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世界级水力实验室建设介绍

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-29  浏览次数:110

在有压管路中由于水不可压缩的固有属性,因某种外界原因(如阀门突然关闭、水泵机组突然停车)使水的流速突然发生变化,从而引起水击,这种水力现象称为水击或水锤。由于水锤的产生,使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍,其危害很大,会引起管道的破裂,影响生产和生活。瞬态压力过高,将引起管子的破裂,反之,瞬态压力过低又会导致管子的瘪塌,还会损坏阀门和固定件。国际水协(IWA) 2010年提出:水锤是导致供水管网老化和损坏的主要原因,并最终产生爆管。长距离调水工程70-80%的安全问题是由水锤引发的。水锤总是从管道薄弱处最先开始产生破坏,控制水锤可以大大减少甚至消除上述问题。

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株洲南方阀门股份有限公司积累20多年的泵站及管线安全领域的技术和产品,针对水系统安全防护领域整体解决方案,建立了涵盖水锤防护阀门、智能终端、分布式控制、水力模型计算服务、物联网平台、绿色指标、水力实验室用户体验和培训等方面的工业设计体系,形成以自适应阀门、分布式控制、水力模型为核心技术的水系统安全运行三级防护系统。新建湘潭分公司位于湘潭天易示范区,占地面积200亩。其中世界级水力实验室由荷兰三角洲研究院规划设计,占地面积6912m²,研发培训中心建筑面积10338m²。

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  株洲南方阀门股份有限公司湘潭分公司效果图

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世界级水力实验室示意图

犹他州立大学(URWL)和法国南斯(CETIM Nantes)拥有可获得令人印象深刻的流量并且最大口径也很大。大多数实验室专注于管线中多相油气流而不是阀门或其他组件。前两个实验室被认为是水工业最大且最重要的实验室。荷兰三角洲研究院调研了16家世界领先阀门厂家,新的水力实验室从规划设计开始就和世界领先厂家中区别开来。

世界级水力实验室包括(无阻尼)止回阀动态特性实验装置、空气阀实验装置、控制阀稳态实验装置、R&D研发装置、流量计标定装置、系统控制平台等。止回阀口径是确定世界级装置的主要参数,阀门的动态特性取决于阀门尺寸,更大口径的阀门阀板更重、行程更长,更可能产生更高的逆流速度,并没有可用的数据来预测具体尺寸的影响。口径越大,装置就越独特。控制阀稳态实验装置从阀门厂家的调研中,了解到他们的试验台多数是DN200口径,并且应用理论和CFD对大口径阀门进行模型比例推演放大。这主要是对流量特性的评判,但是目前为止对扭矩测量的比较少,且对噪声和空化试验的更少。R&D研发装置世界上可比较的装置是比较独特的,因为它们有明显的高度和很大的管道口径或者因为它们很长并可以处理所有种类的(2D)管线结构。荷兰三角洲研究院在CAPWAT研发项目中显示的结果,有口径为DN200的管道和阀门,尤其是两相流,比例缩放效果可以得到缓解。但是,建议使用DN300的口径,也建议验证是否有比例缩放效果。如此,便可达到世界领先地位。压力瞬态环路的长度(1600m或甚至2000m)可以允许更加实际的阀门关闭时间,也仍可以足够快地得到完整的茹科夫斯基水锤。如此长的长度同样有利于制定实际比例中的渗漏探测方法和规定。水塔的建设有其优势,因为它使得R&D试验装置的管线轮廓图在局部有了一个非常高的高点。这样就可以研究空化效果,和与压力瞬态试验环路组合为一个试验环路来研究充水和起始流量研究。水力实验室系统控制平台,将用于演示系统在线监测数据、数据采集和计算模型模拟值之间的联系。这将极大地有助于让客户和参访者体验与理解输配水管网水锤防护方案。将以上装置组合起来放在一个实验室中,展示了可以试验和分析组件(阀门、止回阀和空气阀)与管线系统间相互作用的可能性。

世界级水力实验室研究方向:

  • 管网在线监测系统与压力流量模型互馈机制研究。

  • 基于压力脉动控制的泵管阀耦合作用机制及管网疲劳漏损特性研究。

  • 基于大数据分析和机器学习的经验水力模型研究。

  • 水系统智能管网绿色发展指标体系研究

世界级水力实验室规划设计通过中国工程院院士、清华大学、中国水利水电科学研究院、中国水利水电规划研究总院、长江水利委勘测设计研究院等专家的评审。评审专家一致认为:研发的止回阀动力特性装置以及空气阀稳态试验装置,填补了国内在该领域的空白。世界级水力实验室为城镇输配水管网漏损控制、水击预防和能效提升提供技术支撑。

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目前,株洲南方阀门股份有限公司湘潭分公司世界级水力实验室在紧张建设中,欢迎各领导专家能莅临指导。

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