[发明专利]一种计算供水系统极限飞逸水锤压力的方法

摘要

本发明公开了一种计算供水系统极限飞逸水锤压力的方法。通过将水泵运转特性及管道水锤传播特性与水泵极限水锤的特性联系起来，得到极限水锤公式及适用条件。利用极限水锤公式可计算出水泵零流量时间和对应的扬程，及最大压力降低时间和最大压力降低值。对于首相水锤，通过将极限水锤假定中的零流量时间和扬程与首相水锤泵后压力的变化特性结合起来，得到首相水锤公式。利用首相水锤公式可计算出首相末时刻的泵后压力降低值。本发明可为停泵水锤的理论研究及加压供水系统极限飞逸水锤的防护提供理论基础，能够快速估算出具有较高精度的泵后最大压力降低值，省略了繁琐的数值模拟计算，完善了停泵水锤的理论体系，具有非常大的科研和实际应用价值。

主权项

一种计算供水系统极限飞逸水锤压力的方法，其特征在于：首先假定发生极限水锤；由极限水锤的特性、管道水锤传播的特征方程及水泵的基本方程得到水泵零流量时间T_Q及对应的水泵扬程H，以及最大压力降低时间[T_Q]及最大压力降低值ΔH_P计算公式：$H=\frac{C_3-\sqrt{{C_3}^2+4({\mathrm{\α\ζm}}_0{n}_0{H}_0{H}_r-{{\mathrm{\αn}}_0}^2{H}_B{H}_r+{{\mathrm{\αn}}_0}^2{H}_U{H}_r)}}{2}$$T_Q=\frac{1}{\mathrm{\θ}}\frac{{\mathrm{LQ}}_0}{gA}\frac{1}{H_B-H_U-H}$$\stackrel{\‾}{H}=H_B-H_U-\frac{1}{\mathrm{\θ}}\frac{{\mathrm{LQ}}_0}{gA}\frac{1}{\[T_Q\]}$${\mathrm{\ΔH}}_P\≈\mathrm{\ΔH}=\stackrel{\‾}{H}-H_0$其中，H为第n相末水泵零流量状态下的扬程；α＝WH(π)；m₀为初始的无量纲力矩；n₀为初始的无量纲转速；H₀为水泵初始扬程；H_r为水泵额定扬程；H_B为出水池水位；H_U为进水池水位；φ为力矩变化曲线的凹度，θ为水泵流量变化曲线的凹度，为管道内水体的惯性时间常数，V₀为初始状态下的总管道流速，为水泵机组惯性时间常数，GD²为水泵电机的转动惯量，N_r为水泵额定转速，P_r为水泵额定功率；C₃＝H_B‑H_U+(φ‑1)βζn₀H₀+αn₀²H_r，β＝WB(π)；T_Q为零流量时间；L为管道长度；g为重力加速度；A为管道面积；Q₀为管道初始状态下的总流量；[T_Q]为最大压力降低时间，为零流量时间T_Q向上取到整数倍相长后所得；为[T_Q]时刻的水泵扬程；ΔH_P为泵后最大压力降低值；判定发生首相水锤时，由首相水锤的特性及极限水锤假定时的计算结果，得到首相末时刻的泵后压力降低值ΔH_P与零流量时间T_Q及对应的水泵扬程H满足以下关系：${\mathrm{\ΔH}}_P=(H-H_0)(1+\frac{\frac{2L}{a}-T_Q}{{\mathrm{\θT}}_Q})$其中，H为极限水锤公式计算得到的水泵零流量下的扬程；θ为泵后压力变化曲线的凹度。