一種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水錘壓力的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水錘壓力的方法。通過將水泵運轉(zhuǎn)特性及管道水錘傳播特性與水泵極限水錘的特性聯(lián)系起來，得到極限水錘公式及適用條件。利用極限水錘公式可計算出水泵零流量時間和對應的揚程，及最大壓力降低時間和最大壓力降低值。對于首相水錘，通過將極限水錘假定中的零流量時間和揚程與首相水錘泵后壓力的變化特性結(jié)合起來，得到首相水錘公式。利用首相水錘公式可計算出首相末時刻的泵后壓力降低值。本發(fā)明可為停泵水錘的理論研究及加壓供水系統(tǒng)極限飛逸水錘的防護提供理論基礎(chǔ)，能夠快速估算出具有較高精度的泵后最大壓力降低值，省略了繁瑣的數(shù)值模擬計算，完善了停泵水錘的理論體系，具有非常大的科研和實際應用價值。
【專利說明】
-種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水連壓力的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水鍵壓力的方法，屬于水利水電工程領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于我國水資源分布不均衡、地區(qū)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展不均衡、水污染等原因造成部 分地區(qū)水供應緊張。我國因此建設(shè)了許多供水工程W緩解地區(qū)用水緊張的局面。除在少數(shù) 地形條件下適用重力流供水，大部分供水工程需采用加壓方式供水。在供水系統(tǒng)無水鍵防 護措施保護的情況下，一旦出現(xiàn)水累掉電事故，將造成水累后的管道內(nèi)壓力下降過大。如果 管道內(nèi)壓力降低到水的汽化壓力，將產(chǎn)生空穴，出現(xiàn)液柱分離。隨著管道內(nèi)壓力的波動，當 該處壓力升高時，將發(fā)生液柱彌合，產(chǎn)生數(shù)倍于靜水壓力的彌合水鍵壓力，會對管道和水累 造成嚴重的破壞。故，對無水鍵防護情況下的停累水鍵壓力進行求解，是水鍵防護方案設(shè)計 前的必要步驟。
[0003] 特征線法是目前求解工程停累水鍵的實用方法，其優(yōu)點為仿真精度高、可模擬復 雜系統(tǒng)，且物理概念清晰。但是計算量大，需要計算機的輔助。對于簡單的加壓供水系統(tǒng)，上 世紀屯十年代提出了帕馬金(J.Parmakian)圖解法W及富澤清始圖解法。帕馬金圖解法沒 有考慮水累全特性和管道摩阻的影響，同時該方法僅限定于求解比轉(zhuǎn)速為130的離屯、累，只 適用于管道較短、摩阻可忽略、且機組的轉(zhuǎn)動慣量較大的系統(tǒng)。富澤清始圖解法沒有對水累 比轉(zhuǎn)速的限定，同時它考慮了管道摩阻，并且可求出管道在事故停累過程中的最小壓力，同 帕馬金圖解法比相對較優(yōu)。但是運兩個方法均為經(jīng)驗方法，不具備充分的理論依據(jù)，且對于 長距離供水工程的誤差較大。隨著近半個世紀的發(fā)展，水累機組轉(zhuǎn)動慣量GD2大幅下降，供 水管道長度L大幅增加，水累效率進一步提高，水累全特性對水鍵的影響越來越顯著，事故 停累水鍵對供水系統(tǒng)的危害性更大，帕馬金圖解法W及富澤清始圖解法已不適用。對于水 累機組轉(zhuǎn)動慣量GD2較大、供水管線較短的加壓供水工程，當發(fā)生水累掉電事故時，首相末 水鍵波反射回累后，水累還未過渡到飛逸狀態(tài)。過渡過程中，水累各參數(shù)為連續(xù)的曲線波 動，最終穩(wěn)定在X的第一象限內(nèi)的飛逸點。此時發(fā)生的停累水鍵稱為極限飛逸水鍵。最大壓 降出現(xiàn)在首相末的極限飛逸水鍵為首相水鍵，最大壓降出現(xiàn)在首相后的某一相末的極限飛 逸水鍵為極限水鍵。對于首相水鍵，首相末水累處于A區(qū)的邊緣或者處于B、C、H區(qū)內(nèi)，累后最 小壓力出現(xiàn)在首相末。該情況下的停累水鍵特征類似關(guān)閥水鍵中的首相水鍵。對于極限水 鍵，首相末水累處于A區(qū)初始狀態(tài)點附近，累后最小壓力出現(xiàn)在首相后的某一相末，其值近 似為零流量狀態(tài)的累后壓降。水鍵特性類似關(guān)閥水鍵的極限水鍵。為了能夠簡單快速求解 到具有較高精度的極限飛逸水鍵壓力，本發(fā)明提供了一種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水鍵壓力 的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對當前存在:特征線法的精度高但是計算量大，而帕馬金圖解法W及富澤清始 圖解法求解簡單但是精度低的問題。本發(fā)明旨在對極限飛逸水鍵的特點和性質(zhì)進行研究， 進而給出極限飛逸水鍵的累后最大壓降值的計算方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 1.假定發(fā)生極限水鍵。由極限水鍵的特性，將計算模型簡化為:水累在第n相末開 始倒流，且第n相末累后壓力近似等于第n-1相末累后壓力。進而由管道水鍵傳播的特征方 程及水累的基本方程可得水累零流量時間Tq及對應的水累揚程H，W及最大壓力降低時間 [Tq]及最大壓降值A(chǔ)化計算公式：
[0007]
[000引
[0009]
[0010]
[00川其中，H為第n相末水累零流量狀態(tài)下的揚程;Q=WH(JI) ;m日為初始的無量綱力矩;no 為初始的無量細轉(zhuǎn)速;冊為水累初始揚程;Hr為水累額定揚程;化為出水池水位;化為進水池 水位
b為力矩變化曲線的凹g
0為水累流量變化曲線的凹度，
勺管道內(nèi)水體的慣性時間常數(shù)，Vo為初始狀態(tài)下的總管道 流速，
3水累機組慣性時間常數(shù)，GD2為水累電機的轉(zhuǎn)動慣量，Nr為水累額定轉(zhuǎn) 速，Pr為水累額定功率;C3 = Hb-Hu+ ( 4 -1)0站0曲+Qno2Hr，0=WB (JT); Tq為零流量時間；L為管 道長度;g為重力加速度;A為管道面積;Qo為管道初始狀態(tài)下的總流量；[Tq]為最大壓力降低 時間，為零流量時間Tq向上取到整數(shù)倍相長后所得;巧為[Tq]時刻的水累揚程；A化為累后 最大壓降值。
[0012] 對于首相水鍵，可將首相內(nèi)的累后壓降簡化為線性變化，結(jié)合極限水鍵假定的計 算結(jié)果，將零流量時間及累后壓降作為線上的已知點，與初始狀態(tài)點連線后線性延伸到首 相末。首相末時刻的累后壓降值A(chǔ)化與零流量時間Tq及對應的水累揚程H滿足W下關(guān)系：
[0013]
[0014] 其中，H為極限水鍵公式計算得到的水累零流量下的揚程；0為累后壓力變化曲線 的凹度;其他符號意義同前。
[00巧]2.極限飛逸水鍵首相時長內(nèi)不能飛逸，故：
[0016]
[0017]或
[001 引
[0019]
[0020] 其中，Qp為首相末水累飛逸下的單累流量;Qo為管道初始狀態(tài)下的總流量;冊為水 累初始揚程；i為相同型號的并聯(lián)累數(shù)量;C,=-,為Dar巧-Weisibach系數(shù)，L為管道長 度，g為重力加速度，D為管道直徑，A為管道面積，a為管道水鍵波速片= (X)為Suter變換后的水累全特性曲線上對應于飛逸點的橫坐標X的揚程縱坐標，當
計，取第一象限內(nèi)的飛逸點的橫坐標X
]，取第= 象限內(nèi)的飛逸點的橫坐標X，Hr為水累額定揚程，Qpr為水累額定流量。
[0021 ] 3.極限水鍵公式計算出的零流量時刻水累揚程H為正，則：
[0022]
[0023] 同時，極限水鍵公式計算出的零流量時間Tq應大于一個相長，則：
[0024]
[0025]
[0026]
[0027] 首相水鍵公式的應用前提為：對上述H為正及Tq大于一個相長的要求不能同時滿 足。
[0028] 上述極限飛逸水鍵公式及其適用條件推導過程如下：
[0029] 1、極限飛逸水鍵的判定條件
[0030] 對于極限飛逸水鍵，首先應當滿足首相時長內(nèi)水累不能飛逸，故：
[0031] …
[0032]
[0033] (2) (3)
[0034]
[003引其中，Qp為首相末水累飛逸下的單累流量;Qo為管道初始狀態(tài)下的總流量;Ho為水 累初始揚程；i為相同型號的并聯(lián)累數(shù)量；
f為化rcy-Weisibach系數(shù)，L為管道長 度，g為重力加速度，D為管道直徑，A為管道面積，a為管道水鍵波速；
WH(X)為Suter變換后的水累全特性曲線上對應于飛逸點的橫坐標X的揚程縱坐標，當
計，取第一象限內(nèi)的飛逸點的橫坐標X
時，取第= 象限內(nèi)的飛逸點的橫坐標X，Hr為水累額定揚程，Qpr為水累額定流量。
[0036] 2、極限水鍵公式及適用條件
[0037] 對于極限水鍵，如圖2所示，對于輸水管道，設(shè)累后零流量時刻為第n相末，取該時 刻的前一相時長，將管道瞬變流基本微分方程先沿正向特征線，再沿負向特征線積分后得：
[00 測 （4)
[0039] (5)
[0040] 其中，H為測壓管水頭，m;下角標n表示第n相末;Q為管道總流量，mVs;A為管道面 積，m2; D為管道直徑，m; a是管道水鍵波速，m/s ;f為Darcy-Weisibach系數(shù)。
[0041] 極限水鍵情況下，水累流量由初始值降至零近似為線性變化。設(shè)零流量時刻為Tq, 則累后第n-1相末流量值為，其中0為流量修正系數(shù)，
々曰果 考慮i臺相同水累并聯(lián)的情況，則表達式仍另
[0042 ] 綜上，公式(4)和公式(5)可化簡為：
[0047] 對于水累節(jié)點，水累流量為零時X = JT (見圖3 )，故：
[0043] (6)
[0044] (7)
[0045]
[0046] (扣
[004引
[0049]
[(K)加]
[0化1 ] X =心+ tan ，下標0表示水累輸水系統(tǒng)初始狀態(tài);機組慣性時間常數(shù)：
單位S， 其中飛輪力矩GD2，kg ? m2,額定轉(zhuǎn)速化，r/min，額定轉(zhuǎn)矩Mr，kg ? m。
[005^ 將（ 代 入公式(9)~公式（11)，并聯(lián)立后得：
[0化3
(12)
[0054]聯(lián)立公式(8)及公式(12)，可求得第n相末水累零流量狀態(tài)下的揚程為：
[0化5]
(13)
[0化6]式中：C3 = Hb-Hu+( (6-1)化n〇H〇+an〇2Hr，其中Q=WH(JT) ,P=WB(JT)
岸中，
%管道水柱的慣性時間常數(shù)，表示在慣性時間作用下，管中水流由初始流速至零 尸八而W日'J間，s;m日為水累軸力矩無量綱參數(shù)，n日為水累轉(zhuǎn)速無量綱參數(shù)，其他符號意義同前。
[0057]舍棄H不合理的解后得：
[0化引
（14)
[0化9] 極限水鍵H>0,得：
[0060]
(15)[0061 ] 極限水鍵零流量時間Tq >化/a，得：
[0062] (化）
[0063]
[0064] (17)
[0065] 如果按照公式（14)計算得到的水累揚程H能同時滿足公式（15)、公式（16)及公式 (17)，則將To向上取整到整數(shù)倍相長，得最大壓降時間[Tq]，此時：
[0066]
。8)
[0067] 極限水鍵累后最大壓降A(chǔ) Hn為：
[006引
（W)
[0069] 3、首相水鍵公式
[0070] 如果按照公式（14)計算得到的水累揚程H不能同時滿足公式（15)、公式（16)及公 式（17)，則發(fā)生首相水鍵，首相時長內(nèi)累后壓力近似線性變化，其壓力修正值近似等于流量 的修正值0，故由公式(14)計算得到的零流量時刻的揚程H，得首相末累后壓降為：
[0071]
(20)：
[0072] 首相末累后壓降與水累流量滿足公式：
[0073] A 化=iCiQ廣。Qo (21)
[0074] 其中，i為相同型號并聯(lián)累數(shù)量，其他符號意義同前。
[0075] 聯(lián)立公式(20)與公式(21)，得首相末水累流量：
[0076]
(22)
[0077] 有益效果:本發(fā)明對比已有方法，通過將水累運轉(zhuǎn)特性及管道水鍵傳播特性與水 累極限水鍵的特性聯(lián)系起來，得到極限水鍵公式及適用條件。利用極限水鍵公式可W計算 出水累零流量時間和對應的揚程，W及最大壓力降低時間及最大壓力降低值，進而可利用 極限水鍵判別公式對水累零流量時間和對應的揚程進行校核，W驗證極限水鍵假定的正確 性及累后壓力降低值的有效性。對于首相水鍵，通過將極限水鍵假定中的水累零流量時間 和對應的揚程與首相水鍵累后壓力降低的變化特性結(jié)合起來，得到首相水鍵公式。利用首 相水鍵公式可W計算出首相末時刻的累后壓力降低值。本發(fā)明可W為停累水鍵的理論研究 及加壓供水系統(tǒng)極限飛逸水鍵的防護提供理論基礎(chǔ)，能夠快速估算出具有較高精度的累后 最大壓力降低值，省略了繁瑣的數(shù)值模擬計算，完善了停累水鍵的理論體系，具有非常大的 科研和實際應用價值。
【附圖說明】
[007引圖1為簡單加壓供水系統(tǒng)布置圖；
[0079] 圖2為水鍵波傳播的X~t網(wǎng)格示意圖；
[0080] 圖3為比轉(zhuǎn)速為89的水累全特性曲線；
[0081] 圖4為系統(tǒng)布置圖；
[0082] 圖5為比轉(zhuǎn)速為106.865的水累全特性曲線；
[0083] 圖6為抽水斷電累后壓力變化；
[0084] 圖7為抽水斷電單累流量變化；
[0085] 圖8為抽水斷電單累轉(zhuǎn)速變化；
[0086] 圖9為抽水斷電單累力矩變化；
[0087] 圖10為單累各參數(shù)變化過程線；
[0088] 圖11為抽水斷電累后壓力變化；
[0089] 圖12為抽水斷電單累流量變化；
[0090] 圖13為抽水斷電單累轉(zhuǎn)速變化；
[0091] 圖14為抽水斷電單累力矩變化；
[0092] 圖15為單累各參數(shù)變化過程線；
[0093] 圖16為極限飛逸水鍵公式計算流程圖。
【具體實施方式】
[0094] 1極限飛逸水鍵一一首相水鍵公式算例某加壓累站輸水系統(tǒng)，見圖4,輸水管材為 鋼管，管道直徑2200mm，管長2.78km，管中屯、線高程15m，水鍵波速為lOOOm/s;上庫高程20m， 下庫高程146m，設(shè)計供水流量為5m^s;采用邸式單級雙吸離屯、累，兩臺累并聯(lián)供水，水累額 定揚程為132m，額定流量為2.6m^s，額定轉(zhuǎn)速1000巧m，機組飛輪力矩GD2為7000kg ? m2,電 機功率為4800kW。
[00M]首相水鍵公式計算
[0096] I、假定發(fā)生首相飛逸水鍵，則首相末時刻水累所處飛逸點為：
[0097]
[0098] 故飛逸點位于X的第S象限。[0099] 2、根據(jù)公式(2)計算首相末水累飛逸下的單累流量：
[0100]
[0101]
[0102] 查看圖5可得:累在第S象限飛逸點處x = 4.414466318，WH=-0.2203
[0105] 3、根據(jù)飛逸時間，運用判別式(3)判定發(fā)生首相飛逸水鍵或是極限飛逸水鍵：
[0103]
[0104]
[0106]
[0107]
[010 引
[0109] 故水累掉電后將發(fā)生極限飛逸水鍵。
[0110] 4、假定為極限水鍵，根據(jù)公式（14)計算零流量時刻水累揚程H并驗證其滿足公式 (15):累的比轉(zhuǎn)31
[011U 查看圖5可得：
[0112] 累在流量反轉(zhuǎn)點處 a =WH(JT) = 1.4797649366464 ,P=WB(JT) =0.471300420340591
[0113]
[0114]
[0115] 0= (6-0.2 = 2.192
[0116]
[0117]
[011引 由曲，9，出，9。沁其，并結(jié)合圖5，可求出111日=0.95012，11日=0.97809
[0119] C3 = Hb-Hu+( (6-1)0站〇曲+地〇2出
[0120] =146-20+1.392 X 0.471300420340591X 0.28 X 0.97809 X127.291
[0121 ] +1.4797649366464 X 0.97809^ X 132 = 335.727m
[0122]
[0123] 5、根據(jù)公式(8)計算零流量時間Tq并驗證其滿足公式（16)和公式（17)，判定發(fā)生 首相水鍵或是極限水鍵：
[0124]
[01巧]故發(fā)生首相水鍵。
[0126] 6、根據(jù)首相水鍵公式(20)和公式(22)，計算首相水鍵累后壓降及單累流量：
[0127]
[0128；
[0129] 特征線法數(shù)值模擬
[0130] 數(shù)值模擬結(jié)果見圖6~圖10。
[0131 ]首相水鍵公式計算與特征線法數(shù)值模擬結(jié)果的比較
[0132] 從數(shù)值模擬的結(jié)果可W看出：水累掉電后，揚程、流量、轉(zhuǎn)速和力矩處于波動狀態(tài)， 直到最終穩(wěn)定在X的第一象限內(nèi)的飛逸點。累后最大壓降出現(xiàn)在首相末時刻，與零流量時刻 點相差0.505s，此時發(fā)生首相水鍵，水累首相末時刻處于工況A區(qū)邊緣。首相時長內(nèi)水累揚 程近似線性變化。
[0133] 表1計算結(jié)果統(tǒng)計表
[0134]
[0135」注：巧羞計算數(shù)值候擬結(jié)呆刃基準
[0136] 對比數(shù)值模擬的結(jié)果和首相水鍵公式的計算結(jié)果可W看出：公式計算由于存在： 較少相長情況下仍然將水累零流量下的累后壓力近似等于前一相末時刻的累后壓力；忽略 了管道摩阻的影響;假定了累后流量線性變化;假定了力矩變化方程;假定了首相時長內(nèi)壓 力線性變化;忽略了水累上游段管道的影響；忽略了累后到分叉點段管段的影響;水鍵波速 的影響等，造成數(shù)值模擬的最大壓降時間較降壓公式計算的結(jié)果略有偏差，偏差量為 0.01s，是數(shù)值模擬的最大壓降時間的0.18%;降壓公式計算的累后最大壓降值為96.612m， 與數(shù)值模擬結(jié)果97.265m，相差0.653m，為數(shù)值模擬的累后最大壓降的0.67%。降壓公式得 到的零流量時間為2.678s，零流量時刻壓降64.799m，分別與數(shù)值模擬的零流量時間6.075s 和壓降92.012s相差了3.397s及27.213m，偏差量較大，運是因為首相水鍵計算中近似采用 了按照極限水鍵假定計算得到的零流量時間和揚程，而極限水鍵中零流量時刻和前一相末 累后壓力近似相等的假定對于首相水鍵誤差較大，故計算得到的零流量時間失真，不能代 表真實的零流量時間。
[0137] 綜上，對于首相水鍵，通過利用極限水鍵假定下計算得到的零流量時間和揚程，結(jié) 合首相水鍵首相時長內(nèi)累后壓降線性變化假定，推求首相末時刻累后壓降的方法是合理可 行的，計算精度較高。但零流量時間及其累后壓降與實際零流量狀態(tài)下的值相差較大，故不 可作為真實的零流量值。公式推導過程中的假定和判別條件合理，可W為設(shè)置水鍵防護措 施提供依據(jù)。
[0138] 2極限飛逸水鍵一一極限水鍵公式算例
[0139] 見圖4,將首相水鍵算例中機組飛輪力矩GD2改為50000kg ? m2,其他參數(shù)不變，貝U
[0140] 極限水鍵公式計算
[0141] 1、假定發(fā)生首相飛逸水鍵，則首相末時刻水累所處飛逸點為：
[0142]
[0143] 故飛逸點位于X的第S象限。
[0144] 2、根據(jù)公式(2)計算首相末水累飛逸下的單累流量：
[0145]
[0146]
[0147]
[014 引
[0149]
[0150]
[0151]
[0152]
[0153]
[0154] 故水累掉電后將產(chǎn)生極限飛逸水鍵。
[0155] 4、假定為極限水鍵，根據(jù)公式（14)計算零流量時刻水累揚程H并驗證其滿足公式 (15)：
[0156] 查看圖5可得:累在流量反轉(zhuǎn)點處
[0157] a =WH(JT) = 1.4797649366464,P=WB(JT) =0.471300420340591 [015 引
[0159]
[0160]
[0161]
[0162]
[0163] 由曲，9，出，9。沁，]?。并結(jié)合圖5，可求出皿)=0.95012，11日=0.97809
[0164] C3 = Hb-Hu+( (6-1)齡郵曲+地〇2出
[01 化]=146-20+0.195 X 0.471300420340591X 0.1726 X 0.97809 X127.291 [0166] +1.4797649366464 X 0.97809^ X 132 = 314.833m
[01A7l
[0168] 5、根據(jù)公式(8)計算零流量時間Tq并驗證其滿足公式（16)和公式（17)，判定發(fā)生 首相水鍵或是極限水鍵：
[0169]
[0170] 故發(fā)生極限水鍵。
[0171] 6、根據(jù)公式(18)和公式(19)計算最大壓降時間[Tq] W及最大壓降值A(chǔ)化：
[0172] 最大壓降出現(xiàn)在第二相末，

[0174]特征線法數(shù)值模擬
[01巧]數(shù)值模擬結(jié)果見圖11~圖15。
[0176] 極限水鍵公式計算與特征線法數(shù)值模擬結(jié)果的比較
[0177] 表2計算結(jié)果統(tǒng)計表 [017 引
[0179] 注:誤差計算W數(shù)值模擬結(jié)果為基準
[0180] 從數(shù)值模擬的結(jié)果可W看出：水累掉電后，揚程、流量、轉(zhuǎn)速和力矩處于波動狀態(tài)， 直到最終穩(wěn)定在X的第一象限的飛逸點。水累最大壓降時刻點在首相后的第二相末，與零流 量時刻點相差2.98s，有一定時間差但是時間差不大。故，當發(fā)生極限水鍵時，近似認為最大 壓降時刻點在首相后的某一相末，并且該相末處于零流量狀態(tài)的假定是合理的。
[0181] 對比數(shù)值模擬的結(jié)果和極限水鍵公式的計算結(jié)果可W看出，公式計算由于：忽略 了管道摩阻的影響;假定了累后流量線性變化;假定了力矩變化方程;忽略水累上游段管道 的影響；忽略了累后到分叉點段管段的影響;水鍵波速的影響等，造成數(shù)值模擬的最大壓降 時間較降壓公式計算的結(jié)果略有偏差，偏差量為0.04s，是數(shù)值模擬的最大壓降時間的 0.358%;降壓公式計算的累后最大壓降值為34.98m，與數(shù)值模擬的結(jié)果35.92m，相差 0.94m，為數(shù)值模擬的累后最大壓降值的2.617%。降壓公式計算的零流量時間為9.169s，零 流量時刻壓降42.149m，分別與數(shù)值模擬的零流量時間14.14s和壓降32.68s相差了 4.971s 及9.469m，偏差量較大，計算得到的零流量時間失真。
[0182] 綜上，極限水鍵公式計算的累后最大壓降值精度較高，但由于存在較多的假定和 簡化，對于零流量時間及其累后壓降與實際零流量狀態(tài)下的值相差較大，故不可作為真實 的零流量值。公式推導過程中的假定和判別條件合理，可W為設(shè)置水鍵防護措施提供依據(jù)。
[0183] W上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做出詳細說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實 施方式。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對運些實施 方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水錘壓力的方法，其特征在于:首先假定發(fā)生極限水錘； 由極限水錘的特性、管道水錘傳播的特征方程及水栗的基本方程得到水栗零流量時間T q及 _命的7k . W 75晶十RJ 士胳仳時問「Tn ? 75晶十RJ 士胳仳佶Λ 曾/A?ζ:其中，H為第η相末水栗零流量狀態(tài)下的揚程;Ct = WH(Ji) ;mQ為初始的無量綱力矩;η〇為初 始的無量綱轉(zhuǎn)速;Ho為水栗初始揚程;Hr為水栗額定揚程;Hb為出水池水位;Hu為進水池水2 _的凹度，#=^r+i，θ為水栗流量變化曲線的凹度， ala b管道內(nèi)水體的慣性時間常數(shù)，Vo為初始狀態(tài)下的總管道 流速為水栗機組慣性時間常數(shù)，GD2為水栗電機的轉(zhuǎn)動慣量，N r為水栗額定轉(zhuǎn) 速，Pr為水栗額定功率;C3 = Hb-Hu+( φ-1)βζη〇Ηο+αη()2ΗΓ，β = ΙΒ(3τ);Τυ為零流量時間；L為管 道長度;g為重力加速度;A為管道面積;Qo為管道初始狀態(tài)下的總流量；[TQ]S最大壓力降低 時間，為零流量時間!^向上取到整數(shù)倍相長后所得;#為[T Q]時刻的水栗揚程；△ Hp為栗后 最大壓力降低值； 判定發(fā)生首相水錘時，由首相水錘的特性及極限水錘假定時的計算結(jié)果，得到首相末 時刻的栗后壓力降低值A(chǔ) Hp與零流量時間Tq及對應的水栗揚程H滿足以下關(guān)系：其中，H為極限水錘公式計算得到的水栗零流量下的揚程；Θ為栗后壓力變化曲線的凹 度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水錘壓力的方法，其特征在于:極 限飛逸水錘首相時長內(nèi)不能飛逸，故：其中，Qp為首相末水栗飛逸下的單栗流量;Qo為管道初始狀態(tài)下的總流量;Ho為水栗初 始揚程；i為相同型號的并聯(lián)栗數(shù)量= 為Darcy-Weisihach系教丄為管道長庶，g 為重力加速度，D為管道直徑，A為管道面積，a為管道水錘波速；四 (X)為S u t e r變換后的水栗全特性曲線上對應于飛逸點的橫坐標X的揚程縱坐標，當寸，取第一象限內(nèi)的飛逸點的橫坐標X，?，取第三 象限內(nèi)的飛逸點的橫坐標X，Hr為水栗額定揚程，QPr為水栗額定流量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算供水系統(tǒng)極限飛逸水錘壓力的方法，其特征在于:極 限水舖:/人才斗管m的棠、溢葛·時匆丨士 程η為正，則：同時，極限水錘公式計算出的零流量時間TqS大于一個相長，則：首相水錘公式的應用前提為:對上述H為正及1^大于一個相長的要求不能同時滿足。
【文檔編號】E03B1/00GK106013319SQ201610401805
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】張健, 俞曉東, 陳 勝, 范呈昱, 羅浩, 張磊
【申請人】河海大學