常见管道系统水锤与防护

1、组成：管道、阀门、调压室、水池（库）、水泵等元件水锤计算：特征线法l内外边条：计算各个元件任一时刻的边界条件和每一管道内计算断面水头和流量l初条：特征线法计算管系恒定流动l关键问题：管线信息图、信息存储方法需灵活简单1、管网定常流求解形式l（1）单回路平衡、单节点平衡（利用Hardy Cross法）l（2）联立的回路平衡（多回路方程联立）l（3）联立的节点平衡（多节点方程联立）2、计算模型l对不到100根管子的小系统，利用Hardy Cross法平差lTodini和Pilati（1987）梯度法、Osiadacz（1987）牛顿环节点迭代法如何替换迭代节点水压上有所区别梯度法基于节点水压法的流

2、量修正l原则：事先假定的流量可能不满足节点流量平衡修正l控制方程： 节点水压方程AHF 、节点流量连续性方程（修正方程） AHF：A（NN）雅可比矩阵 H（N1）未知节点水头 F（ N1 ）节点流量不平衡的修正系数l计算方法：估算每个管段的初始流量（基于经济VQ，Qpump用设计值假设），误差导致节点流量不平衡|)(:AAApApQRQQQBHHC|)(:BBBpBpQRQQQBHHC定义：一种整型数组，将系统的几何形态和性能按特定数字型进行描述，使程序能够有效的求解各种边界条件。节点类型的明显特征是：有任意数目的输入和输出管路，以及一个出流口或水库编码规则：（节点编号；管道数目；管道1编号；

3、在节点处的管道1截面编号；管道2编号；在节点处的管道2截面编号）这个索引用来为带有双标号的流量和压头作标记；普通节点：节点，管道数目出口端Q(t)已知：节点，管道数目-水库：节点，管道数目阀门：节点，管道数目只能进行简单信息的存储线性图（有向图）：l节点、支路（标明支路参考方向）l支节关联或节支关联数据结构（参考）l节点类型：一维数组 普通节点、恒压节点、空气阀、阀门或水嘴、水泵l节支关联：四个一维数组：关联支路编号、支路参考方向代号、与节点关联的支路数、第一个关联支路编号在编号数组中的位置适合复杂管路！系统：热网依靠泵作为传输动力，闸门控制管路流量；循环管路工况：断电、停泵、关阀、热负荷变化

4、事故：管道剧烈振动、保温层脱落、补水箱和高位膨胀管大量冒水、毁坏设备管道、威胁系统安全热源单位热容量增加，危险性增加大管径、长距离的大规模增压泵站系统大量调节阀、闸板阀增加了系统的复杂性阀门的正常启闭正常或事故停泵泵或阀门的机械故障一、二级系统流量不匹配，使二级水过热，引起流量变化、压力波动空泡形成和溃灭：高温水在管中汽化后向锅炉加水，水温降低并充满蒸汽管道，诱发空泡溃灭水锤热网管道系统的索引和编码水锤基本方程系统气液两相流边界条件l管道中单泵边界：管道中单泵边界：停泵边界（水头平衡、转动惯量方程）、启泵边界（水头平衡）l调节阀：调节阀：正、反向流的孔口方程l管道并串联：管道并串联：管道串联接

5、点、分叉管、短管接头（集中惯性）边界条件l热用户边界：热用户边界：能量方程、连续方程、孔口方程联立得正、反向流的孔口方程 （P205206）l水加热器边界：水加热器边界：进、出水室（集中流容）、散热管（当量管）主供水管阀门关闭、设计缓闭、延迟停泵主供水管阀门关闭循环泵突然停泵无旁通管、有旁通管补给水泵故障，输水量减少断电工况用户热量减少或增加15根据计算结果合理调度可控缓闭逆止阀调压罐进、排气阀冷却过程冷却过程双竖井日字型内外分双竖井日字型内外分区配水区配水单竖井内外分区配水单竖井内外分区配水l 冷却塔集水池进水前池循环泵房压力母管凝汽器循环水回水管上塔配水管喷头出口l 进水前池循环泵房循环水

6、压力母管凝汽器（水-水热交换器）循环水排水沟排水口 L=36 DN3200 L=20DN 3200 L=84D=320090*1 R2000 L=23D=200090*1 R2000 L=27 D=2000L=48D=338690*2 R7500 L=147 D=3386L=566D=338690*1 R219060*1 L=58 D=169260*1L=71D=1692L=7D=3386L=21D=3386L=20D=1692L1000DN55005.74.84.4外海潮位-6.95-3.813.513.5-5.6-3.8-6.5-6.5-5.6-3.6BCVQ=24.31-0.45-2.8

7、51.3L=16.377 n=49512hf=5.8m Q=47.5m3/s?22.225*0.5mm-2.85-0.45热水回流井虹吸井循环排水管2循环进水管2前池-2.62-0.672.37-7.45L=DN 3200 L=84D=3200L=26.5L=30.5 L=55L=147 L=56660*1 L=58 L=71L=21L=20L10004.8L=16.377 hf=5.8m 4.4-2.62-0.672.37外海潮位虹吸井热水回流井-6.95-7.45-3.813.513.5-5.6-3.8-6.5-6.5-5.61.31.3-3.6-2.85+0.846-2.85+0.846

8、-0.450.91-2.12-4.07BCVQ=24.31前池循环进水管循环排水管-0.45引水隧洞12345678一回路13，二回路78（主蒸汽回路占40，主给水回路占60），三回路9。 管路连接着堆芯压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器及许多辅助系统 主蒸汽回路、主给水回路 循环水回路 堆芯压力容器：进口管、水箱、当量管 蒸汽发生器：进口管、倒U型管、细管 稳压器：缩颈气室 冷却主泵：全特性线WH(x）WB(x) 停泵不关阀泵转动惯量大 停泵，阀门在Tv内线性关闭 停泵阀门在Tv后关闭，或一步关阀，模拟泵轴突然卡死 工况3，无稳压器，评估稳压器作用 工况3，有稳压器工作主要边界主要工况主要边界：l冷凝器、冷凝泵、除盐装置、凝升泵、轴封加热器、调节阀、低加、除氧器、前置泵、高压主泵、高加、止回阀、蒸汽发生器特点：特点：低扬程大流量泵，扬程主要用于补偿沿程损失，l额定扬程超驼峰水深超驼峰水深注入压缩空气活页闸门快速断流方法活页闸门快速断流方法H内湖H外江超驼峰水深排气H内湖H