=+c(11)
dQ+dH+Q|Q|=0(12)
对水锤负特征线=-时,得:
=-c(13)
dQ-dH+Q|Q|=0(14)
两组方程式说明:式(11)是(12)成立的条件;而式(13)是式(14)成立的条件,即对正特征线方程式(12)成立,对负特征线方程式(14)成立。由此可见,特征线即反映了水锤波面沿管路传播过程,也确定了管路中流量和水头的关系。
1.3 重力流水锤波速的计算
本段重力流采用玻璃钢管,管径DN800 mm,计算可得水锤波波速c=929.49 m/s。
2 张峰水库输水二干管线工程重力流水锤计算机数值模拟
2.1 张峰水库二干管线计算主要技术资料
2.1.1 张峰水库输水工程简介
张峰水库位于山西省晋城市沁水县郑庄镇张峰村沁河干流上,距晋城市城区90 km,水库总库容3.94亿m3,是以城市生活和工业供水、农村人畜饮水为主,兼顾防洪、发电等综合利用的大(2)型水库枢纽工程。
2.1.2 二干重力流段供水工程简介
(1)工程规模:二干起点为总干末端调蓄水池,输水线路全长18.28 km(总干末端蓄水池至二干末端蓄水池),向南供巴公地区工业用水,设计流量1.11 m3/s,管道及其建筑物的级别为3级,采用20年一遇洪水设计、50年一遇洪水校核。
(2)重力流工程组成;二干起点为总干末端调蓄水池,向正南方向在唐庄西约1 km处穿S331公路,经北陈、窑则头(在桩号R4+249穿铁路,在桩号R6+777处穿过许河)在桩号R9+350到达界牌岭,然后向南(在桩号R10+216.69穿S227公路,在桩号R10+567.22穿铁路)经莒山煤矿、双王庄、南庄、东、西板桥村至渠头村西南侧的二干末端蓄水池。输水线路全长约18.1km(总干末端蓄水池至二干末端蓄水池),向南供巴公地区工业用水,设计流量1.11 m3/s。重力流系统布置图见图2,供水管道采用玻璃钢管,管径DN800 mm,糙率率选用0.009。供水管道水锤计算的基本资料见表1。
总干末端调蓄水池水位(920.5 m)～二干末端蓄水池水位771.0 m,其中的管道长度18.1km,管道采用DN800 mm玻璃钢管,该区段静水头为149.5 m,设计流量Q=1.11 m3/s。
重力流最终的削能减压措施为网孔套筒式减压阀。
2.1.3 本研究的主要内容及工况
计算流量为设计流量Q=1.11 m3/s,摩阻系数分别取f=0.0089、f=0.0090、f=0.0095计算。本课题研究的主要水力过渡过程的数值模拟即:阀前输水管道压力控制在1.3倍的工作压力以下,确定套筒阀阀的关闭规律;模拟计算分析压力管线的压力分布情况。
2.2 张峰水库二干管线重力流水锤计算机数值模拟结果分析
本研究在设计流量工况、不同摩阻系数、调流调压阀不同关阀规律(时间)条件下,根据重力流供水工程水锤计算的有关技术要求,模拟计算整个供水系统的水锤压力。在本工程重力流的相关技术资料已经提出的基础上,通过模拟计算提供重力流最大水锤压力分布状况,提供最大水锤压力的包络线及对应的时间过程,校核该供水工程的设计方案的合理性。
2.2.1 模拟计算的工况优化和计算结果分析
管材为玻璃钢管,管径DN=800 mm,水击波速c0=929.49m3/s,设计流量Q设=1.11 m3/s,分20段计算。静水头H0=149.5 m,计算中取摩阻系数f=0.0089、f=0.0090和f=0.0095,分别在调流调压阀不同关阀规律(时间)和不同摩阻系数下计算关阀时间分别为200 s、350 s、400 s时的关阀水锤压力特征值。
为避免阀门使用中出现震动和超常的噪声,阀门的最小进口水头与阀门最大出口水头之差控制在规范运行的条件下,在供水系统稳态运行研究的基础上,以关阀指数不同进行模拟计算的工况优化,通过模拟计算提供重力流最大水锤压力分布状况,提供最大水锤压力的包络线及对应的时间过程,校核该供水工程的设计方案的合理性,计算结果见表2。
鉴于以上计算结果,现列出设计流量Q设=1.11 m3/s,摩阻为0.0 095、关阀指数为1、关阀时间为400时的个参数关系图:
分析本段重力流的计算结果,关阀指数为2时,各个摩阻系数计算下的最大压力值均超过稳态工况压力的1.3倍,但均在稳态工况压力的1.5倍范围内。其他工况下计算的最大压力均在稳态工况压力的1.3倍以内。计算中关阀时间小于200 s时,最大压力均超出稳态工况压力的1.5倍范围,因此关阀时间设置在350以上。计算关阀时间超出400 s后,最大压力值变幅较小,结果表明关阀时间在400 s以内即可满足供水系统的运行要求,因此建议关阀指数取y=1,关阀时间取350 s~400 s。在满足供水系统安全运行的基础上,通过上述的分析,在大量的计算方案比较研究的基础上,建议调流调压阀阀门开度与流阻系数满足下列要求,调节阀特性曲线图见图6,建议调节阀特性数据表见表3。
在上图和上表中,y表示调节阀开度相对值,当y=0.0时,表示阀门全关;当y=1.0,表示阀门全开。表示阀门局部阻力系数。
2.2.2 模拟计算结果分析
(1)从调流调压阀防护下的水锤模拟计算的压力管路最大压力的分布结果可以看出,该阀作为压力管路的主要安全防护手段,效果较好.但该阀门在供水工程的运行中,要经过调节阀门的合理现场调试,才能真正实现水锤的消除。
(2)模拟计算结果(见前面的分析)提出了调流调压阀防护下对于该系统压力管路安全防护的最优关闭行程;供水工程利用调流调压阀防护下作为压力管路的主要安全防护手段,满足系统的水力过渡过程情况下的特殊安全要求。
(3)压力管路最大及最小水锤压力包络情况的分析,为压力管路的合理设计提供了技术支持。
(4)需要说明的是:本研究计算结果是数值模拟的,所采用的数据全部以山西省水利水电勘测设计研究院提出的数据为计算的基准。而且在压力管路的3个区段内,设计中已经考虑了数量不同的进排气阀,因此本研究的结论是偏于安全的。随着供水工程工程建设完成后,调流调压阀水力特性的确定,该系统的水锤压力分布可进一步优化。事故水锤下的过渡过程,很大程度上取决于调流调压阀的水力特性,因此调流调压阀的选择必须从制造工艺、制作质量、运行的灵活性等方面严格要求。
(5)重力流水锤的分析计算中,水柱分离及其再弥合的计算由于涉及到两相流的问题,其物理模型与数学模型的建立都有一定的近似性,因而其计算的准确可靠性比单相流的情况稍差。有关理论研究的实验研究表明:当系统中有明显的凸部时,有可能在局部位置产生明显的水柱分离,本研究系统中调流调压阀防护下的水力过渡工程模拟结果表明:没有水柱分离的现象发生,说明调流调压阀防护下进行系统安全防护的方案选择是合理的。
(6)重力流水锤的分析计算说明,山西省水利设计院提出的该供水系统的布置是基本合理的,建议采用调流调压阀进行供水系统的水锤防护措施是可行的。
Zhangfeng Reservoir Water 2 dry pipeline Project Force of Gravity Flow Numerical Simulation of the Transition Process
Wu Jianhua,Ou Nan,Cheng Hongxia
Abstract: start, stop or adjust the valve when the flow of the sky with the water hammer pressure generated tend to have larger,destructive strong and a common cause of accidental loss. Therefore, off valves water hammer with a correct calculation and analysis, to make the necessary protective measures is particularly important. Paper that is dry Zhangfeng Reservoir water pipeline project as two engineering background to carry out gravity-flow numerical simulation of the hydraulic transition process, and to make analysis of results.
过渡过程 篇4
一、把握好熟悉水性到水中漂浮蹬腿动作的“过渡时机”
由于初学游泳者对水浮力、压力, 阻力的特性不太熟悉, 在开始下水练习时, 会造成身体不平衡, 心理紧张, 因此, 熟悉水性是游泳初级教学中的第一个环节, 是学会游泳前一个重要的过渡性练习, 也是初学者入门必经的阶段。熟悉水性的目的主要是让初学者体会和了解水的特性, 逐步适应水的环境, 消除怕水心理, 掌握游泳中一些最基本的动作, 如漂浮、滑行、踩水等动作, 才能为以后学习和掌握各种游泳技术打下基础。面对这种情况, 把握好从熟悉水性到水中漂浮蹬腿动作的“过渡时机”;即学生学会蹬边滑行漂浮后, 能够还原成站立姿势时, 才开始做水中漂浮蹬腿动作, 在消除紧张恐惧心理的情况下, 学生才能在水中找到正确的蹬腿动作, 起到事半功倍的效果。
二、把握好水中腿部动作练习到臂、腿配合动作练习的“过渡时机”
蛙泳腿的动作效果是推动身体前进的主要推进力, 特别是对蛙泳初学者更为明显, 腿的动力几乎达到85%以上。可见, 腿部动作效果的好坏直接影响到后面的学习。因此, 要把握水中腿部动作练习到臂、腿配合动作练习的“过渡时机”, 即只有当初学者掌握了蛙泳的蹬腿动作, 能推动身体前进后 (即蹬边滑行后连续蹬五个蛙泳腿, 身体能前进十几米, 或学生扶打水板蹬腿25米时) 再开始加划臂动作。这样不仅有利于腿部动作的定型, 还有利于臂、腿的配合协调。如果腿部动作还没有练好, 就过早地加划臂动作, 往往会造成同手同脚或主要靠划臂使身体前进的错误动作, 这将不利于后面要进行的换气游。
三、把握好各种换气到完整配合游的“过渡时机”
过渡过程 篇5
1 数学模型
1.1 大型泵组系统工作模型。
以两级泵组系统为例, 泵组串联系统的工作模型一般有以下两种:第一种为两泵之间有一段较长的中间连接管;第二种为两泵直接联接, 中间的短管可以忽略不计。对于大流量高扬程的大型泵组系统一般采用第一种模式。本文主要对第一种进行研究。其中最下一级称为a泵, 上级为b泵。
1.2 过渡过程数学模型。
本文主要采用基于弹性理论的特征线法对上述系统的过渡过程进行计算研究。描述管道非恒定流的水击方程为一组拟线性双曲偏微分方程, 利用特征线法将该方程组转化为常微分方程如下:
道内水流流速, m/s;H—管道中心在指定基准面上的测压管水头, m;g—重力加速度, m/s2;x—沿管道轴线的坐标, m;f—管道沿程阻力系数;D—管道直径, m;a—管道内的水锤波速, m/s;t—时间, s。
1.3 边界条件。
在泵组系统中水泵的进出水边, 系统进出水口等地方, 上述特征线方程组只有一边成立, 必须寻求相应部位的边界条件, 才能进行解析。 (1) 水泵端边界条件。在泵系统过渡过程中, 我们仍然假定恒定流动条件下的泵水头平衡关系仍然适用, 即:Hs+Hy-Hss=Hp式中:Hs-泵在吸水侧的测压管水头 (m) ;Hp-泵在压水侧的测压管水头 (m) ;Hy-泵的工作扬程 (m) ;Hss-水头损失 (m) 。当发生事故停泵的时候, 动力突然中断, 主动力矩为零, 叶轮在流体反力矩的作用下, 将作减角速度运动。由理论力学知, 转速改变率与不平衡力的力矩成正比, 其关系为:切式中:GD2-表示水泵的飞转力矩;Mf-为阻力矩;ω-为泵轮的旋转角速度;利用水泵的全特性曲线, 可以将上两式转化为与转速及流量相关的两个方程, 如下所示:F1=A (x) (β2+q2) +Bv+C+△H (v) =0;F2=B (x) (β2+q2) +Dβ+C=0式中:A (x) , B (x) -与泵全特性曲线相关的参数, 可以用插值求得;B、C、D-与泵前后吸、压水管相关的参数, 在每个计算时段初为已知数;β-水泵转速;q-水泵流量。 (2) 其他边界条件。直联系统的出水口的高程不变, 处于大气中, 此处的水头值在整个瞬时过程中, 保持不变, 即:HP[n]=C。系统进水口处的水头值与矿井水位相同, 即:HP[0]=S (t) 式中:S (t) -矿井水位变化函数, 随排水时间变化, 根据每个计算时段初的水泵流量可以计算得到。联立式以上公式就可以对系统进行过渡过程仿真计算。
2 计算及应用分析
根据上述模型, 利用仿真计算程序针对某深井排水泵组系统过渡过程进行了实际的计算分析。
2.1 基本资料。
计算采用某深井排水泵组系统参数, 水泵主要参数如下:Hr=300m, Qr=1450m3/h。水泵出口止回阀采用先快后慢多段关闭模式, 总关闭时间约为15s;系统总高度约600m, 采用两台相同型号的水泵进行直联, 在系统中间约300m处串联b泵。
2.2 两种典型工况的过渡过程分析。
本次计算针对该直联排水系统可能出现的过渡过程工况进行了详细的分析。限于篇幅, 本文只针对该系统可能出现的两种较严重的过渡过程工况进行分析。工况一:a泵事故, b泵正常运行。计算表明:该工况下a泵的的最大压力超过2倍的额定扬程, 水泵倒流量也达到了~1.25倍额定流量。此工况下, a泵事故后, b泵仍在正常运行, 处于空吸状态, 电机绝大部分能量均转化热能和转动部分的动能, 极易进入飞逸状态, 从而发生严重事故。工况二:b泵事故, a泵正常运行。计算表明:在b泵暂态过程开始到a泵动作停泵前的极短时间内, a泵的压力水头迅速上升到约2.5倍额定扬程。这是因为b泵事故停泵后, a泵仍在正常运转, 但b泵阀门关闭, 从而使a泵形成憋压状态, 导致出口压力的急剧上升。在工程中通常称为“煮锅”。在此工况下, 为克服不断增大的压力, a泵电机负荷就会持续增加, 如果不迅速控制, 将有可能造成管路爆裂, 电机因过载发热导致绝缘破坏, 严重的可能导致电机轴扭断或是烧毁电机, 甚至造成更严重的次生事故。同时, b泵进口处的压力也会持续增加, 可能使b泵因强度问题发生事故。故对于这种工况应该高度重视, 采取有效的措施严防此种情况发生。
3 结语
3.1通过对大型泵组系统的暂态过程仿真计算, 模拟出系统在各种工况下的状态参数, 为系统的安全运行提供了数据和理论支持。
3.2本文所示的工作模型仅为原理示意, 为规避过渡过程中可能出现的最危险工况, 实际的系统设计时, 应充分设置足够的安全措施, 如设置泵组、电机闭锁控制, 在a泵出口设置安全泄压阀, 并设置旁通泄水管路等;同时, 应加强设备的检修维护, 并制定合理的运行操作规范及应急预案。
参考文献
[1]王树人.水击理论与水击计算[M].北京:清华大学出版社, 1981.
过渡过程 篇6
随着经济的发展和水价和电价的深入改革, 人们对水资源综合利用的需求不断增加, 越来越多水质好的水电站通过兼顾发电与供水来提高自身的经济效益。从引水管道上直接取水, 工程改造的代价最小。但满足供水的同时, 如何保证电站的安全运行, 尤其是过渡过程的安全, 是工程改造设计和电站发电运行、供水运行中必须重视的问题。
本文以引水管道取水的某水电站为例, 进行过渡过程分析计算, 探讨工程改造设计中满足过渡过程安全的思路与方法。该电站为坝后式水电站, 装有4台混流式水轮发电机组。拟分别从3号和4号进水口之后进人孔 (孔径1.00 m) 取水, 取水管线的布置如图1所示。
1 分析思路与计算方法
对引水管道取水的水电站进行水力过渡过程计算分析, 必须考虑两个方面的影响:一是取水对机组恒定流和大波动过渡过程可能造成的影响;二是取水阀门启闭对机组运行的影响。为此, 本文针对该特殊需求的水电站, 拟定了如下4个步骤开展水力过渡过程计算与分析。
第1步, 对原引水管道进行大波动过渡过程的复核计算。因为运行多年的水电站是否具有一定的安全余度, 需要复核。
第2步, 根据取水方案计算分析机组恒定流的变化。
第3步, 根据取水方案计算分析对机组大波动过渡过程的影响。
第4步, 计算取水阀门启闭引起的水力过渡过程, 分析对机组运行的影响。
本文所有计算均采用有压管道非恒定流的数学模型, 通过可视化计算程序利用特征线法将连续性方程和动量方程转化为两个在特征线上的常微分方程进行计算。
2 取水前的机组大波动过渡过程复核计算
该电站已经运行多年, 设计时采用的机组调保参数控制值是:蜗壳最大内水压力小于110.00 m, 尾水管最小压力大于-7.00, 3号机组最大转速上升率小于43%, 4号机组最大转速上升率小于42.30%。机组主要参数见表1。
本文根据各种可能的大波动工况, 3号和4号机均采用有效关闭时间为6.50 s的导叶直线关闭规律进行计算, 结果表明取水前该水电站各项调保参数均能满足控制要求 (见表2) , 可以进行取水工程的改造。
3 取水后的机组恒定流计算分析
取水方案要求每天取水量为32.00万m3, 取水后额定工况下3号支管流量为4.26 m3/s, 4号支管流量为4.10 m3/s, 这必然影响管线的水头损失、机组的开度、流量等。
表3给出了取水前后机组恒定流参数的对比, 结果表明:取水后管线的水头损失有所增大, 但对机组正常运行的影响微乎其微, 这是因为取水口位于进水口之后进人孔, 离机组较远。
4 取水后的机组大波动过渡过程计算分析
取水管道运行后, 3号机组采用有效关闭时间为6.50 s的直线关闭规律, 其工况D5的机组转速最大上升率超过控制标准, 优化的结果表明 (见表4) :取水管道运行后, 3号和4号机组分别采用有效关闭时间为6.00 s和6.50 s的导叶直线关闭规律, 机组各项调保参数均能满足控制要求。
5 取水阀门启闭对机组运行的影响
在机组以导叶开度不变的方式正常运行时, 取水管道上的阀门因取水需求的改变而启闭, 以下讨论取水管道上主阀门和支管阀门的启闭对机组运行的影响。
取水主管阀门启闭以及取水支管阀门启闭均采取120 s的直线启闭规律 (阀门从全开到全关或者从全关到全开) 。计算结果表明:校核水位下取水主管上阀门由全开到全关死是机组蜗壳最大动水压力的控制工况;最低水位下3号支管阀门由全关到全开是机组尾水管最小动水压力的控制工况。由表5给出的极值可知:取水阀门的启闭对机组运行的影响, 比机组大波动过渡过程对机组运行的影响更小。其原因仍然是取水口离机组较远, 对机组运行的影响可忽略不计。
值得特别指出的是, 两个支管阀门同时开启或者同时关闭是取水供水管道沿线压力分布的极端工况, 在设计时应该特别加以注意或采取相应的工程措施比如增设通气孔等来减小管道负压, 在实际运行中也应该尽量避免这种极端工况, 故本文对此不重点论述。
6 机组甩负荷与取水阀门启闭同时发生的极端工况
机组大波动过渡过程与取水阀门同时动作的极端工况在工程实际运行中虽然发生概率较小, 但仍然必须进行核算。本文通过对机组甩负荷与取水主管阀门启闭同时发生、机组甩负荷与3号取水支管阀门启闭同时发生、机组甩负荷与两个取水支管阀门启闭同时发生这三大类机组甩负荷与取水阀门启闭同时发生的极端工况进行了计算与分析。
通过计算分析发现:校核水位下的机组甩负荷与两个支管阀门开启同时发生的工况为机组蜗壳最大动水压力的极值工况;额定水头下的机组甩负荷与主管阀门开启同时发生的工况为机组转速最大升高率的极值工况;死水位下的机组甩负荷与两个支管阀门开启同时发生的工况为尾水管最小动水压力的极值工况。同时根据表6给出的极值结果, 在这些极端工况下机组各项调保参数极值都更加恶劣, 尤其是机组尾水管最小动水压力已经低于调保参数的控制值, 对机组的安全造成了危险。
因此, 在工程实际运行中, 应该尽量避免机组甩负荷与阀门启闭同时发生的极端工况, 尤其是机组甩负荷与两个支管阀门开启同时发生的极端工况。
7 结 语
本文通过对某引水管道取水的水电站进行水力过渡过程计算与分析, 提出了针对该特殊需求水电站水力过渡过程分析思路与计算方法。为该类型水电站取水工程改造提供了设计依据和范例。本文还特别指出, 为了保证机组和供水管道的安全运行, 在实际工程中应该尽量避免机组甩负荷与阀门启闭同时发生的极端工况以及特别注意两个支管阀门同时启闭的工况。
摘要：为满足水资源综合利用的需求, 越来越多水质好的水电站通过兼顾发电与供水来提高自身的经济效益。从引水管道上直接取水, 工程改造的代价最小。针对该特殊需求水电站, 为保证机组运行的安全, 提出相应的水力过渡过程分析思路与计算方法, 为该类型水电站取水工程改造提供了设计依据和范例。
关键词：水电站,过渡过程,取水,阀门,安全运行
参考文献
[1]熊万永.对城市供水水源工程设计的几点认识[J].水电站设计, 2000, 16 (3) :104-107.
[2]Wylie EB, Streeter VL.瞬变流[M].北京:水利电力出版社, 1983.
[3]杨建东, 莫剑, 唐岳灏, 等.水电站过渡过程程序可视化设计的思路及实现[J].水电能源科学, 2005.1, 23 (1) :57-59.
[4]吴文波.芙蓉水库库内引水对水库发电效益的影响研究[J].水利科技与经济, 2005, 11 (8) :500-501.
过渡过程 篇7
1 管道系统水力过渡过程的数值模拟
对管道系统水力过渡过程进行数值模拟是水锤分析的需要, 而数值模拟结果则为水锤防护策略制定提供了基础依据。本文采用特征线法计算程序进行数值模拟。
(1) 特征线方程
式中, B=a/ (gA) ;R=f△x/ (2gdA2) ;a为水锤传播速度;g为重力加速度;A为某管道截面面积, f为摩阻系数;△x为某管道分段长度;d为某管道截面直径;M, P, N为某管道的连续3个截面;Q, H代表某管道截面流量、压力水头的瞬态值。
(2) 列出边界方程
管道系统边界点主要包括管道末端、泵阀端及各种水锤防护设备端等, 其边界方程的取得基于边界点水头平衡方程。
(3) 求解管道系统某管道各点瞬态值
特征线方程适合求解管道系统某管道内点瞬态值, 对于管道系统某管道边界点, 需联合边界方程并通过初始条件求解出其瞬态值, 实现快速瞬变的管道系统水力过渡过程的数值模拟。
2 管道系统水锤防护策略的制定
工程实际中, 主要采取改变管道系统特性, 增设惯性飞轮、空气罐、单向调压塔、旁通管水锤消除器等措施进行管道系统的水锤防护, 本文不再赘述, 仅给出防护策略的制定思路。
1) 防止水锤事故的发生.防止水锤事故的发生要求管道系统系统结构合理以及管道系统运行工况良好, 主要应从保持管道系统及其附属设备性能完好、管道系统图2方案一水锤计算结果图3方案二水锤计算结果及其附属设备内挟气量低、管内水流流态平稳着手, 因此凸显规范操作和定时维养的重要性。
2) 将水锤危害程度降到最低.将水锤危害程度降到最低要求管道系统水锤防护措施到位以及水锤事故发生时水锤防护措施执行效果良好。前者要求设计阶段做好系统结构优化、制定水锤防护措施;后者则要求水锤事故发生时操作者规范停关泵阀等设备, 以尽量保持水流平稳, 不让水锤危害继续扩大。
3 工程应用
某大型输水管道工程全长36.31公里, 管径800mm。计算过程中采用两种方案。方案一采用空气和单向调压塔进行水锤防护;方案二联合使用空气阀和真空吸气阀取代单向调压塔进行计算。两种方案具体布置如图1所示。
3.1 方案一停泵水锤计算模拟
方案一采用空气阀和单向调压塔进行水锤防护模拟计算, 计算结果如图2所示。
可以看出, 采用方案一进行停泵水锤计算, 管线最大压力较低, 最大压力约为80米水柱, 管线局部出现负压现象。
3.2 方案二停泵水锤计算模拟
采用方案二进行停泵水锤分析, 管线首端负压现象消失, 其余各处最低压力线与最高压力线与方案二基本一致。
在管线发生爆管或排水阀损坏失效情况下, 水流速度过快, 极易形成真空, 此时空气阀的吸气功能不能完全防止真空的出现, 会导致爆管情况发生。真空吸气阀在系统出现负压状态时可迅速开启, 自动向系统中补入大量空气。真空吸气阀安装在管线系统的坡峰处, 与空气阀相结合, 一定程度上可起到调压塔的作用。
3.3 结语
单一的水锤防护设施可能无法满足防护要求, 需结合工情组合多种水锤防护措施, 并不断予以寻优计算, 得出最佳的防护方案。
摘要：本文结合实例进行了水力过渡过程的数值模拟及水锤防护策略的制定, 保证了长距离输水管线的安全可靠工作, 为工程设计、维护人员提供水锤问题的分析和处理思路。
过渡过程 篇8
1 信号系统及施工概述
铁路信号系统是指挥列车运行、保证行车安全的关键行车设备, 从系统设备组成来看, 包括室内联锁设备、操作控制台、室外信号机、轨道电路、道岔转换设备, 以及这些设备之间的连接电路 (电缆) 所组成, 铁路信号系统组成示意图如图1所示。信号系统具有点多线长、设置分散、布局成网、结合部多特点, 这些特点决定了信号设备施工的复杂性、艰巨性, 信号工程施工是按照设计文件和施工组织设计, 进行信号设备的安装和调试试验的全过程, 包括施工准备阶段、施工阶段、项目验收阶段。
2信号设备切改过渡施工准备工作
信号切改过渡工程指由于改建既有线、增建线路等工程施工, 需要确保既有线 (或站场) 运输工作的安全和不间断地运行, 同时为了加快建设进度, 尽可能减少运输与施工之间的相互干扰和影响, 从而对部分既有工程设施必须采取的施工过渡措施。而且必须做好信号设备切改过渡施工准备工作, 以尽量缩短信号停用施工实践, 而且只有这样才能保证各项工作不在信号停用时间内受到不利影响。总之, 必须以缩短信号停用时间、减少信号停用期间的工作量为原则做好信用停用钱的各项准备工作。
2.1 按照信号系统切改方案的要求, 合理安排联锁试验, 确保联锁准确无误
联锁试验作为信号设备正式开通前必须的工作程序, 是信号设备施工质量验收的重要形式, 联锁试验的目的就是为了保证施工过程中安装的每一台设备都能够与设计图纸相符合。信号停用前的联锁试验一般分为室内单项试验和室外单项试验两项内容, 联锁试验流程图见图2。
2.1.1 车站信号联锁是指挥行车运输的神经中枢。因此, 建设单位必须为信号切改过渡工程安排具有丰富经验的、熟悉既有设备的专业人才, 精通业务技术的技术人员, 以及有组织能力和经验丰富的指挥人员。
成立以设备主任负责的, 由技术精熟、经验丰富经过专门培训的技术骨干组成的联锁试验小组。联锁试验前, 制作模拟联锁条件及专用封连线, 由专人负责发放和收回, 由专职人员对室内、外配线按图纸进行检查核对, 确保图实相符。严格按照《联锁进路检查表》逐项试验, 严禁简化试验程序, 杜绝缺项、漏项。有试验不到的必须做好记载, 待具备条件时进行重新检查试验, 不得遗漏。
2.1.2 室内单项试验:在施工单位室内配线完毕、插完继电器后, 用模拟盘和在分线盘、组合架做封线, 送模拟电源来代替室外设备、列车运行或其他条件, 完成信号设备功能试验的一种形式, 电源屏、控制台等主要信号设备的技术指标应符合设计和产品的有关规定, 必须达到以下四项要求: (1) 站内联锁的室内单项试验应以设计文件的联锁表为依据, 逐条检查联锁关系必须符合设计要求。 (2) 在显示装置上, 轨道区段、道岔位置、信号机显示状态的表示应与相应的继电器状态一致。 (3) 站内联锁设备与区间、站间、场间的联锁关系应符合设计规定。 (4) 计算机联锁设备的采集、驱动应与相对应的采集对象、执行器件的状态相一致。
2.1.3 室外单项试验:在室内单项试验的基础上, 取消室内模拟条件和电源, 对室外信号机、电动转辙机、轨道电路及场间联系电路进行控制与室内继电器动作, 控制台显示一致性的校核。试验要达到以下要求: (1) 信号机、表示器显示正确, 在正常情况下显示距离为:调车、矮型出站、矮型进路、复示信号机、引导信号及各种表示器, 不得小于200m。 (2) 信号机正常点灯时, 应点亮主灯丝。设有灯丝转换继电器时, 灯丝转换继电器应可靠吸起;主灯丝断丝后, 灯丝转换继电器应落下并点亮副灯丝。 (3) 轨道电路应实现一次调整。 (4) 严格进行道岔4mm间隙不得锁闭的检查。
2.2 电动转辙机准备工作
转辙机更换工作应安排在室外单项实验之前, 这样既检查了新设备道岔部分电缆配线的准确性, 又把要更换的电动转辙机进行了试验, 转辙装置应确保道岔正常转换, 尖轨一侧应与基本轨或翼轨密贴。道岔转换必须与室内操作意图相一致。根据项目建设中三次信号系统切改施工经验, 每组单动道岔更换电机和安装装置的时间为50min, 双动道岔为70min, 复示交分道岔为130min。在安全上必须重点抓好更换电动转辙机后的室内外位置核对, 要反复进行验证。
2.3 轨道电路准备工作
在信号停用前的准备工作轨道电路涉及工作量较多, 主要包括轨道绝缘、接续线、轨道箱盒、送、受电端核对, 如图3所示。
2.3.1轨道绝缘更换完后, 必须用加力搬手紧固到规定的力矩, 并安排建设单位工务部门进行确认。对于位置发生变化的, 新绝缘更换完后必须加双接续线短路, 防止接续线接触不良造成轨道继电器掉下, 影响行车。
2.3.2 接续线及道岔跳线可利用集中要点施工时间进行更换, 孔距不标准的可重新打眼安装, 但必须考虑工务部门对钢轨钻孔距离的要求。
2.3.3轨道箱盒的处理:把既有轨道箱盒下卧到不侵限、下雨不进水为宜, 然后把新设轨道箱按标准稳设, 这样接到信号停用调度命令后, 旧钢丝绳拆除, 新钢丝绳安装完即可进行轨道电路调整。
2.3.4 送、受电端核对。由于信号系统停用前信号机、电动转辙机都已试验, 而轨道电路是信号系统停用前唯一没有被检查核对的项目, 信号系统停用中容易出现电路问题。因此, 轨道电路是优化施工方案的重中之重。通常利用临时申请要点时间拆下既有轨道引接线, 安装新设的轨道引接线, 既可提前进行轨道电路调整, 同时, 进行全站或局部极性交叉的核对。信号停用时, 可大大缩短轨道电路调整时间。
3 信号系统停用期间的施工组织
信号切改过渡工程的核心工作就是信号联锁停用期间的施工组织, 必须重点做好以下几方面的工作。
3.1 信号系统能否按时开通投用, 关键在于施工方案的正确与否。
施工方案如果欠妥, 就会影响质量, 拖延进度, 因此, 在参与制定和审核施工方案时, 必须从工程实际情况出发, 从技术、组织、管理、工艺、操作、经济诸方面进行全面的分析, 综合考虑, 力求方案合理可行, 详细准确、具有可操作性并与实际工作相符, 顺利实现系统开通时间节点的控制。
编制切实可行的系统切换施工方案是实现工程精心组织、精心施工的前提。建设单位技术人员要与施工单位工程技术人员配合, 进行现场调查, 了解既有设备使用情况, 确认好信号停用影响范围, 分清哪些工作是信号停用前应该施工, 哪些是信号停用中应该施工, 确认具体的工作项目、工程数量、相互关系和工作顺序, 以便使每项工作都围绕关键项目来进行。严密的信号系统切换施工方案, 着重考虑了每一次过渡对行车运输影响的范围和时间, 临时采用什么方式指挥行车, 发生意外情况时的应急措施, 施工总指挥及其余人员的分工, 工具、材料以及通信器材的准备, 施工程序步骤、工务人员配合等问题, 同时要对每个作业项目提出具体的作业时间和安全措施、质量标准。
3.2 信号停用期间的配合工作
信号设备停用期间的施工配合工作是缩短信号停用时间的重要条件。在此期间的施工是以施工单位为主体, 建设单位铁路运输、信号、工务部门密切配合, 互相支持, 团结协作的整体。
3.2.1 在信号停用前根据施工等级不同, 由建设单位 (项目部) 专人负责主持召开协调会, 对施工单位与建设单位运输、工务、电务之间的相互配合提出明确要求, 对关键点抓好检查落实工作, 防止不必要的推诿, 为施工顺利进行提供可靠的保证。
3.2.2 信号停用期间的运输组织必须为施工部门创造条件, 落实施工单位的合理要求。运输部门必须正确认识施工与运输的关系, 即只有为施工中的测试、试验项目创造条件, 施工部门才能按期或提前开通, 缩短无联锁状态时间, 从而确保行车安全。
4 结束语
信号设备更新、改造和大修引起的设备停用施工, 直接关系到信号工程安全、质量和工期, 是对铁路运输生产影响和干扰最大的施工项目, 在施工过程中必须按照信号设备停用前细致联锁试验, 全面完成信号机、转辙机的安装就位, 优化施工方案及施工组织, 施工中提供全面密切的施工配合, 才能有效确保信号系统施工安全、正点开通运行。
参考文献
[1]赵志熙.车站信号控制系统[M].北京:中国铁道出版社, 1993:1-104.
[2]赵志熙.计算机联锁技术[M].北京:中国铁道出版社, 1999.
过渡过程 篇9
关键词：调压井,稳定断面,蜗壳,机组,转速,动水压力
刚果(金)ZONGOⅡ电站为低坝引水径流式电站,取水口位于已建ZONGOⅠ水电站下游,距河口约5 km,电站位于刚果河左岸滩地,距上游印基西河河口约1.6 km。主要建筑物包括滚水坝、冲沙闸、取水口、引水隧洞、调压井、压力钢管、厂房及尾水。取水口布置于坝前左侧,引水隧洞全长约2 545 m,洞径为7.0～9.34 m,调压井高约69m,竖井直径18 m;压力钢管主管长约355.788 m,直径6.6 m,3根支管总长约195 m,直径6.6～4 m。
本电站装机容量150 MW,安装3台50 MW混流式水轮发电机组。机组引水流量160.5 m3/s。电站最大净水头114.6 m,3台机组满发时最小净水头104.8 m,加权平均净水头106.5 m,年发电量约8.619亿kW·h,年利用小时数约为5 746 h。电站投入系统后将位于基荷运行。
1水力过渡过程研究的目的
通过大波动过渡过程中引水系统压力分布、水轮机蜗壳进水口压力上升值、尾水管真空度及水轮发电机组转速升高值等调节保证计算结果,推荐合适的调压井断面型式。
2基本资料
上游最高水位/m 359.00
3台机正常满发尾水位/m 242.70
额定水头/m 105.0
水轮机型号HLJF2062-LJ-285
正常转速/(r·min-1) 250
飞逸转速/(r.min-1) 500
机组安装高程/m 237.00
发电机型号SF50-24/6080
机组模型特征曲线见图1;压力管道布置见图2。
3计算依据的规范、规程
本次计算所依据的主要规程、规范主要有:
(1) DL/T 5186—2004《水力发电厂机电设计规范》。
(2) DL/T 5058—1996《水电站调压室设计规范》。
(3) DL/T 563—2004《水轮机电液调节系统及装置技术规程》。
(4) SL 321—2005《大中型水轮发电机基本条件》。
4计算方法
上游调压室的临界稳定断面积按下述公式计算:
式中,L为有压引水隧洞的长度,m;f为隧洞的平均断面面积,m2;g为重力加速度,m/s2;α为压力引水道的全部水头损失系数,,包括局部与沿程损失,S2/m,包括该洞的进口损失和出口损失,简单式调压室不考虑1/2g;Hmin为发电最小净水头,m;hw0为调压室上游侧引水隧洞的总水头损失,包括局部与沿程损失,m;hm为调压室下游侧管道的总水头损失,包括局部与沿程损失,m。
有压管道非恒定流基本方程为
连续方程:
动量方程:
式中,H为以某一水平面为基准的测压管水头,m;v为管道断面的平均流速,m/s;A为管道断面面积,m2;Ax为管道断面面积随x轴线的变化率,若Ax=0,则式(2)即简化为棱柱体管道中的水流连续性方程;θ为管道各断面形心的连线与水平面所成的夹角,(°);S为湿周,m;f为DarcyWeisbach摩阻系数;α为水击波传播速度,m/s。
本文数值计算采用当量管计算方法,因此式(2)中Ax=0。
式(2)和式(3)是一组拟线性双曲型偏微分方程,可采用特征线法将其转化为2个在特征线上的常微分方程:
上述方程沿特征线C+和C-积分,其中摩阻损失项采取二阶精度数值积分,并用流量代替断面流速,经整理得:
式(6)和式(7)为二元一次方程组,十分便于求解管道内点的QP和HP。计算中时间步长和空间步长的选取,需满足库朗稳定条件,否则计算结果不能收敛。
5计算结果
根据电站的运行条件和任务书要求,确定多种大波动过渡过程数值计算工况,由于文章篇幅限制,现只选择有代表性工况进行分析(工况D15:上游最高水位359.0 m,3台机组正常运行时,2台机组甩全负荷,在调压室涌浪最高时,第3台机组甩全负荷)。
5.1阻抗孔面积
在调压室型式和尺寸不变的情况下,研究了阻抗孔尺寸对调压室涌浪和机组调保参数的影响。在常规工况下,导叶关闭规律采取12～16 s均能满足要求,综合考虑叠加工况计算结果,选取转速上升和蜗壳压力均超过控制值较小的关闭时间进行优化,因此选择计算工况为D15,导叶关闭规律为15 s直线关闭。计算结果见表1。
随着阻抗孔直径增大,调压室阻抗孔流量系数增大,阻抗减小,调压室最高涌浪上升增加,故当2台机组甩负荷后第3台机组的初始压力和流量均比3台机同时运行时的值要大,这样在相同的关闭时间下,机组蜗壳压力和转速上升均要增加。由表1可以看出:在导叶采用15 s直线关闭规律的情况下,随着阻抗孔的增加,蜗壳末端最大动水压力增加,机组最大转速上升率增加,调压室最高涌浪水位增加,而调压室最低涌浪水位减小,与理论分析一致。同时,在阻抗孔直径为4.0～5.5 m时,蜗壳末端最大动水压力和机组最大转速上升率不能同时满足要求。
同时,要求阻抗孔的面积不宜小于隧洞面积的15%(规范),综合考虑工程实践经验,阻抗孔的面积在隧洞面积的30%左右较好。增大调压室阻抗孔尺寸对调压室涌浪和机组调节保证参数都是不利的,因此,阻抗孔直径选择为4.5 m。
5.2调压室断面面积敏感性分析
在调压室型式和阻抗孔尺寸(直径4.5 m)不变的情况下,针对调压室断面面积的变化对机组调节保证参数的影响进行了数值计算分析,并结合导叶关闭时间的变化,以期能分析得出较优的参数组合。
分别对叠加工况中的工况D15进行了数值计算分析,计算结果见表2。
6结语
由计算结果可以看出:在导叶采用15 s直线关闭规律的情况下,随着调压室面积的增加,蜗壳末端最大动水压力,机组最大转速上升率缓慢减小,调压室最高涌浪水位减小,调压室最低涌浪水位增大。也就是说,随着调压室断面面积的增加,机组调节保证参数和调压室涌浪向有利的方向变化,但是敏感性比较小。