长输多级泵站工程设计及优化技术

第1章沙漠长距离输水工程关键技术介绍1

1.1国内外长距离输水工程技术现状2

1.1.1长距离输水管道工程的重要性2

1.1.2国内长距离输水管道工程2

1.1.3国外长距离输水管道工程3

1.1.4长距离输水管道水锤问题4

1.2长距离泵站工程设计与优化研究5

1.2.1阿尔及利亚泵站工程设计总结5

1.2.2设计过程管理及教训6

1.2.3“沙漠长距离输水工艺及控制优化技术研究”主要内容7

1.3项目选用的柴油/天然气双燃料引擎9

1.3.1双燃料引擎目前存在的主要问题及发展方向9

1.3.2项目使用的双燃料引擎介绍9

1.4项目使用的大型离心泵10

1.4.1离心泵特点10

1.4.2项目使用的HPDM离心泵介绍11

第2章地质条件与工艺水池设计优化13

2.1概述13

2.2环境与地质条件13

2.2.1气候与气象13

2.2.2地貌与地质14

2.2.3地震15

2.3水池设计优化15

2.3.1设计分析与优化15

2.3.2高架水池支承选型18

2.3.3水池与阀室主体结构设计20

2.3.4屋盖支座20

2.4施工工艺优化20

2.4.1池壁构造20

2.4.2施工缝21

2.4.3裂缝与缺陷21

2.4.4外墙保温22

2.4.5后浇带23

2.5小结23

第3章长距离输水管道稳态水力计算和优化24

3.1概述24

3.2管线设计的基本原则24

3.2.1重力有压输水管道24

3.2.2加压输水管道24

3.2.3设计基本原则24

3.3初步设计情况25

3.4水力设计分析和方案优化25

3.4.1站间管线沿程水头损失25

3.4.2泵站内局部水头损失26

3.4.3校核原初步设计26

3.4.4方案优化27

3.5小结28

第4章长距离输水管道水锤数值计算29

4.1概述29

4.2基本模型29

4.2.1特征线法的基本原理30

4.2.2重力流下管道水锤计算31

4.3ST～SP1长输管线水锤计算33

4.3.1开阀水锤计算34

4.3.2关阀水锤计算35

4.4SP1～SP2长输管线水锤计算36

4.4.1停泵水锤计算37

4.4.2启泵水锤计算42

4.4.3小结45

4.5SP2～SP3长输管线水锤计算45

4.5.1停泵水锤计算46

4.5.2启泵水锤计算52

4.5.3小结53

4.6SP3～SP4长输管线水锤计算54

4.6.1停泵水锤计算54

4.6.2启泵水锤计算63

4.6.3小结66

4.7SP4～SP5长输管线水锤计算67

4.7.1停泵水锤计算67

4.7.2启泵水锤计算75

4.7.3小结77

4.8SP5～SP6长输管线水锤计算77

4.8.1停泵水锤计算78

4.8.2启泵水锤计算84

4.8.3小结87

4.9SP6～RT长输管线水锤计算87

4.9.1停泵水锤计算88

4.9.2启泵水锤计算93

4.9.3小结95

第5章泵站内工艺逻辑控制及工艺参数优化96

5.1泵站内工艺流程96

5.1.1泵的启闭过程及阀门加载工艺控制97

5.1.2泵运行方式101

5.2泵站内主要阀门的控制101

5.2.1Monovar阀门104

5.2.2PCV阀门105

5.2.3止回阀106

5.2.4水锤防护设备110

5.3小结111

第6章长距离输水泵站内控制参数模拟及优化研究112

6.1引擎泵组变速特性112

6.1.1引擎泵组变速调节112

6.1.2引擎泵组启动特性114

6.2SP1～SP6引擎泵组控制参数匹配关系116

6.2.1引擎泵组联轴器扭矩传感器的原理116

6.2.2泵站内引擎泵组各参数匹配关系118

6.3引擎泵组泵轴过载振动有限元分析121

6.3.1泵轴偏心振动有限元分析121

6.3.2平行不对中泵轴动力学分析125

6.4小结127

第7章泵站间联运控制技术研究128

7.1蓄水池液位高低与泵参数的优化控制128

7.1.1PID控制系统工作原理128

7.1.2水池液位高度与泵参数的优化控制130

7.2水池液位高度对泵进出口压力的影响134

7.3泵-管道系统参数的控制研究134

7.4小结137

第8章沙漠长距离输水管线材质及焊接工艺适应性研究138

8.1管道管材腐蚀适应性研究138

8.2不锈钢管的腐蚀现象140

8.3焊接工艺适应性研究141

8.3.1焊接材料的选择142

8.3.2焊接方法的选择143

8.3.3焊前准备144

8.3.4焊接工艺参数的选择144

8.3.5奥氏体不锈钢的焊后处理146

8.4水质分析及材质耐腐蚀性146

8.4.1水的腐蚀因子146

8.4.2现场水质分析147

8.4.3奥氏体不锈钢耐腐蚀机理分析148

8.4.4奥氏体不锈钢的腐蚀类型149

8.4.5奥氏体不锈钢腐蚀原因及影响腐蚀因素分析151

8.5管材腐蚀旋转挂片实验153

8.5.1仪器153

8.5.2试验条件154

8.5.3试验步骤156

8.5.4结果分析156

8.6管线材质焊缝腐蚀性电镜微观分析158

8.6.1光学金相分析158

8.6.2扫描电镜腐蚀表面分析159

8.6.3能谱分析160

8.6.4腐蚀处理建议163

附录A符号和缩略词说明165

附录B课题组发表的技术论文166

致谢1672100433B

本书以中国石油工程建设公司通过国际公开招标而获得的阿尔及利亚多级输水泵站工程项目为基础，全面、详细地介绍了长距离输水工程的一些关键技术，内容涵盖地质条件与工艺水池设计优化、长距离输水管道稳态水力计算和水锤数值计算、泵站内工艺逻辑控制与参数优化、泵站内参数模拟及优化、泵站间联运控制，以及管线材质及焊接工艺适应性研究等。全书汇总了“沙漠长距离输水工艺及控制优化技术研究”课题的研究成果，可以为沙漠、岩石、丘陵等具有类似气候地质条件地区的油气水输送管道工程及油气水混输管道工程设计提供参考。

将原水从水源输送（一般为低扬程）到处理厂，当原水无需处理时直接送入给水管网、蓄水池或水塔。一级泵站可和取水构筑物合建或分建。泵站的输水能力等于处理厂供水能力加水厂用水量，一般全日均匀供水。

运用新兴分形分维理论对大中形输水工程线路优化开展探索研究；在对大中型输水工程线路已定情况下，对工程系统（综合考虑各渠段、梯级泵站和其它工程的规划和主要设计参数）的优化理论开展研究。开拓性地提出关于线路和工程系统优化规划设计的基本理论和方法；该理论对其它工程线路规划和复杂定笥定量混合系统决策具有重要学术和经济价值。 2100433B

七桥一级泵站，位于湖北省荆门市东宝区子陵铺镇七桥村驻地东南2公里处，因地处七桥村而得名。该泵站1978年10月动工修建，1979年4月建成投入使用。为一级提水泵站，共安装泵机2台，总容量360千瓦。设计扬程16·5米，开筑人工渠2公里。引漳河水库四干渠水，提水流量为2立方米/秒。灌溉东宝区子陵铺镇七桥村的5个生产小组的共5400亩农田。

七桥一级泵站安装变压器一台，容量560千伏安。该泵站属东宝区子陵铺镇管辖。2100433B