CN108506628B - 同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法，利用水锤理论预判并进行初步工程分析；利用AFT‑Impulse软件模拟建立系统模型；进行单线模拟分析或多线模拟分析，依据工况定位二级乃至多级联锁缓闭阀；根据计算报告对定位及闭合条件进行校验和修正，采取具体措施。本发明以大口径管道系统为研究对象，结合水锤理论和AFT软件模拟体现其工程应用价值，最终依据模拟计算结果制定一套可行的防患措施，提供解决单泵大口径管路系统停泵水锤急剧超压问题的一种方法，及实现多泵中单线及多泵同时停泵情况下水锤有效控制，解决事故状态下的一键停泵。
Description
技术领域
本发明属于工业水锤防护领域，特别是一种基于AFT-impulse模拟的同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法。。
背景技术
在泵站管路组成的输送系统中，从某一稳定水力状态过度到另一稳定水力状态中所发生的非稳定流动过程称为管路系统水力过渡过程，即称水锤现象。短暂的水锤现象会造成严重后果。特别是停泵水锤危害大，将造成管件损坏，严重的还造成工厂被迫停产，冲坏设施，设备被水锤压力破坏，造成经济损失甚至危及人身安全的事故。因此提出并采取有针对性的防范措施，具有现实意义。
水锤力本质是由于液流速度变化而产生的惯性力升压，当水泵故障停泵或阀门突然启闭时，动作时间短，整个变化过程迅速，升压剧烈。由于管壁具有弹性，流体介质具有可压缩性，水锤力会以弹性波动的形式沿管道传播，水锤波动(弹性波)在传播过程中，由于内部或边界条件的变化会发生波的反射和干涉，在合适的管段范围内设置自动化控制的联锁缓闭阀(经试验得出可位于模拟得出的高压端附近)，一方面可以增加分段作用，切断水锤波，一方面可以将直接水锤转化为可以抵消的分段类间接水锤，发生波动干涉和抵消。三秒关阀接近直接水锤，20秒关阀属于间接水锤，切断直接水锤或间接水锤波动的联系，经模拟试验，是一种有效减缓水锤作用的方法。
二级联锁法使用的缓闭阀门可为止回或调速型蝶阀等，如常用的全液控止回蝶阀、电动止回蝶阀及调速型电动蝶阀。二级联锁法可以切断水锤波速，转化为类似于间接水锤的升压抵消模式。当然，二级连锁法需要通过模拟分情况及分时间间隔应用，并需要加以验证校核，即推广为系统的防水锤的安全控制流程。
水锤分析计算和分类：
水锤波的波速与管道材料、壁厚、管径和支承方式及介质的弹性模量有关。考虑流体和管壁弹性由流体连续方程可导出水锤波的传播速度为：
式中：a—水锤波速(m/s)；
K—流体体积弹性模量(Pa)，水＝2.06×109pa；
ρ—密度(kg/m3)；
E—管壁材料的纵向弹性模量(Pa)；钢管＝2.06×105MPa；
D-管道内径(m)；
为声波在物料介质中的传播速度，随温度和压力的升高而加大，针对于水密度接近的液相介质，取值为1435m/s。
水锤波在管道中传播一个来回的时间为2L/a，称为“相”。当阀门开度调节时间TS≤2L/a时(L-水锤波的传播距离，m)，由上游反射回来的水锤波尚未到达阀门之前，阀门开度变化已终止，管道末端水锤压力只受开度变化直接引起水锤波的影响，称为直接水锤。通过计算可知，直接水锤的增压很大，在工程设计中应避免发生直接水锤。
若阀门开度的调节时间TS＞2L/a时，当阀门关闭过程结束前，上游反射回来的降压波已经到达阀门处，因此管道末端水锤压力是由上游传播的水锤波和反射回的水锤波叠加的结果，称为间接水锤。降压波对阀门处产生的升压波起到抵消作用，使得此处的水锤小于直接水锤值。求解间接水锤，需已知初始条件及边界条件。发生间接水锤时，水锤压力波的削减及增加过程十分复杂。
阀门关闭产生正水锤，阀门开启时产生负水锤，负水锤升压及破坏力小于正水锤。由直接水锤导出公式：
可知直接水锤压力值得大小只与流速变化(V-V0)及水锤波速a有关，而与开度的变化速度、变化规律和管道长度无关。
因此，转化及切断直接水锤，利用返回波动抵消，转化为间接水锤并加以控制很有必要。
发明内容
针对上述问题，本发明以大口径管道系统为研究对象，结合水锤理论和AFT软件模拟体现其工程应用价值，最终依据模拟计算结果制定一套可行的防患措施，提供解决单泵大口径管路系统停泵水锤急剧超压问题的一种方法，及实现多泵中单线及多泵同时停泵情况下水锤有效控制，解决事故状态下的一键停泵。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法，包括：
S1、利用水锤理论预判并进行初步工程分析；
S2、利用AFT-Impulse软件模拟建立系统模型；
S3、进行单线模拟分析或多线模拟分析，依据工况定位二级乃至多级联锁缓闭阀；
S4、根据计算报告对定位及闭合条件进行校验和修正，采取具体措施。
进一步的，步骤(1)所述的利用水锤理论预判并进行初步工程分析的具体方法为：
确定目标系统管道材料、壁厚、管径、主管长和支承方式及介质的弹性模量；预判是否属于单线或多线系统特征；预确定建模分段数及目标建模单元；预确定水泵类型、布置特征、水泵基本参数、电机参数；初步确定拟采用的阀门类型，阀门特征，阀门基本参数。
进一步的，步骤S2所述利用AFT-Impulse软件模拟建立系统模型和计算的具体方法包括：
S201、结合供回水管线，根据主管网长，建模分为若干段，各段依次按水锤波的平均速度和时间步长等分确定管段单元；
S202、设定水泵安装高程，依次输入吸水水位，设定流体介质温度、管道系统出水端余压、等效高程；布置水泵，设定单泵额定流量、扬程、电机额度功率、额定转数，泵出口止回阀设定为多功能水力控制阀，设定缓开时间、缓闭时间、启闭最低动作压力；管网其余非动作阀模拟用法兰式伸缩蝶阀，设定管材标准，设定误差范围在10％以内，模拟时长始终大于一个周期。
进一步的，步骤S3所述单线模拟分析的具体方法为：
S301、单线稳态模拟，对管线稳定工况下的参数进行校核；
S302、单线瞬态模拟，调整并输入瞬态数据，分别模拟泵出口调节阀不同关闭时间下的水锤升压及定位，进行相应分析，计算管路系统敏感点；
S303、单线优化模拟，根据S302结果，进行二级缓闭优化，在管路系统敏感点增加二级联锁缓闭阀，在单线二次关阀的基础上设置各种优化工况，并进行水锤模拟分析。
进一步的，步骤S3所述多线模拟分析的具体方法为：
S311、多线稳态模拟，对管线稳定工况下的参数进行校核；
S312、多线瞬态模拟，调整并输入瞬态数据，分别模拟泵出口调节阀不同关闭时间下的水锤升压及定位，进行相应分析，计算管路系统敏感点；
S313、多线优化模拟，根据S312结果，进行二级缓闭优化，在管路系统敏感点增加二级联锁缓闭阀，设置各种优化工况，并进行水锤模拟分析。
更进一步的，步骤S312中所述模拟包括：
多泵同时停3S同时关阀模拟，映证多泵同时停泵的危害；
多泵同时停，各阀10S关3/4CV，10S关1/4CV的模拟。
更进一步的，步骤S313所述优化模拟包括：
多泵同时停，一级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV，二级阀3S关闭的模拟；
多泵同时停，一级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV，二级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV的模拟。
更进一步的，步骤S3所述多线模拟分析还包括多线中的单泵事故模拟，具体过程为：
S314、单泵后一级阀门快速关闭模拟；
S315、单泵故障停机时联锁二级阀门模拟；
S316、单泵后一级阀门联锁二次关阀模拟。
进一步的，步骤S4所述校验包括做停泵自控阀关闭试验，确认关阀时间是否同设定相符，有无关阀明显撞击声，及就近压力表是否有明显水锤升压等。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的一种基于AFT-impulse模拟的同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法相对于有单/双向调压塔、气压罐、注气阀等传统水锤减缓措施，利用既有自控阀定位，通过设置调节时间进行优化，从而大大节省了布置空间，降低了成本，更加经济便捷。
(2)本发明提供的一种基于AFT-impulse模拟的同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法中，运用AFT Impulse不仅进行水锤计算，预知何时、何处最大/最小压力点，同时可将计算结果导入到CAESAR进行应力分析，可预知阀门、泵及其它元件在特定事故条件下开，停，泵切换，压力及流量的反应，以预防灾难的发生。
(3)本发明提供的一种基于AFT-impulse模拟的同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法在事故状态下可快速灵活运用。工厂事故状态下需紧急停泵，多因素叠加，同时关停阀门和换热器，水力条件复杂，水锤力升压明显，应用本方法可以先停泵再停阀，再停设备。实现事故状态下的迅速停车，人员安全撤离，减少损失。
(4)本发明提供的一种基于AFT-impulse模拟的同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法提供解决单泵大口径管路系统停泵水锤急剧超压问题的一种方法，及实现多泵同时停泵或并联系统中单泵故障情况下的水锤有效控制，解决事故状态下一键停泵水锤防护问题，并可进一步延伸应用。
附图说明
图1为本发明实施例循环水站供回水管线模拟单线布置流程示意图；
图2为本发明实施例循环水站供回水管线单线优化模拟布置流程示意图；
图3为本发明实施例循环水站供回水管线模拟多线布置流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提出通过在不同位置上(通过软件模拟发现的管路系统敏感点)设联锁的缓闭阀门并调整其工况来控制水锤。通过AFT软件模拟计算验证，发现降低水锤可行且有效。对二级联锁法概括可推广为一种对系统进行分析，模拟，试验，定位，联锁，校验的一种大口径管道系统防水锤的安全控制方法。通过流程系统化，拓展到利用水锤理论预判并进行初步工程分析，并利用AFT-Impulse软件模拟和计算，在管路系统敏感点(AFT计算找到)设若干联锁的缓闭阀门，并联锁自控其工况，可以增加分段作用，切断水锤波，一方面可以将直接水锤转化为可以抵消的类间接水锤，用弹性波动的相互抵消来降压。二级联锁缓闭法提供解决单泵大口径管路系统停泵水锤急剧超压问题的一种方法，及实现多泵同时停泵或并联系统中单泵故障情况下的水锤有效控制，解决事故状态下一键停泵水锤防护问题，并联泵工况下可以实现事故状态下的迅速停车，使得人员安全撤离。本方法进一步地提出了其延伸应用。
由于管路系统水动力特性及边界条件复杂而敏感，不同工程水锤特性有很大差异，提出一种系统的，通用的，节约投资，利于保障管网安全的方法很有必要。利用现有自控阀门定位分级，结合工程分析，软件模拟，校验，修正模型及试验检测来预防减缓水锤效应的方法有利于推广应用。
自控缓闭阀(蝶阀)可作为分段主阀使用，代替闸阀和止回阀等，可防止水泵发生倒转。可利用现有阀门改装。关阀的最佳时间可通过现场调试或利用计算机模拟计算确定，通过现场例子优化其方法。缓闭止回阀有蓄能式和重锤式两种，可根据需要在一定的范围内对关闭时间进行调整。
确定目标系统管道材料、壁厚、管径、主管长和支承方式及介质的弹性模量；预判是否属于单线或多线系统特征；预确定建模分段数及目标建模单元；预确定水泵类型、布置特征、水泵基本参数、电机参数；初步确定拟采用的阀门类型，阀门特征，阀门基本参数。
1、利用AFT-Impulse软件模拟建立系统模型：
结合某循环水站供回水管线CWS与CWR，主管网长650m，建模分为4段，各段依次按水锤波的平均速度和时间步长(Δt＝0.01s)等分确定管段单元。水泵安装高程0m，吸水水位依次输入，流体介质温度32℃，管道系统出水端余压2.0bar，等效高程20m，单线模拟布置水泵1台，单泵额定流量6320m3/h，扬程46m，电机额度功率P＝1000kW/10kV，额定转数n＝980r/min。泵出口止回阀为多功能水力控制阀(CV＝65000，PN＝1.0MPa)，缓开时间3～30s，缓闭时间3～150s，启闭最低动作压力≤0.05MPa。管网其余非动作阀模拟用法兰式伸缩蝶阀(CV＝77390)管材标准Steel-ANSI，48inch，STD Type.设定误差范围在10％以内。模拟时长始终大于一个周期。
2、二级联锁缓闭法单线模拟分析：
多功能止回阀关闭时间设定的模拟分析，如图1所示为某循环水站供回水管线模拟单线布置流程。
2.1单线稳态模拟
系统模型建立后，一般要对管线稳定工况下的参数进行校核。可根据调节阀设定流量或压力值来推算验证阀门CV值；根据泵的参数来校核其工作曲线。
单线正常工况下，系统流速2.209m/s，符合经济流速范围；流量8997m3/h，最大压力2.988bar，最小压力0.9885bar，符合实际工况。最大水压出现在节点branch7出口处即地下管网入口端，分支6～8水压变化范围均在2.4042～2.9880bar，大于valve与pump的平均压力，可知稳态下相对高压分布于管网处。
2.2单线瞬态模拟
调整并输入瞬态数据，分别模拟泵出口调节阀不同关闭时间下的水锤升压及定位，进行相应分析。
2.2.1 3S闭阀
输入瞬态数据，J3三秒停泵，J5设置为忽略瞬态事件，J12三秒关阀。模拟4.34秒时管道7段产生最大水锤升压19.329Bar，超过稳态最大压力6倍以上，且此段形成最低负压-14bar，产生7处负压报警，说明此工况水锤升压大，为直接水锤，且易于形成液柱分离，发生弥合水锤，为不利工况，要避免。
2.2.2 20S缓闭
输入瞬态数据，J3三秒停泵，J5忽略瞬态事件，J12进行20秒关阀，模拟间接水锤工况。
此工况下管道7段station0(地下管网进口处)产生最大水锤升压14.151Bar，超过稳态最大压力4倍，且管道5段、6段形成最低负压-9bar，亦产生4处负压报警，20秒闭合水锤升压虽小于3秒闭合工况，且负压相对减小，依然为不利工况。管段6及管段7进出口瞬态，先期出现震荡，20秒关阀后出现压力波动。
2.2.3 10S关3/4CV，10S关1/4CV
结合以上两次试验数据，调整J12瞬态变化输入进行二次关阀试验10秒关闭3/4CV，接着10S闭阀关1/4CV。(0S-CV65000，10S-CV15000，20S-CV0，25S-CV0)。查表得3/4CV对应开度约为19°。此工况下管道7段station0(地下管网进口处)产生最大水锤升压9.156Bar，超过稳态最大压力3倍，且管道5段、6段形成最低负压-4bar，产生4处负压报警，二次闭合水锤升压及负压进一步减小，说明二次闭阀工况优于前两种工况，但对于停泵水锤预防依然为非最优工况，需进一步优化。此时管段6及管段7进出口瞬态，先期出现震荡，15S后出现压力波动。
2.3单线优化模拟
基于上述结果，进行二级缓闭优化，拟在水锤最大管段之前增加二级联锁缓闭阀(J13)见图2。在单线二次关阀(10S关3/4CV，10S关1/4CV)的基础上设置两种优化工况，并进行水锤模拟分析。
2.3.1二级缓闭阀门二次关阀
缓闭阀布置在弯头后管网入口段，开启瞬态事件，此工况下管道7段station0(地下管网进口处)产生最大水锤升压8.948Bar，超过稳态最大压力约3倍，且管道7段形成最低负压-3.6bar，产生1处负压报警，二级缓闭阀门二次关阀升压及负压进一步减小，且负压报警减为1处，此工况水锤及负压较优化前有所减小，但优化效果不明显。
2.3.2二级阀门中速连续闭合
开启瞬态事件，设置阀门J13(0S-CV65000，5S-CV32500，10S-CV0，15S-CV0)中速连续闭合，此工况下管道7段产生最大水锤升压4.105Bar，为稳态最大压力的1.37倍，且管道负压报警消失，此工况下水锤及负压产生量均降至合理范围，小于通常多功能水力控制阀1.5倍的水锤升压，完全可以接受，为试验最优工况。此时管段7进出口瞬态变化为：升压峰值降低，波峰趋于缓和。
经模拟，二级阀门快速关闭水锤升压为19.1bar，和优化前最大升压几乎相同；20S缓闭及两次10秒分段关阀升压虽有减小但效果依然不明显。说明若二级阀门快速关闭依然会引起局部直接水锤，导致升压剧烈，不可采用；若采取缓闭则不能阻断水锤波速，无法有效截断或反射抵消由一级阀门产生的直接水锤力，削减效果不好；若二级阀门设定为中速连续闭合，则可有效减缓水锤升压并消除局部负压，防止断流气化及弥合水锤的产生，究其作用，二级阀门中速闭合即避免了快速关阀产生的剧烈升压又可有效截断上游阀门的水锤波或类似间接水锤。根据第一节内容，即上游阀门反射回来的水锤波已经到达局部升压处，因此管道升压最大处是由上游一级阀门传播的水锤波、反射回的水锤波、二级阀门产生的水锤波及反射回波叠加的结果，降压波对阀门处产生的升压波起到抵消作用，类似于间接水锤降压的原理，使得此处的水锤甚至小于间接水锤值，降到了合理可控的区间，为最优工况。
此操作工况消除了负压(水汽化会进一步加大水锤)说明二级联锁缓闭法解决了快闭合的水锤升压及改进以后二阶段闭合法依然超标的状况，且解决了空化问题，有效减少弥合水锤发生的可能。但二级联锁工况不同，一级利用二阶段闭合，二级联锁利用一级闭合时间的一半进行中速连续闭合。
延伸：止回阀不一定要设在泵入口，可设置联锁止回阀在压力敏感超标点之前管段outlet处。在现有工况水锤压力超标处之前加一个中速联锁缓闭阀门可最大优化水锤力并消灭空化现象，预防弥合水锤。可称之为中速压力波阻断。
3多线模拟
并联水泵多泵同时停时水锤升压十分剧烈，而紧急事故状态下不具备按批次停泵，要求在尽可能短的时间内停泵来减缓泄露和升压等情况，所以解决大口径管路系统中多泵同时停的水锤升压问题很关键。
以下进行了多线模拟，参数布置同1，增加为3条规格布置相同的并联管路系统。见图3。
3.1多泵同时停3S同时关阀
输入瞬态数据三秒停J3、J16及J22，同时J5、J17及J23设置为忽略瞬态事件，J12、J19及J25三秒关阀。模拟13.96秒时管道4段(最上端止回阀后)产生最大水锤升压55.724Bar，超过稳态最大压力18倍以上，升压十分剧烈，进一步映证了多泵同时停泵的危害性。
3.2三泵同时停，10S关3/4CV，10S关1/4CV
调整J12、J19及J25瞬态变化输入为10秒关闭3/4CV，接着10S闭阀继续关1/4CV。(0S-CV65000，10S-CV15000，20S-CV0，25S-CV0)。查表得3/4CV对应开度约为19°。此工况下管道21及24段产生最大水锤升压9.004Bar，此时稳态压力为3.877Bar，为稳态最大压力的2.5倍，共产生13处负压报警，节点3、16与节点22引起回流报警，说明此时水泵均有回流可能。可见一级阀门的二次闭阀使得多线停泵水锤减小，水锤升压值和单线大致相同，但负压报警明细增多，说明采用二次闭阀时多线管路系统更易产生弥合水锤，虽有优越的降压表现，但不是可采用的工况。
3.3三泵同时停，一级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV，二级阀3S关闭
基于上述结果，进行二级缓闭优化，拟增加二级联锁缓闭阀(J13)，在多线一次阀门(10S关3/4CV，10S关1/4CV)的基础上设置两种优化工况，并进行水锤模拟分析。
经模拟发现，二级阀门3S关闭管段7处水锤升压高达52.265Bar，然而其余管段相对升压不明显，说明同2.3.2，快速关阀会导致阀后局部剧烈水锤，应避免。
3.4三泵同时停，一级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV，二级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV
将二级阀门调整为10S关3/4CV，10S关1/4CV，此工况下管道7段产生最大水锤升压4.229Bar，为稳态最大压力的1.09倍，此工况下水锤产生量降至理想范围，优化效果甚至优于单线系统的二级联锁效果，接近稳态模拟值，完全可接受，为相对最优工况。可见二级联锁缓闭阀在此种分段工况下实现了多泵同时停泵情况下的水锤有效控制，解决事故状态下一键停泵时水锤剧烈升压问题，使得事故状态下快速关停并联水泵减缓损失成为可能。
3.5多线中的单泵事故状况
在多泵并联系统中，可能发生一台设备突然故障停机的情况，不属于人工操作的工况，此时对其造成的系统水锤增压需要加以预防。现分以下情况进行模拟。
3.5.1单泵后一级阀门快速关闭
单泵故障停泵时3S联锁关闭故障泵后对应联锁阀门，最大水锤升压与稳态时的压力一致，此时不会造成水锤影响，但是造成了3处气化报警，可见快速关阀减缓了水锤升压，但可能造成气穴和断流，引起弥合水锤。快速关阀迅速切断了由于单线停泵造成的水压波动，但对于管内介质温度较高的情况(如冷却水)更易于引起气化现象，因此对于温度较低时适合应用。
3.5.2单泵故障停机时联锁二级阀门模拟
经模拟，多泵并联系统中单泵事故停机的情况，在一级阀门二次关阀下，若联锁二级阀门3S关闭时最大升压54.54Bar，且气化明细，原因同上，显然此种动作不合适；若联锁二级阀门二次关闭，最大升压11.738Bar，较稳态时超压约三倍，且产生一处气化报警。说明单泵故障停机时二级阀门应保持开启，不产生联锁动作。
3.5.3单泵后一级阀门联锁二次关阀
单泵故障停泵时二次联锁关闭故障泵后对应联锁阀门，最大水锤升压为5.498Bar，为稳态数值的1.4倍，高于3S闭阀结果，但是消除了气化报警，可见此动作水锤升压较3.9工况略有升高，没有及时阻断停泵影响，但有效防止了气穴和断流，减小了负压弥合水锤发生的可能。因此对于管内介质温度较高的情况(如冷却水)较快速关阀更适用。宜应用于介质温度较低时的单泵故障停机情况。
综上，多泵并联系统中单泵事故停机无需联锁二级，当管道内流体介质温度较低时，为了获得更优的防停泵水锤效果，采用一级阀门联锁快速(和停泵时间一致)关闭的方法；流体介质温度较高(例如循环冷却水)时为了防止局部气化发生断流，虽以少量提高水锤为代价，但采用一级阀门二次关闭方法更合适。
水锤力本质是由于液流速度变化而产生的惯性力升压，当水泵故障停泵或阀门突然启闭时，动作时间短，整个变化过程迅速，升压剧烈。由于管壁具有弹性，流体介质具有可压缩性，水锤力会以弹性波动的形式沿管道传播，水锤波动(弹性波)在传播过程中，由于内部或边界条件的变化会发生波的反射和干涉，在合适的管段范围内设置自动化控制的联锁缓闭阀(经试验得出可位于模拟得出的高压端附近)，一方面可以增加分段作用，切断水锤波，一方面可以将直接水锤转化为可以抵消的分段类间接水锤，发生波动干涉和抵消，见1节。三秒关阀接近直接水锤，20秒关阀属于间接水锤，切断直接水锤或间接水锤波动的联系，经模拟试验，是一种有效减缓水锤作用的方法。
二级联锁法使用的缓闭阀门可为止回或调速型蝶阀等，如常用的全液控止回蝶阀、电动止回蝶阀及调速型电动蝶阀。二级联锁法可以切断水锤波速，转化为类似于间接水锤的升压抵消模式。当然，二级连锁法需要通过模拟分情况及分时间间隔应用，并需要加以验证校核，即推广为系统的防水锤的安全控制流程。
承上，对二级联锁法概括推广为一种对系统进行分析，模拟，试验，定位，联锁，校验的一种大口径管道系统防水锤的安全控制方法。通过流程系统化，拓展到利用水锤理论预判并进行初步工程分析；利用AFT-Impulse软件模拟和计算；
区分单线与多线并依据工况定位二级乃至多级联锁缓闭阀；根据计算报告对定位及闭合条件进行校验和修正，采取具体措施。(校验时可做停泵自控阀关闭试验，确认关阀时间是否同设定相符，有无关阀明显撞击声，及就近压力表是否有明显水锤升压等。)
传统停泵水锤防护措施主要有单/双向调压塔、气压罐、注气阀等，相比传统水锤减缓措施，二级(多级)连锁法利用既有自控阀定位，通过设置调节时间进行优化，从而大大节省了布置空间，降低了成本，更加经济便捷。
假设循环水站事故状态下，需紧急停泵，多因素叠加，同时关停阀门和换热器，水力条件复杂，水锤力升压明显，应用二级联锁缓闭法可以先停泵再停阀，再停设备。实现事故状态下的迅速停车，人员安全撤离，减少损失。二级联锁缓闭法提供解决单泵大口径管路系统停泵水锤急剧超压问题的一种方法，及实现多泵同时停泵或并联系统中单泵故障情况下的水锤有效控制，解决事故状态下一键停泵水锤防护问题，并可进一步延伸应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法，其特征在于，包括：
S1、利用水锤理论预判并进行初步工程分析；确定目标系统管道材料、壁厚、管径、主管长和支承方式及介质的弹性模量；预判是否属于单线或多线系统特征；预确定建模分段数及目标建模单元；预确定水泵类型、布置特征、水泵基本参数、电机参数；初步确定拟采用的阀门类型，阀门特征，阀门基本参数；
S2、利用AFT-Impulse软件模拟建立系统模型；
S201、结合供回水管线，根据主管网长，建模分为若干段，各段依次按水锤波的平均速度和时间步长等分确定管段单元；
S202、设定水泵安装高程，依次输入吸水水位，设定流体介质温度、管道系统出水端余压、等效高程；布置水泵，设定单泵额定流量、扬程、电机额度功率、额定转数，泵出口止回阀设定为多功能水力控制阀，设定缓开时间、缓闭时间、启闭最低动作压力；管网其余非动作阀模拟用法兰式伸缩蝶阀，设定管材标准，设定误差范围在10％以内，模拟时长始终大于一个周期；
S3、进行单线模拟分析或多线模拟分析，依据工况定位二级乃至多级联锁缓闭阀；
S4、根据计算报告对定位及闭合条件进行校验和修正，采取具体措施；
步骤S3所述单线模拟分析的具体方法为：
S301、单线稳态模拟，对管线稳定工况下的参数进行校核；
S302、单线瞬态模拟，调整并输入瞬态数据，分别模拟泵出口调节阀不同关闭时间下的水锤升压及定位，进行相应分析，计算管路系统敏感点；
S303、单线优化模拟，根据S302结果，进行二级缓闭优化，在管路系统敏感点增加二级联锁缓闭阀，在单线二次关阀的基础上设置各种优化工况，并进行水锤模拟分析；
步骤S3所述多线模拟分析的具体方法为：
S311、多线稳态模拟，对管线稳定工况下的参数进行校核；
S312、多线瞬态模拟，调整并输入瞬态数据，分别模拟泵出口调节阀不同关闭时间下的水锤升压及定位，进行相应分析，计算管路系统敏感点；
多泵同时停3S同时关阀模拟，映证多泵同时停泵的危害；
多泵同时停，各阀10S关3/4CV，10S关1/4CV的模拟；
S313、多线优化模拟，根据S312结果，进行二级缓闭优化，在管路系统敏感点增加二级联锁缓闭阀，设置各种优化工况，并进行水锤模拟分析；
多泵同时停，一级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV，二级阀3S关闭的模拟；
多泵同时停，一级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV，二级阀10S关3/4CV，10S关1/4CV的模拟。
2.根据权利要求1所述的一种同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法，其特征在于，步骤S3所述多线模拟分析还包括多线中的单泵事故模拟，具体过程为：
S314、单泵后一级阀门快速关闭模拟；
S315、单泵故障停机时联锁二级阀门模拟；
S316、单泵后一级阀门二次关阀模拟。
3.根据权利要求1所述的一种同步多级阀门定位大口径管道系统防水锤的安全控制方法，其特征在于，步骤S4所述校验包括做停泵自控阀关闭试验，确认关阀时间是否同设定相符，有无关阀明显撞击声，及就近压力表是否有明显水锤升压。
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