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中国水资源分布不均,为实现2020全面建成小康社会,促进水资源平衡分配,开发建设长距离、大流量、高扬程的供水系统已经成为不争的事实,面对中国地形大面积复杂的山区,如何设计优化复杂供水系统并安全经济的实现多水源、多目标、多用户的长距离供水工程,已成为许多科研工作者共同关注的课题。保证复杂供水工程以最安全、最经济的方式运行,提高泵站运行效率降低运行费用,对节约水资源、提高工程效益具有重要意义。
本研究基于《泵站设计规范》GB50265-2010,首次运用国内软件(复杂泵管供水工程经济及安全运行决策支持系统V1.0,以下简称国内V1.0软件)和国外软件进行复杂供水系统水力调度优化的数值模拟,以山西省辛安泉改扩建工程漳泽泵站向襄垣支线供水为例,分析优化一泵站向三高地复杂供水系统的水力调度方式及水锤防护措施方案。通过对数值模拟平台的选用及评价;在国内V1.0软件中建立各种工况下的水泵数学模型;利用水锤特征线解法,推导并改进两阶段液控蝶阀和空气阀的数学模型;实现复杂供水系统水锤防护方案的快速决策;进行泵站流量平衡计算与分析,实现安全经济水力调度运行方案的快速决策;对比分析国内外两软件的优缺点,分析模拟结果产生差异的原因;实现水锤防护中空气阀选型的快速决策。主要结论有:
(1)稳态计算中两软件差异较小,漳泽泵站向潞安、潞宝、王桥供水时泵站运行效率均符合要求,泵站运行效率随开机台数增加而减小,功率随开机台数增加而增大。
(2)通过两软件对漳泽泵站向潞安、潞宝、王桥水力过渡过程的计算,优化液控蝶阀关闭规律,优化空气阀参数,得出复杂供水工程的最优水锤防护方案,为供水工程安全运行提供技术支持。
(3)进行泵站流量平衡分析,开机台数越多,水泵效率越低,泵站功率越高,得出最优水力调度运行控制方式,为国内外运用软件进行复杂供水系统水力调度提供技术参考。
(4)两软件在建模方面、数学模型方面、计算精度方面、结果导出方面等方面均有差异,稳态计算中建议使用国内V1.0软件,水力过渡过程计算中建议使用PIPENET瞬态模块,为工程技术人员运用数值模拟预测危险工况提供理论依据。
本研究成果已在辛安泉改扩建供水工程中得到应用,为复杂供水系统水力调度优化、安全运行及自动化系统的开发提供了技术支持,为国内外复杂供水系统设计及水力调度运行管理提供参考借鉴。
本研究基于《泵站设计规范》GB50265-2010,首次运用国内软件(复杂泵管供水工程经济及安全运行决策支持系统V1.0,以下简称国内V1.0软件)和国外软件进行复杂供水系统水力调度优化的数值模拟,以山西省辛安泉改扩建工程漳泽泵站向襄垣支线供水为例,分析优化一泵站向三高地复杂供水系统的水力调度方式及水锤防护措施方案。通过对数值模拟平台的选用及评价;在国内V1.0软件中建立各种工况下的水泵数学模型;利用水锤特征线解法,推导并改进两阶段液控蝶阀和空气阀的数学模型;实现复杂供水系统水锤防护方案的快速决策;进行泵站流量平衡计算与分析,实现安全经济水力调度运行方案的快速决策;对比分析国内外两软件的优缺点,分析模拟结果产生差异的原因;实现水锤防护中空气阀选型的快速决策。主要结论有:
(1)稳态计算中两软件差异较小,漳泽泵站向潞安、潞宝、王桥供水时泵站运行效率均符合要求,泵站运行效率随开机台数增加而减小,功率随开机台数增加而增大。
(2)通过两软件对漳泽泵站向潞安、潞宝、王桥水力过渡过程的计算,优化液控蝶阀关闭规律,优化空气阀参数,得出复杂供水工程的最优水锤防护方案,为供水工程安全运行提供技术支持。
(3)进行泵站流量平衡分析,开机台数越多,水泵效率越低,泵站功率越高,得出最优水力调度运行控制方式,为国内外运用软件进行复杂供水系统水力调度提供技术参考。
(4)两软件在建模方面、数学模型方面、计算精度方面、结果导出方面等方面均有差异,稳态计算中建议使用国内V1.0软件,水力过渡过程计算中建议使用PIPENET瞬态模块,为工程技术人员运用数值模拟预测危险工况提供理论依据。
本研究成果已在辛安泉改扩建供水工程中得到应用,为复杂供水系统水力调度优化、安全运行及自动化系统的开发提供了技术支持,为国内外复杂供水系统设计及水力调度运行管理提供参考借鉴。