复杂管路多泵系统水力过渡过程计算软件详解

复杂管路多泵系统水力过渡过程计算软件

1 功能说明

（1）软件采用特征线法进行复杂管路多泵系统水力过渡过程计算。

（2）数学模型中考虑了单向调压塔、简单调压塔、空气压力罐、空气阀、泄压阀等多种防护措施的边界条件，软件只需要在界面上输入有关的设置参数，即可计算分析相应水锤防护设施的防护效果。

（3）数学模型中引入了分汇流节点处的边界条件，并运用编程技巧自动实现一个节点上最多16个管段的分汇流计算，因此，能应用于复杂管路的水力过渡过程计算。

（4）软件可实现多台并联泵中任意几台泵的事故停泵或正常停泵（离心泵）的水锤计算。

（5）软件计算中能动态显示过渡过程中沿管线的流量、压力、调压塔内水位等参数的变化过程；计算后可绘制多种计算结果图以便进行分析，包括：水泵无量纲参数变化过程图、绘不同节点压力流量变化过程图、沿程最大最小压力包络线图、调压塔（罐）参数变化过程图、空气阀参数变化过程图、泄压阀出流过程线图等。

（6）软件可实用于复杂管路多泵（或无泵）系统的供水工程、调水工程或灌溉泵站工程的水锤防护方案分析或复核计算。

2 使用说明

（1）启动软件，进入“复杂管路多泵系统水力过渡过程计算软件”软件主界面，如图1。主界面上显示了软件名称、版本信息等。界面有背景音乐（离开后自动关闭），MID音乐文件存放在“music”文件夹内。

图1 软件主界面

（2）在“主界面”上点击按钮，显示登录密码界面，如图2。如果需要修改密码，则会提示需要输入注册号。

图2 密码界面

（3）软件登录后会进入“系统布置”界面，如图3，上面文字说明软件的主要功能。

图3 系统布置界面

（4）在“系统布置”界面上点击按钮，进入“读入工程”界面。在“读入工程”界面选择工程文件，如“示例1.ZWH”，读入已存的工程数据，如图4。

图4 读入工程界面

（5）打开工程后在系统在“系统布置”界面上，显示了读入工程的总管段数、总节点数、总水泵台数、进水池水位、出水池水位等参数，如图5。此外，尚可进行、等操作。

图5 系统布置参数

（6）在“系统布置”界面依次点击“水泵参数”、“管段参数”、“管路参数”等菜单进入相应的界面，检查或修改系数参数。

①在“水泵参数”界面上，输入水泵的额定参数、性能曲线文件等参数，选择水泵是否断电、泵是否直接从进水池取水（直接取水需要给出进水池水位）等，如图6。

图6 水泵参数界面

②在“管段参数”界面上，输入各管段的长度、直径、水锤波速、节点数、糙率、初始静态水位等，如图7。

图7 管段参数界面

③在“管路节点参数”界面上，根据管路概化图，输入各节点处汇集的管段，如图8。节点处汇集的管段按假定的管内的水流方向，分为流入管段和流出管段。

图8 管路节点参数界面

（7）在“系统布置”界面上，点击按钮，进入进行计算界面。在此界面上，点击，计算得到水力过渡过程计算前的水力系统初始状态，如图9。

图9 水力系统的初始状态

（8）在“系统布置”界面上，继续点击按钮，进行系统水力过渡过程计算，如图10。软件运行过程中，可随计算的进行动态绘制沿程流量线、沿程压力水头线和沿程的水柱分离后的汽穴体积线等，并可随时中止计算来打印当前的压力线图。另外，在屏面的右上方会随时显示当前全管线的最大压力或最小压力及其发生位置。

图10 水力过渡过程计算

（9）在“系统布置”界面上，可点击“系统布置”菜单下的“水泵参数”进行关阀程序调整，或可点击“查看调压装置参数”、“查看空气阀参数”、“查看泄压阀参数”等设置水锤防护方案。如图11为设置空气压力罐后的水力过渡过程计算。

图11 水力过渡过程计算（设置空气压力罐）

（10）计算完成后，可调出计算结果进行绘图，包括水泵无量纲参数变化过程图、部分节点压力水头（或管道压力）变化过程线图、计算时段内最高、最低

压力水头（或管道压力）沿程线图、调压塔装置参数变化过程线图，以及空气阀参数变化过程线图等，如图12~17所示。

图12 1号水泵无量纲参数变化过程线图（关阀调节）

图13 部分节点压力水头（或管道压力）变化过程线图（关阀调节，取水不汽化）

图14 沿程压力水头包络线图（关阀调节，取水不汽化）

图15 1号水泵无量纲参数变化过程线图（关阀调节+空气压力罐防护）

图16 沿程压力水头包络线图（关阀调节+空气压力罐防护）

图17 空气压力罐补水过程线图（空气压力罐防护）

3 软件输入、输出文件

（1）输入文件

①管线地形数据。文件名“管线数据.DAT”，输入管段中心线数据。数据共

三列，第一列为全部管段的桩号连接得到的新桩号，第三列为管道中心线高程，第二列为管段累积长度。

图18 “管线数据.DA T”文件

②水泵全特性曲线，文件名“Pn.DAT”，输入相应比转速下的89点水泵全特性曲线数据。

图19 水泵全性能曲线“P n.DA T”文件

③蝶阀（或球阀）开角—开度特性曲线，文件名“Vn.DAT”。

图20 蝶阀（或球阀）开角—开度特性曲线文件“Vn.DA T”

（2）界面输入

①在系统布置界面输入系统基本参数，如图3。

②在水泵参数界面输入机组基本参数，包括各台水泵的额定转速（r/min）、额定流量（m3/s）、额定扬程（m）、额定效率（%）、机组转动惯性矩GD２（kg.m2）

等，以及泵后水锤防护阀的关阀程序，如图6。

③在“管段参数”界面上，输入各管段的长度、直径、水锤波速、节点数、糙率、初始静态水位等，如图7。

④在“管路节点参数”界面上，根据管路概化图，输入各节点处汇集的管段，如图8。

⑤在“调压塔装置参数”界面上确定调压塔装置类型：单向调压塔、简单调压塔或空气压力罐，并输入相应的参数，如图21。

图21 调压塔参数

⑥在“空气阀参数”界面上输入阀所在位置（m）、阀过流直径（m）、空气流入、流出空气阀时的质量流量系数等参数，如图22。

图22 空气阀参数

⑦在“泄压阀参数”界面上输入阀所在位置（m）、阀过流直径（m）、开启压力，以及开关程序等等参数，如图23。

图23 泄压阀参数

（3）软件输出