科學(xué)之友Friend of Science Amateurs2012年01月循環(huán)水泵房正向進(jìn)水前池水力性能試驗(yàn)研究李敏，范麗娟(太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原030024)摘要:泵站前池內(nèi)的流態(tài)優(yōu)劣,對(duì)泵站的持久安全運(yùn)行有極大的影響。經(jīng)采用物理模型試驗(yàn)的方法,通過(guò)分析大量的實(shí)測(cè)資料,得出前池流場(chǎng)橫向、縱向的流速分布特點(diǎn),分析現(xiàn)象產(chǎn)生因素,提出合理的前池結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,以保證其間水流流態(tài)的均勻性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:物理模型;前池流場(chǎng);斷面流態(tài);結(jié)構(gòu)優(yōu)化中圖分類號(hào): TV131.61文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 000-8136( 2012 )02- -00-030本項(xiàng)試驗(yàn)綜合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)",主要考慮以下相似條件:1引言重力相似(F,數(shù)相似)火力發(fā)電中，循環(huán)水泵房進(jìn)水前池的水力性能是否穩(wěn)定對(duì)(F),=(=)=1循環(huán)水泵的安全和高效運(yùn)行都至關(guān)重要，對(duì)循環(huán)水泵房的土建合理投資也有指導(dǎo)作用"。泵站設(shè)計(jì)規(guī)范1規(guī)定,泵站前池布置應(yīng)其流量和流速比尺分別為:滿足水流順暢流速均勻、池內(nèi)不得產(chǎn)生渦流的要求。如果進(jìn)水流速比尺:V=L" =3.162前池的形狀.尺寸設(shè)計(jì)不合理.容易在池內(nèi)形成不良流場(chǎng)。前池是流量比尺:Q=L, =316.2泵站的進(jìn)水建筑物P,將引水管道中的來(lái)水均勻地分配給各流道;當(dāng)水輪機(jī)引用流最迅速改變時(shí).前池的容積叮起一定的調(diào)節(jié)阻力相似:n=L," =1.46作用.因此，引水管道與泵房進(jìn)水前池的銜接,應(yīng)盡量保證泵房2.2測(cè)點(diǎn)布置進(jìn)水前池有良好的流態(tài),保證水流能均勻平穩(wěn)地進(jìn)人吸水室,避為r便于分析水流特性，在進(jìn)水前池內(nèi)設(shè)有3個(gè)測(cè)速斷面,免回流和渦流的產(chǎn)生。本文研究將通過(guò)物理模型對(duì)循環(huán)水泵房每個(gè)斷面設(shè)5條垂線。每條測(cè)速垂線都從底部0.2 m起測(cè),間距1m進(jìn)水前池進(jìn)行系統(tǒng)的水力特性試驗(yàn)研究，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析布置測(cè)點(diǎn)(見(jiàn)圖1和圖2)。水面流場(chǎng)形態(tài):采用直接觀察和拍照其水力性能,優(yōu)化原設(shè)計(jì)方案,提出合理的改進(jìn)措施.保證循環(huán)的方法。水泵的安全運(yùn)行。本文按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)正態(tài)物理模型，針對(duì)T.程布置的特點(diǎn)，即進(jìn)水前池與引水明渠呈直"T形布置，研究該結(jié)構(gòu)下前池流場(chǎng)及流速分布情況。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了循環(huán)水泵全部開(kāi)啟的情況，通過(guò)對(duì)水流流態(tài)、典型斷面流速分布、水位的觀測(cè),分析了各斷面橫向縱向水流的分布特點(diǎn)同時(shí)研究其產(chǎn)生機(jī)理及影響。圈1流速測(cè)點(diǎn)垂向分布圖2流速測(cè)點(diǎn)橫向分布2研究方法2.3試驗(yàn)器材(1 )流速:采用南京水利水電科學(xué)研究院研制的OA型旋漿2.1 物理模型設(shè)計(jì)式光纖流速傳感器、接專用采集系統(tǒng)測(cè)量。本試驗(yàn)基于某實(shí)際工程設(shè)計(jì)模型,根據(jù)研究目的和要求,試(2 )前池水位:使用水尺進(jìn)行測(cè)量。驗(yàn)對(duì)前池流場(chǎng)進(jìn)行了主要探測(cè).進(jìn)水前池結(jié)構(gòu):長(zhǎng)(沿水流方向)x(3)表面流態(tài)觀察:采用示蹤觀察,并拍照記錄,同時(shí)結(jié)合其寬=30.0 mx 26.8 m。自流引水管:采用鋼筋混凝土箱涵,單根裁他觀測(cè)結(jié)果- -同分析。面凈空尺寸bxh=3.5 mx 3.5 m,設(shè)計(jì)流速為2.23 m/s,進(jìn)水前池2.4試驗(yàn)組次與引水明渠呈直"T"形布置。.按照試驗(yàn)要求選取了- -種典型的情況進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，為保證模型試驗(yàn)的精度.試驗(yàn)采用正態(tài)模型模型全部采用根據(jù)循泵臺(tái)數(shù)及特點(diǎn)將試驗(yàn)單泵流量控制為5.87 m/s,此時(shí)前池優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃加T:制作，一般有機(jī)玻璃板的糙率在0.007-0.009水深控制為60 cm左右,循泵5臺(tái)全部開(kāi)啟。之間，模型用優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃制作能滿足糙率相似要求.從而滿足3數(shù)據(jù)分析阻力相似。幾何比尺L,=10.模型試驗(yàn)占地面積約為32 mx8m。根據(jù)模型試驗(yàn)相似原理,要保證不同尺度(λL≠1)的兩個(gè)流3.1 前池流速分布體運(yùn)動(dòng)的完全相似幾乎是不可能的，通常是根據(jù)原型流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)水前池各測(cè)速斷面位置和編號(hào)見(jiàn)圖1和圖2。本試驗(yàn)采用的特性,確定出主要影響的作用力.選擇合適的相似準(zhǔn)則進(jìn)行模南京水利水電科學(xué)研究院研制的0A型旋漿式光纖流速傳感器、擬。一般情況下.泵房進(jìn)水流道水工模型試驗(yàn)是在幾何相似的前接專用采集系統(tǒng)測(cè)量前池各測(cè)點(diǎn)流速。試驗(yàn)測(cè)得大量數(shù)據(jù),并對(duì)提下,依據(jù)F,相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)和運(yùn)行模型.有條件地放松對(duì)雷諾數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理分析。圖3-圖6分別給出了5臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí),各相似條件的要求。斷面水流橫向流速分布和垂向流速分布情況。一5-應(yīng)用技術(shù)李敏， 范麗娟:循環(huán)水泵房正向進(jìn)水前池水力性能試驗(yàn)研究?jī)?yōu)化。且由垂向流速分布圖還可看出表層流速逐漸增大,底層流速有遞減趨勢(shì),這也是前池流場(chǎng)能量分布不均造成的。(4)5條流道閘門前的進(jìn)水流態(tài)好壞直接關(guān)系到流道內(nèi)的水流流態(tài),若流速分布不均(見(jiàn)圖5),則不同的能量產(chǎn)生的能量差影響建筑物整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如果長(zhǎng)期處在這種不穩(wěn)定情況圖3進(jìn)水前池E-01斷面流速分布下對(duì)流道內(nèi)的其他建筑結(jié)構(gòu)也可能造成破壞性影響啊。3.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議根據(jù)原設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)結(jié)果.結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本的要求,以對(duì)泵站建筑物結(jié)構(gòu)不作較大調(diào)整的原則，對(duì)取水泵站進(jìn)水建筑物的流態(tài)改善措施進(jìn)行了深人研究.前池進(jìn)水口結(jié)構(gòu)為正方形，且經(jīng)物理模型試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)不利于水流在前池寬度上的均勻圈4進(jìn)水前池E -02斷面流速分布擴(kuò)散,為均勻水流擴(kuò)散,建議將箱涵進(jìn)水口改為喇叭口擴(kuò)散結(jié)構(gòu)或八字漸變型結(jié)構(gòu)調(diào)已達(dá)到分散水流的作用,保證前池流態(tài)均勻穩(wěn)定。4結(jié)論幾(1)物理模型試驗(yàn)是分析水工建筑物內(nèi)部流速分布情況的一種較直觀方便的方法。圖5進(jìn)水前池E- -03斷面流速分布(2)進(jìn)水口與前池成T型結(jié)構(gòu)布置的建筑物,前池流速分布特點(diǎn)為:從箱通出口進(jìn)入進(jìn)水前池的水流,其流速分布具有典型的淹沒(méi)射流性質(zhì).在橫向上約為正態(tài)分布,并隨著流程的增加而逐漸坦化。射流卷吸周圍流體，使兩側(cè)存在不同程度的回流。當(dāng)5臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行時(shí),引水流量大,前池水位低,在中間斷面靠近邊墻的兩側(cè)存在較大的反向流速。垂向上流速分布體現(xiàn)下部高,上圈6循泵5臺(tái)運(yùn)行時(shí)進(jìn)水前池各斷面整體流速分布部低的性質(zhì),同時(shí)隨著流程的增加.也有均勻化的趨勢(shì)。當(dāng)水流3.2分析現(xiàn)象產(chǎn)生 原因及影響到達(dá)E-03斷面時(shí)(距離流道進(jìn)口2.5 m處),其流速分布已較在(1)進(jìn)水口處水流在前池形成淹沒(méi)射流,水流沖擊力使流速E-01和E-02斷面處均勻。大致呈正態(tài)分布,淹沒(méi)射流是流人相同介質(zhì)中的液體射流。淹沒(méi)(3)前池淹沒(méi)射流的特點(diǎn)為沿程斷面流速不斷減小和均化，射流與周圍靜止介質(zhì)發(fā)生動(dòng)量和質(zhì)量交換，卷吸附近介質(zhì)隨射橫斷面不斷擴(kuò)大?；亓鳟a(chǎn)生的原因是進(jìn)水流速不對(duì)稱.使前池流流一同流動(dòng).流量不斷增加,流速不斷減小和均化,橫斷面不斷場(chǎng)分布不均勻，水流脫離邊界和摩擦力等引起的主流旁側(cè)的旋擴(kuò)大.淹沒(méi)射流可分為兩個(gè)部分。保持射流出口流速V。不變的部轉(zhuǎn)水流運(yùn)動(dòng)。這種不良流態(tài)會(huì)導(dǎo)致前池產(chǎn)生回流區(qū)或是靜水區(qū)，分,稱為射流核心。因卷吸與摻混作用流速小于V。的部分,即射極易形成泥沙淤積。流核心與靜止液體之間的部分，稱為射流邊界層。沿射流方向從(4)進(jìn)水前池與引水明渠呈直“T"形結(jié)構(gòu)布置的前池建筑出口斷面至射流核心開(kāi)始消失的所謂過(guò)渡斷面，稱為射流初始物，可將箱涵進(jìn)水口改為喇叭口擴(kuò)散結(jié)構(gòu)或內(nèi)部加設(shè)八字漸變段;過(guò)渡斷面以后的部分,稱為射流主體段。出現(xiàn)這種流態(tài)對(duì)于型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流墻。泵站前池來(lái)說(shuō)是一種不良 流態(tài)，如果進(jìn)口處流速過(guò)大會(huì)產(chǎn)生水參考文獻(xiàn):流沖擊,而沖擊波是一種不連續(xù)鋒在介質(zhì)中的傳播,這個(gè)鋒導(dǎo)致[{1]徐輝,段志強(qiáng)，于永海等泵站有壓前池流態(tài)改善措施的研介質(zhì)的壓強(qiáng).溫度密度等物理性質(zhì)的跳躍式改變,顯然這種現(xiàn)究D.排灌機(jī)械, 2003,21(4):13-16.象公導(dǎo)致5條流道前的閘門受水流壓力不均，前池進(jìn)水口結(jié)構(gòu)[2]泵站設(shè)計(jì)規(guī)范,2010.承載壓力過(guò)大.整個(gè)前池水體壓力分布不均等不利影響。[3|水電站引水渠道及前池設(shè)計(jì)規(guī)范[SL T205- -97].(2)流速分布不均前池邊壁處產(chǎn)生輕微回流,回流產(chǎn)生原[4]邱靜,杜涓,黃本勝等.臺(tái)山發(fā)電廠一期工程循環(huán)水泵進(jìn)水因是水流脫離邊界和摩擦力等引起的主流旁側(cè)的旋轉(zhuǎn)水流運(yùn)流道水力性能試驗(yàn)研究[).廣東水利水電,2002.(2):14-17.動(dòng),其兩側(cè)產(chǎn)生回流區(qū)的主要原因是進(jìn)水不對(duì)稱造成的。但由于[5]張振偉，鄒志利.沿岸流流速垂向分布的實(shí)驗(yàn)研究.海洋回漩流的產(chǎn)生,可能會(huì)導(dǎo)致的不良影響有:產(chǎn)生死水區(qū)形成泥沙通報(bào),2009,28(2):1-9.淤積，主流產(chǎn)生偏流進(jìn)而又惡化整個(gè)前池流場(chǎng),前池水能能量分[6]練偉航,馬治安,張廣傳等電廠機(jī)組泵房側(cè)向進(jìn)水前池流態(tài)布不均，造成- -定的水力損失.使泵站5臺(tái)泵不能均勻地入流，水力試驗(yàn)研究[].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2007 ,6)115-117,119(4).不利于水泵高效安全的運(yùn)行。由于邊壁處回流流速較大,可能導(dǎo)[7]史海冰長(zhǎng)江引水三期取水泵站前池流態(tài)問(wèn)題的解決方案致?lián)綒獠焕谇俺亟Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)久穩(wěn)定使用。0].城市公用事業(yè),2008,22(4):37-39.(3)流速垂向分布特點(diǎn)!則是由于在引渠與進(jìn)水池相接處，{8]馮建剛,王曉升,佟宏偉等,大型城市供水泵站前池流態(tài)改主流位于底部,故底部流速較大，而上層水流緩慢,有效地降低善措施研究[].給水排水,2010, 36( 11):51-54.了下層流速，主流和周邊流速也沿程進(jìn)行能址交換和綜合使得水流經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行到達(dá)斷面E- -03時(shí).水流流速分布已較作者簡(jiǎn)介:李敏,女,1986年出生,黑龍江人，畢業(yè)于華北水利水在斷面E-01和E-02處均勻，但最大流速仍然出現(xiàn)在前池中軸電學(xué)院水利系工程管理專業(yè)，目前就讀于太原理工大學(xué)水利科線上,兩側(cè)流速最小，流速分布還是不平穩(wěn),前池結(jié)構(gòu)有待進(jìn)行學(xué)與工程學(xué)院,09級(jí)研究生。(編輯:何曉轉(zhuǎn))一6-科學(xué)之友Friend of Science Amateurs2012年01月論電氣誤操作的原因及防范措施陳麗麗(華電能源牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江牡丹江157015)摘要:電氣運(yùn)行人員在倒閘操作或停、送電操作及異常處理時(shí),很容易發(fā)生誤操作。誤操作產(chǎn)生的后果,輕則損壞設(shè)備,重則發(fā)生人員傷亡事故，為此,電業(yè)工人從實(shí)踐中總結(jié)出很多防止誤操作的組織措施、技術(shù)措施，但誤操作仍時(shí)有發(fā)生。所以只有剖析出導(dǎo)致誤操作的病因,對(duì)癥下藥,才能徹底防止誤操作。關(guān)鍵詞:誤操作;防 范措施;組織措施;技術(shù)措施中圖分類號(hào): TM764.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào):1000- -8136( 2012 )02- -00-02主值班員當(dāng)發(fā)現(xiàn)“低電壓保護(hù)直流消失”光字牌亮?xí)r,由于缺乏專1電氣誤操作的發(fā) 生原因業(yè)理論知識(shí)和對(duì)光字牌啟動(dòng)原理不清,誤認(rèn)為低電壓保護(hù)直流保1.1管理有漏洞險(xiǎn)熔漸.在分不清PT二次保險(xiǎn)和低電壓保護(hù)直流保險(xiǎn)時(shí).只斷開(kāi)(1 )技術(shù)規(guī)程不完善,有可能導(dǎo)致誤操作。各種技術(shù)規(guī)程是了低電壓保護(hù)聯(lián)片LP,就認(rèn)為斷開(kāi)了低電壓保護(hù)回路(只斷開(kāi)電電氣運(yùn)行人員操作的依據(jù)和指導(dǎo),目前,設(shè)備更新較多.且更新機(jī)的低電壓切除回路),在拔PT二次保險(xiǎn)時(shí),造成了380 VII段速度很快，如果規(guī)程不能及時(shí)修編的話.很難保證對(duì)運(yùn)行操作的工作分支發(fā)生低壓切除。指導(dǎo)作用最終導(dǎo)致誤操作的發(fā)生。(2)值班員對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)不清也是發(fā)生誤操作的常見(jiàn)原因。(2)設(shè)備標(biāo)識(shí)不清,最易發(fā)生誤操作.設(shè)備變更或改造后,應(yīng)熟悉設(shè)備和系統(tǒng)及系統(tǒng)運(yùn)行方式，是運(yùn)行人員進(jìn)行操作和處理異立即對(duì)其電源進(jìn)行重新標(biāo)識(shí)，否則將發(fā)生誤操作。例如,本廠#4常的基礎(chǔ)， 否則必將發(fā)生誤操作。操作人員對(duì)操作項(xiàng)目設(shè)備和方爐動(dòng)力盤更新后,電源標(biāo)識(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，造成在進(jìn)行#4爐#1麝煤式掌握不清,填寫錯(cuò)誤操作票，必將導(dǎo)致誤操作。例如, 1992年本機(jī)油泵停電時(shí),錯(cuò)拉#4爐#2磨煤機(jī)油泵,致使#4爐#2磨煤機(jī)廠發(fā)生的帶接地刀合開(kāi)關(guān)的惡性事故,就是操作人員對(duì)接線方式跳閘,#4爐#2制粉系統(tǒng)被迫停止運(yùn)行。不清,以為線路側(cè)丁接地刀閘在合位,并不影響送電,結(jié)果造成帶(3 )執(zhí)行規(guī)章制度不嚴(yán),必然要發(fā)生誤操作。電業(yè)工人經(jīng)過(guò)接地刀合開(kāi)關(guān)的惡性事故。多年的工作經(jīng)驗(yàn)和事故教訓(xùn)，總結(jié)出許多行之有效的規(guī)章制度，1.3操作人員自身因素影響誤操作如“四關(guān)、四對(duì)照”制度、操作監(jiān)護(hù)制度等,但多數(shù)值班員在實(shí)際(1)值班員工作態(tài)度不端正，工作責(zé)任心差精神不集中,操操作中，常常不能認(rèn)真執(zhí)行已定的規(guī)章制度，致使誤操作的發(fā)作時(shí)不認(rèn)真 不細(xì)心也是發(fā)生誤操作的主要原因。例如,現(xiàn)在股票生。例如,筆者在剛當(dāng)監(jiān)護(hù)人時(shí).領(lǐng)著另外一名操作員去執(zhí)行#2妙的正旺,加上運(yùn)行人員比較富有,余錢較多.空閑時(shí)間又比較充爐引送、排、磨電機(jī)大修后送電試轉(zhuǎn)操作,為了節(jié)省時(shí)間,決定足.大多數(shù)人都在炒股.不但下班時(shí)去股市.當(dāng)班時(shí)也是時(shí)刻利用兩人一起操作.由另外一名操作員送#爐#1引、送、排、磨電手機(jī).尋呼機(jī)、電話等現(xiàn)代通訊設(shè)施關(guān)心著股市動(dòng)態(tài),甚至操作機(jī),筆者自己送#2爐#2引.送排磨電機(jī)。當(dāng)筆者操作完成后，時(shí)，也想著自己的股票啥時(shí)解套,精力不能完全放在工作上,另外轉(zhuǎn)身發(fā)現(xiàn)另外一名操作員正在鎖#3給水泵的小車開(kāi)關(guān)柜門(他還有很多人迷戀上網(wǎng)，這些都是導(dǎo)致誤操作的潛在因素。把正在檢修狀態(tài)的#3給水泵電機(jī)也給送電了),筆者立即讓其(2)操作.人員身體不適.內(nèi)心不愉快,思想紊亂,情緒波動(dòng),不把#3給水泵電機(jī)的小車開(kāi)關(guān)拉至檢修位置,這種情況的發(fā)生正能專心工作,也是發(fā)生誤操作的主要原因。例如，運(yùn)行人員生病，是由于失去監(jiān)護(hù)操作所導(dǎo)致的。精神恍惚;運(yùn)行人員和家人或同事發(fā)生口角導(dǎo)致情緒異常;未休1.2 培訓(xùn)不到位,運(yùn)行人員技術(shù)素質(zhì)較差息好.夜間身體疲倦等也常會(huì)發(fā)生誤操作。(1)技術(shù)水平不過(guò)硬是導(dǎo)致誤操作的直接原因。例如本廠一1.4 操作任務(wù)安排不合理,也是導(dǎo)致誤操作的原因之一The Circulating water pump house Forebay’s Hydraulic performanceExperimental Studyui Min,Fan LjuanAbstract: The quality of flow pattem in the forebay of Pumping station will have 8 big afct to the Pumping station of lasting and Bafe operation.Through adopting the physical model leet method and analyzing the large amounts of the measured data, obtain the Horizontal and longiudinal'svelocity distribution characteristics of the pumping station pool.Analysis the reasons of leading to the phenomenon, Put forward Bome reasonablestructure optimization scheme to the forebay. Ensure the uniformity and stablity of the flow patterms.Key words: Physical moel;flow field of the forebay; flow pattern of the section; structure optimization scheme- 7-