[發明專利]一種泵站系統減振措施及布置優化分析方法

有效

• 申請號: 201910576420.7
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110377976B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 申愛麗;周建旭;陳譽;李永發;劉躍飛;郭強
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/28;G06F113/14;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公開了一種泵站系統減振措施及布置優化分析方法，所述泵站包括依次連接的前池、第一管路、氣墊調壓室、第二管路和水庫，所述第一管路安裝有水泵；其特征在于，步驟包括：步驟一、應用電工學原理，等效電容電感理論，建立氣墊式調壓室阻抗的數學模型；步驟二、求解系統的特征頻率；步驟三、引入擾動項對泵站加壓供水系統進行水力振動分析。根據阻抗模值和和振動特性的聯系，通過特征頻率的表達式，合理優化氣墊調壓室的尺寸參數與管路系統布置，為削減泵站系統振動特性提供理論依據。

技術領域

本發明涉及泵站系統領域，特別是一種泵站系統減振措施及布置優化分析方法。

背景技術

在泵站運行過程中，不可避免會出現振動問題。當振動超過一定范圍，造成較嚴重的局部破壞或事故，會影響泵站的安全運行。現行的泵站加壓供水系統減振措施主要采用氣墊調壓室和單向調壓室等水力元件對系統局部的流量特性進行調節，從而達到削減振動的效果。

但是，對于現下用于削減泵站供水系統振動特性的水力元件缺乏系統的理論研究，通過優化合理確定氣墊調壓室的設計參數，以及管路系統的布置，有利于系統的減振。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：本發明所要解決的技術問題是：結合氣體動力學方程和振動分析理論，以泵站加壓供水系統的氣罐為典型的集中水力元件進行減振分析，探討此類元件在各類泵站系統布置原則和參數影響，提出一種泵站系統減振措施機理分析方法。本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提出一種泵站系統減振措施及布置優化分析方法，所述泵站包括依次連接的前池、第一管路、氣墊調壓室、第二管路和水庫，所述第一管路安裝有水泵；步驟包括：

步驟一、從泵站系統布置簡圖中讀取泵站的各項參數，所述參數包括：前池水位高度，水庫水位高度，第一管路長度、第二管路長度，第一管路橫截面積，第二管路橫截面積，氣墊調壓室高度，氣墊調壓室橫截面積，初始穩定工況對應的氣墊調壓室內水位高度；

步驟二、建立泵站系統的動態特性分析模型，表示為：

其中，其中A₁表示第一管路橫截面積，A₂表示第二管路橫截面積，L₁表示第一管路長度，L₂表示第二管路長度，g表示重力加速度；Q₀表示初始穩定工況點對應的流量，q₁與q₃分別表示自由度；k_p1表示第一管路的水頭損失系數，k_p2表示第二管路的水頭損失系數，S_Q表示水泵揚程—流量關系曲線在點Q₀處的局部斜率；K_G表示氣墊調壓室內氣體運動方程系數，Z₃₀表示初始穩定工況對應的氣墊調壓室內水位高度；A_S表示氣墊式調壓室面積，單位是m²；

步驟三、建立氣墊式調壓室阻抗的數學模型，得到包含相關影響參數的阻抗表達式：

其中，|Z₀|為阻抗模值，C₀為氣罐的流容，ω為特征頻率，A₀、l₀、V₀、P₀和n分別為氣墊式調壓室的面積、氣體高度、氣體體積、氣體絕對壓力水頭和氣體多方指數；

步驟四、調節步驟三所述相關影響參數，直到阻抗模值最小。

如前所述的一種泵站系統振動特性評估和分析方法，進一步地，步驟二所述建立泵站系統的動態特性分析模型的具體步驟包括：