农用提灌系统水力暂态过程浅析

中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 刘正勇

我国许多山区都兴建了提灌系统来解决农业用水的问题。近年来，随着提灌用泵服役时间的增长，水泵性能下降，扬程降低，为满足用水需求，需对提灌系统进行相应的改造。为充分利用原有设备，部分地区通过在提灌管路中间增加加压泵，以满足提灌系统的扬程要求，这种改造方式，既节约了投资，又满足了提高扬程的需求。目前，对于单级泵系统的研究较多，但对这种接力型泵系统的研究相对较少，本文结合实际工程布置和设备资料，应用有压流水力瞬变基本理论，对接力型泵系统的暂态过程进行分析，并分析泵控阀对暂态过程参数的影响，以对该系统的可靠运行提供理论支撑。

一、理论模型

（一）接力泵系统工作模型

在实际工程中，接力泵系统可简化为图1所示模型，a泵和b泵之间有一段较长的中间连接管， b泵为接力泵。

图1 多级直联系统工作模型

（二）暂态过程分析理论

本文主要采用基于弹性理论的特征线法对上述系统的过渡过程进行计算研究。描述管道非恒定流的水击方程为一组拟线性双曲偏微分方程，利用特征线法将该方程组转化为常微分方程，如下式所示：

式中：V表示管道内水流流速（m/s）；H表示管道中心在指定基准面上的测压管水头（m）；g表示重力加速度（m/s2）；x表示沿管道轴线的坐标（m）；f 表示管道沿程阻力系数；

D表示管道直径（m）；a表示管道内的水锤波速（m/s）；t表示时间（s）。

式（1）及式（3）即为转化后的管道非恒定流的水击方程，式（2）及式（4）为相应C+及C-方程成立的特征式。……