张峰水库七坡泵站供水工程安全运行模式分析研究.pdf

。一：鼍二1。q 冉；，f 一。!“i：j1：沁；_!一。，7，算：量1fip 一一。鼍j，rh，：譬o j 一-。i，_。曩”-2 _?j，_ j：r；。Jr一_L：，7。蓼。一卜，u氛，、0。p、0，、，氨、0 _，薯，-卜-、一麓，乇t“l 一#：；，4o4 太原理T 大学硕士研究生论文张峰水库七坡泵站供水工程安全运行模式分析研究摘要水泵是供水工程的心脏，它为供水工程所输介质提供压能。在供水工程运行过程中，水泵的启、停影响着供水管路和供水系统的安全运行，必须按照规章程序来操作。正常停泵时，在水泵出口处有蝶阀防护水锤的供水系统中，应先关闭蝶阀，至阀门完全关闭或关至剩余一很小角度(按经验一般小于6。)时，进行水泵断电停泵操作。如果出现事故断电等因素，在蝶阀开启的情况下水泵停机，称为非正常停机。这种情况引起的水锤具有很强的破坏性，严重时可能造成爆管事故。在非正常停泵水锤防护中，及时并快速地截断管路中的水流，以限制断流速度和机组倒转，防止恶性水锤压力波动是水锤防护的重要手段和目的。人们在多年的理论研究和工程实践中，总结出了采用两阶段缓闭蝶阀调节泵站水锤的模式，该模式能有效控制泵站水锤压力的大小，使其能控制在一个安全、可靠的范围内。快关、慢关的时问和角度是两阶段缓闭阀调节的重要输入因素，能对管内压力产生重大影响。本论文主要内容包括：(1)在总结前人研究的基础上，对水锤的计算原理和计算公式进行简单阐述和推导，研究本工程实例中的边界条件，并建立相应的水锤计算模犁：本论文得到国家自然科学基金(4 0 9 0 1 0 1 8)和山西省高等教育教学改革研究项目“以供水T 程课程为载体的教学改革研究”的资助。太原理工大学硕士研究生论文(2)分析计算水泵正常运转时，出水口两阶段缓闭蝶阀流动特性和阻力特性，包括阀门的开度、阻力系数、压力损失、关闭规律以及它们之间的关系；(3)分析水泵正常运转、出水口两阶段缓闭蝶阀关闭至一定角度时，出水总管内的水流特性和管路特性；以蝶阀关闭至一定角度时水泵停机的时刻为计算时间原点，利用特征线法计算出此时该特殊工况下管路中各断面处的压力和速度随时间的变化，并以此为基础，通过计算机迭代求解，对管路中各个时刻下的压力和流量进行模拟计算，并得出计算结果，以此为依据，提出张峰水库供水系统中蝶阀防护的蝶阀关闭规律；(4)在上述理论分析和模型建立的基础上，模拟张峰水库供水工程试运行阶段发生事故时的水力过渡过程；(5)对在正常停机情况下张峰水库供水工程的水力过渡过程进行模拟计算，提出合适的水锤防护措施。并对正常停机情况和试运行时事故工况的模拟计算结果进行对比分析，分析张峰水库供水系统发生管道事故的原因，并提出相应的解决和防护对策；。(6)利用计算机语言V B6 0 作为程序的开发语言，连接S Q LS e r v e r2 0 0 0 数据库，开发出界面简洁、操作简便、功能齐备且性能可靠的泵站水力过渡过程数值模拟系统。通过本论文的计算分析，取得如下主要成果：(1)通过对张峰水库七坡泵站供水工程的稳态计算，确定了水泵的工作点和相关水力要素，得出了水泵稳态运行的工作范围，使得水泵能尽量保持在高效区运行。太原理工大学硕士研究生论文(2)通过对张峰水库七坡泵站供水工程的水力过渡过程进行模拟计算，提出了水泵出口两阶段缓闭蝶阀合理的关闭规律，使该工程管路中的压力处在一个合理的范围内。(3)在以上计算结果和相关资料的基础上，通过相关计算和分析，得出张峰水库供水系统发生管道事故的原因如下：水泵自动化控制程序中的自动停机程序及其控制流程框图存在缺陷；由于水泵出E l 液控缓闭蝶阀的生产厂家在没有理论支持和专业指导的情况下，修改了阀门的关闭规律，导致蝶阀失去水锤防护效果，引起管路中内水压力过大。在上述两个因素的综合影响下，造成了管道事故的发生。通过本论文的分析和研究，得出了张峰水库七坡泵站供水工程发生管道事故的原因，并提出了相应的解决和防护对策，这为今后类似供水工程的设计、施工和运行管理的安全性保障提供了参考。关键词：张峰水库，蝶阀，爆管，水锤，事故停泵太原理工大学硕士研究生论文AC A S ES T U D YO FS E C U R I T YO P E R A T I N GM O D EI NQ I-P OP U M PS T A T I o No FZ H A N G F E N GR E S E R V O I R i A J E RS U P P L YP R O J E C TA B S T R A C TT h ep u m pp l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei nt h ew a t e rs u p p l yp r o j e c t，a n ds u p p o r t sp r e s s u r ee n e r g yf o rt h em e d i ao fw a t e rs u p p l yp r o je c t W h e t h e rt h ep u m pc a ns t a r to rs t o pn o r m a l l ya f f e c t sw h e t h e rt h ew a t e rs u p p l yp i p e sa n dw a t e rs u p p l ys y s t e m sc a no p e r a t es a f e l y T h e r e f o r e，t h ep u m pw o r ka sf o l l o w s1 Sn e c e s s a r y W h e nt h ep u m ps t o p si nn o r m a lc i r c u m s t a n c e s，t h ew a t e rs u p p l ys y s t e mw h i c hc o n t a i n sp u m pe x p o r to fw a t e rh a m m e rw i t ht h eb u t t e r f l yv a l v ep r o t e c t i o n，t h eb u t t e r f l yv a l v es h o u l db ec l o s e df i r s t l y,c l o s et h ev a l v ec o m p l e t e l yo rt oav e r ys m a l la n g l e(1 e s st h a n6。i ng e n e r a l)，t h e nt h ep u m pw a so f f I ft h ea c c i d e n t s(e g p o w e ro u t a g e sa n dS Oo n)o c c u ri nt h eo p e nb u t t e r f l yv a l v e，t h ep u m ps t o p sw h e nt h ev a l v eo p e n s，t h ec a s ei sk n o w na sn o n n o r m a ls h u t d o w n S u c hc a s el e a dt os t r o n gb r o k e nw a t e rh a m m e r，f u r t h e r m o r e，r e s u l t e di ns t r o n gd e s t r u c t i v eb u r s tp i p e sa c c i d e n t s O t h e r w i s e，w h e nt h ep u m ps t o p si ne x c e p t i o n a lc i r c u m s t a n c e s，w a t e rh a m m e rc a nd i s c o n n e c tt h ew a t e ri m m e d i a t e l ya n dq u i c k l yt ol i m i tt h ed r y i n gs p e e da n dt h eu n i tu p s i d ed o w n，t op r e v e n tt h eV太原理工大学硕士研究生论文v i c i o u sw a t e rh a m m e rp r e s s u r ef l u c t u a t i o n s，w h i c hi st h em o s ts t r i k i n gc o n t r a d i c t i o no ft h ew a t e rh a m m e rp r o t e c t i o n S u b s t a n t i a lt h e o r e t i c a la n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c h e ss u g g e s tt h a tt w o s t a g es l o wc l o s i n gv a l v ea d j u s t m e n tm o d ec a nb eu s e dc o m m o n l ya n df u r t h e ri m p r o v et h ep r o t e c t i v ee f f e c to fW a t e rh a m m e r T h et i m ea n da n g l eo ft u r n i n go f ft h ep u m pf a s to rs l o w l yi st h ei m p o r t a n ti n p u tf a c t o r so ft w o s t a g es l o wc l o s i n gv a l v e s，h a v eas i g n i f i c a n ti m p a c to nt h ep r e s s u r et u b e T h i st h e s i si n c l u d e s：(1)B a s e do np r e v i o u ss t u d i e s，w es i m p l yd e r i v et h ec a l c u l a t i o np r i n c i p l e sa n df o r m u l a s，a n ds t u d yt h eb o u n d a r yc o n d i t i o n si nt h ep r o j e c ti n s t a n c e，t h e r e f o r ee s t a b l i s ht h ea p p r o p r i a t em o d e lo fw a t e rh a m m e r；(2)A n a l y s i st oc a l c u l a t e t h ep u m pn o r m a lo p e r a t i o n t h eo u t l e tt w o p h a s es l o wc l o s i n gt h eb u t t e r f l yv a l v ef l o wc h a r a c t e r i s t i c sa n dr e s i s t a n c ec h a r a c t e r i s t i c s，i n c l u d i n gt h eo p e n i n go ft h ev a l v e，d r a gc o e f f i c i e n t，p r e s s u r el o s s，s h u td o w nt h el a wa sw e l la st h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h e m；W ea n a l y s i st h ew a t e rf l o wa n dp i p e l i n ec h a r a c t e r i s t i c sw i t h i ne x p o r tp i n ew h e np u m pw o r kn o r m a l l ya n dt h eo u t l e to fat w o s t a g eb u t t e r f l yv a l v ec l o s et oac e r t a i na n g l e M e a n w h i l e，w es t a r tt oc a l c u l a t et h et i m ew h e nv a l v ec l o s e dt oac e r t a i na n g l e，a n dc a l c u l a t et h ec h a n g e so fp r e s s u r ea n dv e l o c i t yi nt h ep i p e l i n es e c t i o nw i t ht h et i m ea c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i cl i n e，w h e nt h es p e c i a la c c i d e n t so c c u r T h e r e f o r e，w i t ht h em e t h o do fc o m p u t e ri t e r a t i o n，w eV 1太原理工大学硕士研究生论文c a l c u l a t ee a c hm o m e n ti nt h ep i p eu n d e rp r e s s u r ea n df l o ws i m u l a t i o nc a l c u l a t i o n，a n dw ed e v e l o pt h ec l o s u r er u l ei nt h eb u t t e r f l yv a l v ep r o t e c t i o no fZ h a n g F e n gR e s e r v o i rw a t e rs u p p l ys y s t e m；(4)A c c o r d i n gt ot h ea b o v et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o n，w em o d e lt h ea c c i d e n to fH y d r a u l i ct r a n s i t i o np r o c e s s，A n a l o gZ h a n g F e n gR e s e r v o i rW a t e rS u p p l yP r o je c t；(5)T oc a l c u l a t et h es i m u l a t i o no fh y d r a u l i ct r a n s i t i o np r o c e s su n d e rt h en o r m a lc a s eo fd o w n t i m eZ h a n g F e n gR e s e r v o i rW a t e rS u p p l yP r o je c t，a n dd e v e l o ps u i t a b l ew a t e rh a m m e rp r o t e c t i o nm e a s u r e M e a n w h i l e，n o r m a ls h u t d o w no ft h es i t u a t i o na n dt r yt or u nt h es i m u l a t i o no fa c c i d e n tc o n d i t i o n st h er e s u l t so fc o m p a r a t i v ea n a l y s i s，a n a l y s i so fZ h a n g F e n gb u r s tp i p e sc a u s eo ft h ea c c i d e n t，a n dp r o p o s ea p p r o p r i a t es o l u t i o n sa n dp r o t e c t i v em e a s u r e s；(6)W ed e v e l o p e dp u m p i n gs t a t i o nh y d r a u l i ct r a n s i t i o np r o c e s sn u m e r i c a ls i m u l a t i o ns y s t e mw h i c has i m p l eI n t e r 士a c e，e a s yo p e r a U o n，t u l l yf u n c t i o n a la n dr e l i a b l e，v i au s i n gV i s u a lB a s i c6 0p r o g r a m m i n gl a n g u a g e，a n dS Q LS e r v e r2 0 0 0d a t a b a s e I nt h i st h e s i s，w eg e tt h et h r e em a i nr e s u l t si nt h ef o l l o w i n gb ya n a l y s i s：(1)G i v e nt h es t a t ec a l c u l a t i o no fS e v e nS l o p ep u m pS t a t i o no fZ h a n g F e n gR e s e r v o i rW a t e rS u p p l yP r o je c t，t h el o c a t i o n so ft h ep u m pa n dh y d r a u l i cf a c t o r sh a v eb e e nd e t e r m i n e d，t h er a n g eo ft h eo p e r a t i n go fs t e a d ys t a t eh a sb e e nw o r k e do u t，m a k i n gt h ep u m p st ot r yt ok e e pt h eh i g he f f i c i e n c yV 1 1太原理工大学硕士研究生论文z o n er u n n i n g(2)W ed e v e l o p e dt h es a f ea n dc o r r e c tt w o-s t a g ep u m po u t l e ts l o wc l o s i n gt h eb u t t e r f l yv a l v ec l o s i n gl a w,w i t ht h eh y d r a u l i ct r a n s i t i o np r o c e s sc a l c u l a t i o n so fS e v e nS l o p ep u m p i n gs t a t i o n，Z h a n g F e n gR e s e r v o i rW a t e rS u p p l yP r o je c t，t oe n s u r et h ep i p ep r e s s u r ew i t har e a s o n a b l er a n g e(3)B a s e do nt h ea b o v em e n t i o n e d，a n dw i t hc a l c u l a t i o na n da n a l y s i s t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt w or e a s o n sc a u s e dZ h a n g F e n gR e s e r v o i rw a t e rs u p p l ys y s t e mt u b er u p t u r e O nt h eo n eh a n d，t h e r ea r es o m ed e f e c t si nt h ep u m pa u t o m a t i o nc o n t r o lp r o g r a ma u t o m a t i c a l l ys h u td o w nt h ep r o g r a ma n di t sc o n t r o lf l o wd i a g r a m O nt h eo t h e rh a n d，t h em a n u f a c t u r e ro fp u m po u t l e th y d r a u l i cc o n t r o lb u t t e r f l yv a l v em o d i f yt h ev a l v ec l o s u r er u l ew i t h o u tt h e o r e t i c a ls u p p o r ta n dp r o f e s s i o n a lg u i d a n c e，r e s u l t e di nt h eb u t t e r f l yv a l v et ol o s et h ep r o t e c t i v ee f f e c to fw a t e rh a m m e r,c a u s e dp i p i n gw a t e rp r e s s u r et o ol a r g e T h ea c c i d e n to fb u r s tp i p e so c c u r r e db e c a u s eo fb o t ha b o v ef a c t o r s T h r o u g ht h ea n a l y s isa n dr e s e a r c ho ft h isp a p e r,w eg o tt h er e a s o nw h yt h ep i p e l i n ea c c i d e n th a p p e n e d，a n dp r o p o s e dt h ec o r r e s p o n d i n gs o l u t i o na n dp r o t e c t i v em e a s u r e s T h i sp r o v i d es o m er e f e r e n c e sf o rt h en e x ts i m i l a rw a t e rs u p p l yp r o j e c to fd e s i g n，c o n s t r u c t i o na n do p e r a t i o nm a n a g e m e n to ft h es e c u r i t yg u a r a n t e e K E Y W O R D S：Z H A N G F E N GR E S E R V O I R，B U T T E R F L YV A L V E S，B U R S TP I P E S，W A T E RH A M M E R，A C C I D E N T SS T O PT H EP U M PV 1l l太原理工大学硕士研究生论文目录第一章绪论11 1 国外水力过渡过程研究概况一21 2 国内水力过渡过程研究概况41 3 论文研究的目的和意义一51 4 本论文研究的主要内容一6第二章高扬程、长距离供水工程中的水锤计算理论82 1 停泵水锤分析一82 2 水锤的计算原理一82 2 1 水锤基本方程92 2 2 边界条件及其求解一112 3 液控缓闭蝶阀流阻特性试验研究1 22 4 阀门流阻系数的实验测定152 5 流阻系数计算152 6 流量系数C V 172 7 水泵的工作参数1 72 8 水泵特性曲线182 9 管路特性曲线1 92 1 0 工作点及其确定方法2 1第三章软件开发介绍2 43 1 选择开发语言2 43 2 选择数据库2 53 3 软件的功能及界面2 53 3 1 稳态计算数值模拟界面2 63 3 2 水力过渡过程数值模拟界面2 73 3 3 蝶阀加进排气阀防护水力过渡过程数值模拟计算界面3 0第四章张峰水库七坡泵站供水工程稳态模拟计算3 24 1 工程背景和概况3 24 2 工程主要背景3 44 3 张峰水库供水系统稳态计算3 54 3 1 摩阻计算3 64 3 2 水头损失计算一3 74 3 3 七坡泵站主要技术资料3 84 4 张峰水库供水系统稳态特性计算3 94 5 七坡泵站系统稳态特性计算的基本结论4 5第五章张峰水库七坡泵站供水工程水力过渡过程模拟计算4 65 1 管道水锤波波速的计算4 65 2 泵出口阀门拒动作(阀门不关闭)工况4 75 3 泵出口蝶阀优化关闭工况4 95 3 1 七坡泵站同型号1 台并联停泵水力过渡过程的计算机仿真4 9太原理工大学硕士研究生论文5 3 2 七坡泵站同型号2 台并联停泵水力过渡过程的计算机仿真5 25 3 3 七坡泵站同型号3 台并联停泵水力过渡过程的计算机仿真5 35 3 4 七坡泵站同型号4 台并联停泵水力过渡过程的计算机仿真5 55 4 管路中进排气阀防护水锤工况模拟计算5 7第六章管道事故发生的原因分析和防护对策6 16 1 事故简介6 16 2 事故原因初步分析6 46 3 事故水锤管道压力计算6 56 3 1 管内压力计算机模拟计算6 66 3 2 水泵出口蝶阀关闭5 8 3 0 时水头损失的计算6 86 3 3 管道外部荷载与压力平衡计算6 96 4 计算结论及分析7 16 5 防护措施与对策分析7 16 5 1 自动化控制程序控制框图的改进7 16 5 2 管道中水锤防护装置的合理设置和操作7 3第七章结论与展望7 47 1 结 沧7 47 2 展望7 6参考文献7 72太原理工大学硕士研究生论文第一章绪论在水泵供水系统工程中，如果输水管道中的阀门突然开启或者关闭，或者当水泵启动和停机时，管道中流体的流动速度发生突然改变，由于流体流速的变化，管道内的压力自然也会产生变化。同时，管道中流量和压力的改变，也会反过来影响供水水泵的转速、流量、扬程和转矩等参数，使它们发生瞬时的变化。人们把这种供水系统中各个水力要素随着时间而时刻发生改变的现象，称为泵站的水力过渡过程，也叫泵站的水锤现象【2 o引起泵站水锤发生条件有很多，通常从引起其发生的外部条件分析，一般可以分为启动水锤、关阀水锤和停泵水锤三种。在供水系统首次运行，或管道中没有流动介质的时候，此状态下启动水泵机组，容易引发启动水锤。水泵启动后，供水系统开始运行，这时因为水泵的流量Q、扬程H 和转速N 等在各个瞬时都会发生变化，这样引起管路中的流速发生迅速而剧烈的变化，从而引起启动水锤。特别情况下，管路中没有装设进排气设施，管道中的空气不能随时进行补充或排除，则管道中压力的变化会更加剧烈1 3 J。供水系统正常运行时，对水泵出口处的阀门进行关阀操作，容易引起管路压力的变化而产生水锤，这被称为关阀水锤。一般情况下，工作人员按照正确规范的操作程序来关闭闸阀，是很难引发管路中产生较大的压力变化而导致发生水锤事故的。但是如果关阀工作人员操作阀门时违反了操作规程，或供水管路中有杂物堵塞等，则将可能发生不同程度的水锤。停泵水锤则是指水泵机组处于正常运行工况中，此时突然断电，或者其他原因使水泵电机失去动力，从而引发管路中压力发生急剧变化而产生的水锤现象。很多原因能造成水泵电机失去动力，例如工作人员的误操作、机组供电电网发生突发故障导致停电，以及自然灾害等。在不同的泵站，水锤的计算方法和使用的边界条件不同，水锤所造成损害程度也不一样1 4 J。泵站水锤由于其导致管路压力的变化突然而剧烈，对供水工程的安全运行有很大的威胁，国内外由于泵站水锤的发生而造成事故的例子举不胜举，所造成的损失也是十分惨重的。1 9 8 1 年某石化厂因为发生水锤事故而引起爆炸，由于现场工作人员对阀门的操作失误，造成管路中水锤压力过大，使输水管道被破坏。该事故使得总厂附近的几个卫太原理工大学硕士研究生论文星厂长时间不能正常开工，带来了严重的损失。浙江大溪供水公依靠自由落差，利用预应力混凝土管从太湖水库引水，供水管线总长4 6 2 k m，管道埋深大部分在0 5 m 至1 5 m之间。该公司成立于1 9 9 4 年8 月，但是自1 9 9 5 年至2 0 0 0 年，每年均发生爆管漏水事故，6 年间共计1 0 8 次，给公司和当地群众的生产和生活带来了严重影响。1 9 8 5 年7 月8 日在湖南长沙市自来水五厂，当2 、3 和甜水泵机组同时运行时，由于泵站供电电网突然停电，3 台机组的自动保压液控蝶阀同时关闭而产生水锤，3 号机组液控蝶阀的阀体和阀门基础遭到严重破坏，发生了特大泵站机组被淹没和停水事件。这次事故使得河东部分地区近3 0 万人在酷热的夏季停水3 天，给人民生产和生活带来严重的困难和影响，事故直接经济损失达5 0 万元人民币。2 0 0 5 年9 月17 日，某区热电工程循环水泵房6 台6 0 0 3 2 T 循环水泵出口止回阀采用Z D F Q 8 0 7 Y X 一1，D N 8 0 0 液力自动止回阀，在试车过程中，该止回阀不能实现缓闭，巨大的停泵水锤对水泵和管路造成严重损害。1 和5 循环泵在停泵过程中，先后由于停泵水锤而遭到严重损害，具体表现为：水泵基础出现裂缝；联轴器分别出现3 m l n 和8 m m 错位，弹性垫圈损坏严重。在国外，甚至一些核电厂也经常发生水锤事故。1 9 8 5 年1 1 月的美国加利福尼亚州圣俄罗费尔核电厂1。机组由于电短路，造成二次回路中主给水泵停泵断水。4 分钟后运行操作人员又无意进行了误操作，启动了补水泵，从而发生了严重的水锤事故。事故使得5 0 多米长的给水管道发生严重的扭曲位移，水泵基座十几个支撑遭到破坏，位移达到3 0 c m，且造成一处爆裂的管道出现了长达2 m 的梭形破裂，致使核电厂被迫停产。仅在美国，从1 9 6 5 年到1 9 8 1 年，就有7 6 起水锤事故被记载和报告。由于水锤对泵站工程造成的严重破坏，使得人们对泵站水力过渡过程的研究越来越重视，并取得了一定程度的进展。本论文供水系统管道安全隐患分析与防护的研究是基于对泵站水力过渡过程的认识而展开，通过分析压力管道的水力过渡过程，提出压力管道合理的运行模式和相应的一些水锤防护措施。1 1 国外水力过渡过程研究概况国外很早就开始对水力过渡过程进行研究5 1。最开始的切入点是探讨声波在空气中的传播情形，以及波如何在水中进行传播。另外，研究血液在动脉中的流动时，也发现了与水力过渡过程理论类似的情形，这些引发了人们对水力过渡过程的研究兴趣。由于相关方法和理论的探索和研究处于初始阶段，一直到弹性理论、微积分学以及解偏微分2太原理工大学硕士研究生论文分程的方法建立之后，这些问题才都得到了一定程度的精确求解。弹性水锤理论【6】是水锤理论的基础，曼拉华(M e n a b r e a)于1 8 5 8 年发表了水锤相关的笔记。他利用能量分析法来说明水锤的基本理论，这是在学者研究水锤理论中最早提出了弹性水锤的理论，以此奠定了弹性水锤研究的理论基础。1 8 9 7 年，儒可夫斯基在莫斯科利用表1 1 中各种尺寸的水管做了大量试验。表1 1 水管尺寸袁T a b l e 1-1P i p es i z et a b l e管长m7 6 2 03 0 53 0 5管径I i l I n5 01 0 1】5 2 5根据他所做的试验和理论研究，儒可夫斯基发表了份关于水锤基本理论的经典报告，在报告中提出了计算管道中波速时，同时考虑水流和管壁弹性的波速公式。儒可夫斯基还对水锤计算理论的其他相关理论做了研究。他利用能量守恒原理和连续条件，得出了速度减小与由此引发的压力升高的关系，还讨论了压力管道中压力波的传播，以及压力波从支管敞开端的反射情况。在水锤防护方面，他还研究了包括空气室、调压室和弹簧安全阀等对有压输水管道中水锤压力的作用和影响。在蝶阀防护水锤上，讨论了阀门关闭的速度变化对管道中水锤水击压力所造成的影响和彼此的关系，在该研究中，发现了在关阀时间t(T=2 L a，式中L 为输水管长度，a 为水锤波速)，输水管路中的压力升高达到最大值。在漫长的水锤计算方法探索和研究中，相继产生了解析法、图解法、电算法和简易计算法等方法。1 9 3 0 年以前，对关阀水锤的计算普遍采用解析法，它的基本原理是利用阿列维(A 1 1 i e V i)联锁方程式，对计算管道进行逐段计算。解析法的适用范围有限，只适用于管道中的压力波为全反射，且不考虑管路的摩阻损失的情况，此种管道称为简单管。上世纪3 0 年代至5 0 年代间，人们对水锤的计算通常采用施奈德(S c h n g d e r)和波格龙(B e r g e r o n)各自独立提出的图解法。该方法是对简单管计算方法的改进，它把不考虑管道摩阻情况计算水锤的水锤基本方程变换为对管道内两个相邻点的两个共轭方程，然后对管道内的压力等系数利用作图的方法进行计算。这种方法能够计算复杂管道中的水锤，但是当水锤波在管道中往返多次传播，或者管路的摩阻损失占压力的比重较大时，在这种管道系统中，利用该方法进行水锤极端，不仅计算过程繁琐，而且所得计算结果的精度也比较差。在1 9 6 2 年以后，电子计算机的普及和水锤相关计算方法的发展，使得计算结果精度高且稳定的特征线法和隐含法有了发展和推广的可能。特征线法3太原理工大学硕士研究生论文是将考虑了管道摩阻的水锤偏微分方程，沿其特征线转换为常微分方程，然后再近似地变换成差分方程，再进行数值计算，这种方法容易进行计算机程序的编制，使得计算过程更加快速。人们通过阀门对泵站水锤压力的调节上，研究了泵站水锤的防护措施。早期开展阀门关闭方案研究工作的有：克耐仆(A n a p p)于1 9 3 7 年，鲍杰龙(B e f g e r o n)在1 9 4 9年、克尔(K e r r)于1 9 5 0 年和1 9 5 1 年、锐斯(R u n s)和史催特(S t r e e t e r)HJ 于5 0 年代后期最早开展了阀门关闭规律对泵站水锤调节的研究工作，并提出了相关的方法。到了1 9 6 3 年，建立了无摩擦阀调节的完整处理方法，这使得阀门在运动停止后能消除最终的瞬变。1 9 7 0 年，普洛普生(P r o p s o n)通过大量计算和研究，对该方法的建立作了详细的解释，并且给出了此方法的证明。他将阀调节分为“被动”与“主动”两种情况。此外他还研究了一种给定时间内的调节，并且研究了迅速关阀，将时间降低到2 L a，而以前的各种调节方法到少需要4 L a。1 2 国内水力过渡过程研究概况由于社会和经济等各种因素影响，国内学者们对水力过渡过程的理论研究比国外要晚一些，在实践上的探索也较浅。随着社会经济的发展，越来越多的供水工程兴建起来，不可避免地面临着水锤事故对供水工程安全运行的影响，这也促发了学者们对水力过渡过程的研究热潮。上世纪6 0 年代期间，王守仁和龙期泰等人通过大量的试验研究，获得原始的一手数据，这为后来国内各科研机构和学者们对水锤的计算方法和