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泵站控制闸门最优调节计算


泵站控制闸门最优调节计算 【摘要】文本就泵站控制闸门最优调节计算这一议题进行了一些分析讨论, 为了帮助大家更好的进行理解, 笔者就长引水泵站控制闸门最优调节,并结合一 些实际的工程项目进行了相应的数值计算,计算结果显示,为了能够有效减少废 水的排放情况, 可以使用闸门优化调节的方式将水泵停开机产生的非恒定波动抵 消,以便能够快速的在无压隧洞中建立起明渠达到恒定的流动的效果。 【关键词】泵站;闸门;最优调节;恒定波动 一、相关工程概况 现代水利工程中, 对于闸门调节控制是最常遇到的问题,对泵站控制闸门最 优调节能够有效的节约能源,并且能够保证水利工程的安全运行。因此,泵站控 制闸门最优调节一直是人们关注的重点问题,并且相关领域的研究成果颇多。本 文就长引水泵站控制闸门最优调节进行了一些分析讨论, 长引水泵站控制闸门最 优调的工程项目在实际过程中是大量存在的。 这里我们研究一项我国在 02 年完成的大型水调工程,山西省万家寨引黄工 程, 这项工程在一、 二泵站间使用的是级间串联方式, 将水提至申同嘴水库之后, 水流会有三孔弧形的闸门控制。 本文就该项工程中申同嘴水库放水闸至总感三级泵站进水的水流情况为背 景进行研究, 并建立了一些数学模型,提出了相应的长引水泵站控制闸门最优调 节的计算方案,对水泵机组开、停机导致的水利过度进行了相应的计算研究,有 效算出闸门调节最好的办法, 希望能够解决此项工程设计以及安全运行方面较为 重要的问题。 二、数学模型以及计算方面 按照既定的标准要求, 长引水的隧道流动为明渠流动。由此可以得到非恒定 流的计算方程为: (1) (2) 图一 申同嘴水库至总干三级泵站概念图 上式中,Q 表示的是流量,H 表示的是水流的深度,Sn 为明渠的底坡,n 为粗糙的程度的比值,二其中 A、B 以及 R 分别是水深为 H 的面积,这时候水 面宽度就为水利半径值。 一般情况下, 放水闸门的放水量必须要随着闸门开放程度以及流量之间关联 作为上游地带的条件。对于下游区域来说,必须要充分考虑泵站侧边,为了帮助 大家理解,这里我们将刚溢出的堰前水深标记为 3.99m,得出下面算式: Q=Q 泵 H≤3.99m H≥3.99m (3) (4) Q=Q 泵+Q 溢 该算式中,Q 泵是三级泵站的总流量,Q 溢为侧边溢出的水流量,这时候又 可以得到算式: Q 溢=0.42b (5) 该算式中,b 为侧边的长度,H 为溢出流量时水的深度。 上述(1)式中,使用的是微分方式,我们选用特征线法进行相应的数值计 算, 其基本思想就是将该方程式转换为常见的微分方程组,然后将其进行有限差 分近似值计算,并结合初始条件以及边界条件进行计算,这时候,又可以得到另 外的方程式: (6)顺方向 (7)逆方向 图二中,对应(6)与(7)的差分方程式应为: (8)顺方向 (9)逆方向 图二 特征线差分网格方程式示意图 三、控制明渠非恒定流的闸门调节 图一中, 在总干三级泵站机组的开启以及停泵过程中,使用长无压输水隧道 水流以及相应的水位都会在一定程度上发生变化,所以,必须要不断优化闸门的 可行性, 使总干三级本泵站前面的进水池的溢出水流 q 达到最小,对于这个目标 的函数算式为: Minq=f(T) (10) 该算式中, T 为下游区域边界产生变化的时间段, 结合相应的施工工程要求, 并按照原有的设计规范标准,这里我们提出一些有效的约束条件: (一)无压输水隧道不发生冒顶,就是: H<5.39m (11) (二)进水前池中水深的变化必须要小于某值,就是: △H<

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