[發明專利]一種降低泵系統自激振動的管道結構及方法

有效

• 申請號: 201711419512.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108149750B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 朱曉明;高航
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E03B7/02;E03B7/07
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

本發明公開了一種降低泵系統自激振動的管道結構及方法，提供了一種降低泵系統自激振動的管道結構，所述的管道結構包括由細鋼管、粗鋼管和聚乙烯管構成泵系統的出水管。本發明能夠獲得泵系統自激振動的振動周期變化及頻率的響應等參數，同時分析獲得的數據與管道參數之間的關系，為設計泵系統提供指導，從而有效緩解泵系統中自激振動的發展速度，增大自激振動的振動周期，降低自激振動初期的振動頻率，為預防爆管贏得時間，減輕泵系統自激振動的危害。

技術領域

本發明屬于水利工程領域，特別涉及一種降低泵系統自激振動的管道結構及方法。

背景技術

隨著我國城市化進程的加速，人們對于水資源的需求越來越大，某些地區水資源的供求問題日漸突出，為了解決缺水的問題，我國陸續建設了一大批供水工程，由于泵站加壓輸水方式有著其獨有的特點而被廣泛應用，是將水由低處輸送到高處的直接方法，但在泵系統的實際運行中會出現底座螺栓松動、管道的連接處出現松動漏水等事故，這些情況均有可能是泵系統中產生的自激振動所造成的，但具體的振動特性及振動機理并不甚清楚，泵系統內潛在引起自激振動的因素或系統不穩定的因素很多，如閥門密封圈失靈、有空穴的泵等，由于對泵系統自激振動研究不夠深入，所以很難制定相對應的防止和消除措施，如果不能及時消除其中的自激振動，必將引發災難性事故，因此，如何降低甚至消除水泵系統的自激振動成為一個關鍵問題。

水泵系統的水力振動的研究方法主要有水力阻抗法、傳遞矩陣法和特征線法，水力阻抗法和傳遞矩陣法將線性振動理論和電的傳輸理論的研究方法運用到流體振蕩的分析中，可以更好地簡化計算一些比較復雜的輸水系統，但其分析僅適用于小波動的情況，對大波動的情況線性化后誤差影響比較大；目前任何泵系統的自激振動都可以用特征線法求解出來，可以直觀地反映自激振動的幅值隨時間變化的特性，但不能直接從計算結果中明確分析出泵系統自激振動的振動周期變化以及頻率的響應等更有價值的信息，而且特征線法只適用于未簡化的方程，在進行過渡過程分析時需要耗用大量的計算時間。所以，尋求一種更適合泵系統自激振動的計算方法，分析泵系統中自激振動的頻率等特征，找到緩解泵系統自激振動的方法，從而正確指導泵系統的設計，值得深思。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是：提供一種降低泵系統自激振動的管道結構及方法，有效緩解泵系統中自激振動的發展速度，增大自激振動的振動周期，降低自激振動初期的振動頻率，為預防爆管贏得時間，減輕泵系統自激振動的危害，對泵系統自激振動進行有效的計算。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明提供一種降低泵系統自激振動危害的管道結構，包括閥門、變直徑鋼管和聚乙烯管，所述的變直徑鋼管用兩根不同直徑的鋼管焊接而成，兩根不同直徑的鋼管的軸線在同一直線上，鋼管與聚乙烯管用法蘭連接，閥門與鋼管的另一端連接，聚乙烯管與出水池連接。

優選的，細鋼管的直徑為粗鋼管的直徑的倍，細鋼管的長度為粗鋼管長度的2～3倍，細鋼管有助于加大閥門處壓力，促使閥門工作密封滑動環壓緊處閉合；粗鋼管比細鋼管的直徑大，粗鋼管的直徑壁面能將壓力波反射回出水池，使大部分壓力波處在聚乙烯管內，使柔性閥門處漏水量減少且維持穩定，降低工作密封滑動環的壓力時高時低的周期，降低泵系統管道中自激振動的幅度。

優選的，聚乙烯管選的PE管，表面膜的最上層是漆，中間的主要成分是聚乙烯，最下層是背涂粘合劑，增強PE管的耐熱性、韌性、延展性，利用PE管的水錘波速為350m/s遠小于壓力鋼管中的波速1180m/s，且PE管材彈性更好，使得振動幅度減小，振動周期有所增加。

優選的，閥門為密封性較好的球閥，為了從根本上防止自激振動的發生可以采用改變球閥密封的引水方式，密封引水方式既可以引入相位相反的水作為球閥的密封水，也可以引入上游總管的水作為球閥的密封水，盡量避免泵系統自激振動的發生。