供水工程优化选型及安全经济运行策略研究

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1、太原理工大学硕士学位论文供水工程优化选型及安全经济运行策略研究姓名：李斌申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：吴建华20070501太原理工大学硕士研究生学位论文供水工程优化选型及安全经济运行策略研究摘要供水工程是利用机电提水设备及其配套建筑物，给水流增加能量，使其满足兴利除害要求的综合性系统工程。供水工程主要用于农田排灌、城市给排水以及跨流域调水等领域。我国供水工程每年的耗电量约占全国总用电量的200／旷25％。根据部颁要求，离心泵系统的装置效率必须不低于54．4％，而我国泵站由于水泵选型不合理等原因，其运行效率一般为30％左右，有的甚

2、至更低，造成了能源的大量浪费，究其主要原因，水泵的选型不合理是其中的主要原因之一。另外，泵站的安全问题(主要指压力管路的水锤问题)，给供水工程的安全运行构成很大威胁，水锤事故的发生也屡次给人民的生产和生活带来巨大损失。因此水泵实现优化快速选型，供水系统进行必要的安全防护措施研究，以及研究供水工程的经济运行策略措施，从整体上提高供水工程的运行效率，对实现供水工程的安全经济运行和节约能源都有十分重要的意义。本论文以系统工程的理论和方法为原则，以系统效率最高或能耗最小为目标函数，进行离心泵的优化选型研究和不同防护措施下的压力管路安全防护措施研究，并对供

3、水工程内部机组运行进行优化调节，以保证整个供水工程的安全经济运行。具体内容有：1)．借助SQLServer数据库强大的数据存储和处理功能，以目前市场上常见的离心泵种类为基础建立离心泵数据库，该数据库共包括805种不同型号的离心泵，2149组水泵主要特性参数。T太原理工大学硕士研究生学位论文2)．以系统效率最高或者系统功率最小为目标函数，采用整数规划(分枝定界法)及常规寻优方法建立相应数学模型，确保水泵的选型满足整数解并确定水泵台数的前提下，实现离心泵的快速选型研究，确定水泵的型号(所选水泵可能型号不同)。为不同运行目标下供水工程提供不同的水泵优化

4、选型模型和方法，并结合实际工程进行了检验，结果合理，说明该软件有一定的实用性。3)．根据水锤基本原理及方法，采用特征线法结合实际工程，分别采用三种不同水锤防护措施(水锤消除器、液控蝶阀、液控蝶阀和进排气阀)进行相应压力管路安全防护措施研究，以对压力管路的安全运行提出必要的防护措施，在此基础上，结合山西省禹门口供水工程的实际，以液控蝶阀为防护措施，进行压力管路安全防护优化方式的研究。4)．采用变速调节和变径调节方法，分别建立相应数学模型，优化调节供水工程(离心泵机组)的运行，以达到供水工程经济运行的目的。5)．采用界面性强、面向对象的可视化编程软件

5、——_visualBasic语言，结合SQLServer数据库的强大功能，开发界面友善、交互性强、性能可靠、操作方便的供水工程计算机系统软件。本研究着重对离心泵的优化选型、泵站压力管路安全防护措施研究及站内机组优化调节进行了研究。而混流泵、轴流泵的优化选型及梯级供水工程的优化调度等问题则有待进一步探讨。关键词：供水工程，水泵选型，水锤计算，优化调节，经济运行本研究项目得到山西省2006年自然科学摹金(编号2006011059)的资助太原理工大学硕士研究生学位论文PUMPoPTIMALSELECTIONoFV凼LTERSUPPLYWORKSANDI

6、TSSECUREANDECONoMICALoPERATIoNSTRATEGYABSTRACTPumpingStationprojectisintegratedsystemengineeringthatistheuseofelectricalandmechanicalequipmentanditsassociatedstructurestoincreasetheenergyoftheliquid，enableittomeettherequirementsoftheagricultureandindustry．Watersupplyworksasaw

7、atersupplyordrainage，mainlyforfarmlandirrigation，urbandrainageandinter-basinwatertransferandotherfields．20％-25％ofthecountry'stotalannualelectricityconsumptionisusedbyPumpStation．Accordingtoauthorities，thedeviceefficiencyofthecentrifugalpumpsystemmustnotbelessthan54．4％．Butbeca

8、useofunreasonablepumpselectionorunitenergyconsumptionandotherfactors