[发明专利]一种泵站系统振动特性评估和分析方法

说明书

本发明公开了一种泵站系统振动特性评估和分析方法，所述泵站包括依次连接的前池、第一管路、气垫调压室、第二管路和水库，所述第一管路安装有水泵；其特征在于，步骤包括：步骤一、从泵站系统布置简图中读取泵站的各项参数；步骤二、建立泵站系统的动态特性分析模型；步骤三、对于步骤二所述的泵站系统的动态特性分析模型，根据动态系统的稳定性判据得到所述泵站系统的振动特性。相对已有的特征线法和自由振动分析方法由于通过迭代求解，计算量大，本方法的计算量更小，且更为直观的反应系统在不同工况下工作的稳定程度。

技术领域

本发明涉及泵站系统领域，特别是一种泵站系统振动特性评估和分析方法。

背景技术

近年来，水资源短缺问题已成为世界各国共同关注的重大问题，泵站作为提水建筑物在一定程度上解决水资源的地域分布不均衡问题。振动是泵站运行中最为常见的问题，机组在运行过程中不可避免地产生振动，当振动超过一定范围，就会影响机组的安全运行，严重时还引起整个厂房的剧烈振动，以致被迫停机。

在泵站加压供水系统中，若水泵的扬程曲线有局部驼峰形，同时在排出管路中存在气罐、水箱或有空气积存时可能发生自激振动，若自激振动频率与供水管路及水体固有频率重合，引起的系统共振可能产生较严重的局部破坏或事故。

传统的特征线分析方法和自由振动分析方法，不能直接求解系统的特征频率，需要通过不同的迭代方法求解，计算量大，无法直观地从系统布置参数得出系统的振动特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了判断泵站加压供水系统是否存在振动及评估该系统振动特性，避免运行过程中发生事故或局部破坏，本发明提出一种泵站系统振动特性评估和分析方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出一种泵站系统振动特性评估和分析方法，所述泵站包括依次连接的前池、第一管路、气垫调压室、第二管路和水库，所述第一管路安装有水泵；步骤包括：

步骤一、从泵站系统布置简图中读取泵站的各项参数，所述参数包括：第一管路长度、第二管路长度、第一管路横截面积、第二管路横截面积、气垫调压室高度、气垫调压室横截面积、初始稳定工况对应的气垫调压室内水位高度；

步骤二、建立泵站系统的动态特性分析模型，表示为：

其中，其中A₁表示第一管路横截面积，A₂表示第二管路横截面积，L₁表示第一管路长度，L₂表示第二管路长度，g表示重力加速度；Q₀表示初始稳定工况点对应的流量，q₁与q₃分别表示自由度；k_p1表示第一管路的水头损失系数，k_p2表示第二管路的水头损失系数，S_Q表示水泵扬程—流量关系曲线在点Q₀处的局部斜率；K_G表示气垫调压室内气体运动方程系数，Z₃₀表示初始稳定工况对应的气垫调压室内水位高度；A_S表示气垫式调压室面积，单位是m²；

步骤三、对于步骤二所述的泵站系统的动态特性分析模型，根据动态系统的稳定性判据得到所述泵站系统的振动特性。

如前所述的一种泵站系统振动特性评估和分析方法，进一步地，步骤二所述建立泵站系统的动态特性分析模型的具体步骤包括：