循环水泵房正向进水前池水力性能试验研究

科学之友Friend of Science Amateurs2012年01月循环水泵房正向进水前池水力性能试验研究李敏，范丽娟(太原理工大学水利科学与工程学院，山西太原030024)摘要:泵站前池内的流态优劣,对泵站的持久安全运行有极大的影响。经采用物理模型试验的方法，通过分析大量的实测资料,得出前池流场横向、纵向的流速分布特点,分析现象产生因素,提出合理的前池结构优化方案,以保证其间水流流态的均勾性和稳定性。关键词:物理模型;前池流场;断面流态;结构优化中图分类号: TV131.61文献标识码: A文章编号: 100-8136( 2012 )02- 005-030本项试验综合国内外文献",主要考虑以下相似条件:1引言重力相似(F,数相似)火力发电中，循环水泵房进水前池的水力性能是否稳定对(,)=+√F)=1循环水泵的安全和高效运行都至关重要，对循环水泵房的土建合理投资也有指导作制。泵站设计规范规定.泵站前池布置应其流量和流速比尺分别为:满足水流顺畅流速均匀、池内不得产生涡流的要求。如果进水流速比尺:V=L, =3.162前池的形状.尺寸设计不合理。容易在池内形成不良流场。前池是流量比尺:Q=L," =316.2泵站的进水建筑物D,将引水管道中的来水均匀地分配给各流道;当水轮机引用流最迅速改变时.前池的容积叮起一-定的调节阻力相似:n=L," =1.46作用.因此,引水管道与泵房进水前池的衔接.应尽量保证泵房2.2测点布置进水前池有良好的流态,保证水流能均匀平稳地进入吸水室,避为了便于分析水流特性,在进水前池内设有3个测速断面,免回流和涡流的产生。本文研究将通过物理模型对循环水泵房每个断面设5条垂线。每条测速垂线都从底部0.2 m起测,间距1m进水前池进行系统的水力特性试验研究，并结合试验数据分析布置测点(见图1和图2)。水面流场形态:采用直接观察和拍照其水力性能.优化原设计方案,提出合理的改进措施.保证循环的方法。水泵的安全运行。本文按力相似准则设计正态物理模型，针对T.程布置的特点,即进水前池与引水明渠呈直"T"形布置,研究该结构下前池流场及流速分布情况。试验设计了循环水泵全部开启的情况，通过对水流流态、典型断面流速分布、水位的观测.分析了各断面横向纵向水流的分布特点,同时研究其产生机理及影响。圈1流速测点垂向分布围2流速测点横向分布2研究方法2.3 试验器材(1 )流速:采用南京水利水电科学研究院研制的OA型旋浆2.1 物理模型设计式光纤流速传感器、接专用采集系统测量。本试验基F某实际工程设计模型,根据研究目的和要求,试(2)前池水位:使用水尺进行测量。验对前池流场进行了主要探测.进水前池结构:长(沿水流方向)x(3 )表面流态观察:采用示踪观察,并拍照记录,同时结合其宽=30.0mx 26.8 m。自流引水管:采用钢筋混凝土箱涵.单根截他观测结果- -同分析。面净空尺寸bxh=3.5 mx 3.5 m,设计流速为2.23 m/s,进水前池2.4 试验组次与引水明渠呈直"T"形布置。按照试验要求选取了一-种典型的情况进行试验数据的采集,为保证模型试验的精度.试验采用正态模型,模型全部采用根据循泵台数及特点将试验单泵流量控制为5.87 m/s,此时前池优质有机玻璃加T:制作，一般有机玻璃板的糙率在0.007-0.000水深控制为60 cm左右,循泵5台全部开启。之间,模型用优质有机玻璃制作能满足糙率相似要求.从而满足3数据分析阻力相似。几何比尺L.=10.模型试验占地面积约为32 mx8 m。根据模型试验相似原理,要保证不同尺度(λL≠1 )的两个流3.1前池流速分布体运动的完全相似几乎是不可能的，通常是根据原型流体运动进水前池各测速断面位置和编号见图1和图2。本试验采用的特性,确定出主要影响的作用力.选择合适的相似准则进行模南京水利水电中国煤化工式光纤流速传感器、拟。-般情况下,泵房进水流道水工模型试验是在几何相似的前接专用采集系TH测得大量数据,并对提下,依据F,相似准则设计和运行模型.有条件地放松对雷诺数数据进行了处理CNMH: G5台水泵运行时,各相似条件的要求。断面水流横向流速分布和垂向流速分布情况。- 5-应用技术李敏， 范丽娟:循环水泵房正向进水前池水力性能试验研究优化。且由垂向流速分布图还可看出表层流速逐渐增大,底层流速有递减趋势.这也是前池流场能量分布不均造成的。(4)5条流道闸门前的进水流态好坏直接关系到流道内的水流流态,若流速分布不均(见图5),则不同的能最产生的能量差影响建筑物整体结构的稳定性，如果长期处在这种不稳定情况图3进水前池 E -01断面流速分布下对流道内的其他建筑结构也可能造成破坏性影响。3.3结构优化建议根据原设计方案试验结果.结合经济成本的要求,以对泵站建筑物结构不作较大调整的原则，对取水泵站进水建筑物的流IL态改善措施进行了深入研究,前池进水口结构为正方形,且经物理模型试验研究发现这种结构不利于水流在前池宽度上的均匀圈4进水前池 E -02断面流速分布扩散,为均匀水流扩散,建议将箱涵进水口改为喇叭口扩散结构或八字渐变型结构叫已达到分散水流的作用，保证前池流态均匀稳定。4结论(1)物理模型试验是分析水工建筑物内部流速分布情况的种较直观方便的方法。图5进水前池E-03断面流速分布(2)进水口与前池成T型结构布置的建筑物,前池流速分布特点为:从箱涵出口进入进水前池的水流.其流速分布具有典型的淹没射流性质,在横向上约为正态分布,并随着流程的增加而逐渐坦化。射流卷吸周围流体,使两侧存在不同程度的回流。当下5台泵同时运行时,引水流量大,前池水位低,在中间断面靠近边墙的两侧存在较大的反向流速。垂向上流速分布体现下部高，上圈6循泵5台运行时进水前池各断面整体流速分布部低的性质,同时随着流程的增加,也有均匀化的趋势。当水流3.2分析现象产生 原因及影响到达E-03断面时距离流道进口2.5 m处),其流速分布已较在，(1)进水口处水流在前池形成淹没射流,水流冲击力使流速E-01和E- 02断面处均匀。大致呈正态分布,淹没射流是流人相同介质中的液体射流。淹没(3)前池淹没射流的特点为沿程断面流速不断减小和均化，射流与周围静止介质发生动量和质量交换，卷吸附近介质随射横断面不断扩大。回流产生的原因是进水流速不对称,使前池流流一同流动.流量不断增加,流速不断减小和均化,横断面不断场分布不均匀，水流脱离边界和摩擦力等引起的主流旁侧的旋扩大。淹没射流可分为两个部分。保持射流出口流速V。不变的部转水流运动。这种不良流态会导致前池产生回流区或是静水区,分,称为射流核心。因卷吸与掺混作用流速小于Vo的部分,即射极易形成泥沙淤积。流核心与静止液体之间的部分,称为射流边界层。沿射流方向从(4)进水前池与引水明渠呈直“T”形结构布置的前池建筑出口断面至射流核心开始消失的所谓过渡断面，称为射流初始物，可将箱涵进水口改为喇叭口扩散结构或内部加设八字渐变段;过渡断面以后的部分,称为射流主体段。出现这种流态对于型结构的导流墙。泵站前池来说是一种不良流态，如果进口处流速过大会产生水参考文献: .流冲击,而冲击波是一-种不连续锋在介质中的传播,这个锋导致{1]徐辉,段志强,于永海等泵站有压前池流态改善措施的研介质的压强温度密度等物理性质的跳跃式改变,显然这种现究D].排灌机械, 2003,21(4):13- -16.象会导致5条流道前的闸门受水流压力不均,前池进水口结构[2]泵站设计规范,2010.承载压力过大.整个前池水体压力分布不均等不利影响。[3]水电站引水渠道及前池设计规范{SL T205-97].(2)流速分布不均前池边壁处产生轻微回流,回流产生原[4]邱静,杜涓,黄本胜等.台山发电厂一期工程循环水泵进水因是水流脱离边界和摩擦力等引起的主流旁侧的旋转水流运流道水力性能试验研究[].广东水利水电, 2002,(2):14-17.动,其两侧产生回流区的主要原因是进水不对称造成的。但由于[5]张振伟,邹志利沿岸流流速垂向分布的实验研究凹.海洋回漩流的产生,可能会导致的不良影响有:产生死水区形成泥沙通报,2009,28(2):1-9.淤积,主流产生偏流进而i又恶化整个前池流场.前池水能能量分[6]练伟航,马治安,张广传等.电厂机组泵房侧向进水前池流态布不均,造成- -定的水力损失.使泵站5台泵不能均匀地人流，水力试验研究).中国农村水利水电,2007 ,6)115-117,119(4).不利于水泵高效安全的运行。由于边壁处回流流速较大,可能导[7]史海冰.长江引水三期取水泵站前池流态问题的解决方案致掺气不利于前池结构的长久稳定使用。0].城市公用事业,2008, 22(4):37-39.(3)流速垂向分布特点则是由于在引渠与进水池相接处,{8]冯建刚,王晓升,佟宏伟等.大型城市供水泵站前池流态改主流位于底部,故底部流速较大,而上层水流缓慢.有效地降低善措施研究[].给水排水,2010,36(11):51-54.了下层流速，主流和周边流速也沿程进行能敏交换和综合使得中国煤化工水流经过- -段时间的运行到达断面E- 03时,水流流速分布已较作者简介:李敏;毕业于华北水利水在断面E 01和E- 02处均匀,但最大流速仍然出现在前池中轴电学院水利系.MYHCN M H G原理工大学水利科线上,两侧流速最小,流速分布还是不平稳，前池结构有待进行学与工程学院,09级研究生。(编辑:何晓转)-6-.科学之友Friend of Science Amateurs2012年01月论电气误操作的原因及防范措施陈丽丽(华电能源牡丹江第二发电厂，黑龙江牡丹江157015)摘要:电气运行人员在倒闸操作或停、送电操作及异常处理时,很容易发生误操作。误操作产生的后果,轻则损坏设备,重则发生人员伤亡事故，为此,电业工人从实践中总结出很多防止误操作的组织措施技术措施,但误操作仍时有发生。所以只有剖析出导致误操作的病因,对症下药,才能彻底防止误操作。关键词:误操作;防 范措施;组织措施;技术措施中国分类号: TM764.2文献标识码: A文章编号:1000-8136{ 2012)02- -007-02主值班员当发现“低电压保护直流消失”光字牌亮时,由于缺乏专1电气误操作的发生原因业理论知识和对光字牌启动原理不清,误认为低电压保护直流保1.1 管理有漏洞险熔断,在分不清PT二次保险和低电压保护直流保险时,只断开(1)技术规程不完善,有可能导致误操作。各种技术规程是了低电压保护联片LP,就认为断开了低电压保护回路(只断开电电气运行人员操作的依据和指导,目前,设备更新较多.且更新机的低电压切除回路),在拔PT二次保险时,造成了380 VIII段速度很快,如果规程不能及时修编的话,很难保证对运行操作的工作分支发生低压切除。指导作用最终导致误操作的发生。(2)值班员对设备和系统不清也是发生误操作的常见原因。(2)设 备标识不清.最易发生误操作,设备变更或改造后,应熟悉设备和系统及系统运行方式,是运行人员进行操作和处理异立即对其电源进行重新标识,否则将发生误操作。例如,本厂#4常的基础，否则必将发生误操作。操作人员对操作项目设备和方炉动力盘更新后,电源标识出现错误,造成在进行#4炉#1磨煤式掌握不清.填写错误操作票,必将导致误操作。例如，1992年本机油泵停电时,错拉#4炉#2磨煤机油泵,致使#4炉#2磨煤机厂发生的带接地刀合开关的恶性事故，就是操作人员对接线方式跳闸,#4炉#2制粉系统被迫停止运行。不清,以为线路侧丁接地刀闸在合位,并不影响送电,结果造成带(3 )执行规章制度不严,必然要发生误操作。电业工人经过接地刀合开关的恶性事故。多年的工作经验和事故教训.总结出许多行之有效的规章制度，1.3 操作人员自身因素影响误操作如“四关、四对照"制度、操作监护制度等,但多数值班员在实际(1)值班员工作态度不端正,工作责任心差,精神不集中,操操作中，常常不能认真执行已定的规章制度,致使误操作的发作时不认真、不细心也是发生误操作的主要原因。例如,现在股票生。例如,笔者在刚当监护人时,领着另外- -名操作员去执行#2炒的正旺,加上运行人员比较富有,余钱较多,空闲时间又比较充炉引、送徘、磨电机大修后送电试转操作.为了节省时间,决定足,大多数人都在炒股.不但下班时去股市.当班时也是时刻利用两人一起操作，由另外- -名操作员送#炉#1引.送、排、磨电手机、寻呼机、电话等现代通讯设施关心着股市动态.甚至操作机笔者自己送#2炉#2引送排磨电机。当笔者操作完成后，时,也想着自己的股票啥时解套,精力不能完全放在工作上,另外转身发现另外一名操作员正在锁#3给水泵的小车开关柜门(他还有很多人迷恋上网,这些都是导致误操作的潜在因素。把正在检修状态的#3给水泵电机也给送电了),笔者立即让其(2)操作人员身体不适.内心不愉快,思想紊乱.情绪波动,不把#3给水泵电机的小车开关拉至检修位置,这种情况的发生正能专心工作,也是发生误操作的主要原因。例如，运行人员生病,是由于失去监护操作所导致的。精神恍惚;运行人员和家人或同事发生口角导致情绪异常;未休1.2培训不到位 ,运行人员技术素质较差息好夜间身体疲倦等也常会发生误操作。(1 )技术水平不过硬是导致误操作的直接原因。例如本厂- -1.4操作任务安排不合理 ,也是导致误操作的原因之. -The Circulating water pump house Forebay' s Hydraulic performanceExperimental StudyLi Min,Fan LjuanThrough adopting the physical model test mehod and analyzing the large amounts of the me中国煤化工al and lngiudinal'svelocity distribution characterstics of the purmping station pooL.Analysis the reasons of leadiGard Bome reasonablestructure optimization scheme to the forebay. Ensure the uniformity and stability of the flow patYHCNMH GKey words: Physical model;flow field of the forebay; flow pattern of the section; structure optimization scheme-7-.