庫內有壓取水泵站水錘防護仿真計算研究分析

楊 超 許光遠

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002)

1 概 述

貴州省地處云貴高原東部，由于地形的特殊性、年天然來水不均勻、用水較分散、用水量隨季節變化較大等因素，導致新建的部分水庫的最高水位和死水位高差變幅較大。為了充分利用庫水位變化形成的有效水頭，提水泵站常采用壩后式有壓取水方式。泵站的取水系統、輸水系統在機組事故停泵后壓力和轉速升高值較大，極易發生水錘，嚴重影響泵站安全。

當前，泵站設計通常基于特征線法進行水力過渡過程的模擬分析，從而得出有效應對水錘的工程措施。本文采用Bently HAMMER軟件使用特征線法進行水力穩態、瞬態流分析，能準確地計算和模擬出在各穩態、瞬態工況下泵站系統各點的壓力變化值和機組的轉速變化值，提出完善的泵站水錘防護措施，以確保泵站機組及取水、輸水系統的安全和經濟運行。

2 數學模型的建立及求解

2.1 計算工況選擇

泵站取水輸水系統發生水錘的原因主要分為閥門開關和水泵啟停兩種，危害大的主要是泵站突然斷電導致的停運。因此，本項目的水錘分析計算都基于泵站突然斷電而導致的水錘進行。鑒于此工況系統異常動態時(即發生水錘)，其最不利情況是在1臺供水泵、3臺灌溉泵運行時斷電，故水力過渡過程分析按“3灌溉+1供水”突然斷電停泵進行。

2.2 水泵數學模型

水泵特性有多值性，在泵站水力過渡過程計算中，一般需要將它們繪制在極坐標中，同時考慮水泵的相似定律，可以得到以x為橫坐標的流量函數WF(x) 曲線和力矩函數WL(x)曲線[1]。……