[发明专利]一种提前判断水电站进水球阀泄漏导致管道自激振荡的方法

说明书

本发明涉及的一种提前判断水电站进水球阀泄漏导致管道自激振荡的方法，本发明首先对水电站进水球阀进行数值模拟仿真，模拟水电站进水球阀在有微小漏水时，20s内密封上游侧压力脉动变化；同时通过压力脉动传感器时刻监视现实球阀密封上游侧压力脉动值，并将实测值与仿真模拟得到的球阀泄漏时密封上游侧压力脉动值进行对比，若发现20s内实测压力值与模拟值保持同样振荡趋势与幅值变化趋势，出现压力脉动快速振荡扩大的波形，则表明水电站进水球阀已经产生泄漏并导致了管道自激振荡，应尽快采取相应措施，以免使得自激振荡扩大，产生破坏性结果。本发明方法简单，操作智能，在监测水电站进水球阀泄漏和管道自激振荡上有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于工程施工技术领域，特别是涉及一种提前判断水电站进水球阀泄漏导致管道自激振荡的领域。

背景技术

在工程项目中，压力引水管道中的水力振动，其发生原因在于管道下端所安装的球阀密封无法正常工作，类似于在管道中安装了具有弹性阻尼作用的阀体，由于水压变化而产生间歇的动作，由此引起管道内的水压振荡。若这一振荡频率与管道系统的主振频率或某个谐振频率相近，则引水系统管道内发生大范围共振。考虑到共振能量来自于水压变化自身，这种共振现象一旦开始就会经久不息。在这种情况下,管系统形成一个驻波，压力节点在水库水面，压力始发点在球阀处，振荡的全振幅在理论上可达到正常水压两倍。因此，如何在自激振荡发生之初，尽快发现并采取相应措施防止自激振荡压力进一步扩大显得尤为重要。

中国专利ZL.201721223477.1中涉及一种球阀泄漏检测装置，体积小，且能够有较长的使用期限，但其对球阀结构要求苛刻单一，只能检测单一的球阀类型，且不能判断是否会导致管道自激振荡。中国专利ZL.95241521.6中涉及一种球阀泄漏自动监测器，该装置能够自动报警，且能够针对各种类型球阀。但是其仍然无法判断是否会导致管道自激振荡。

综上所述，国内急需一种结构简单、操作方便且能提前判断球阀是否漏水以及是否导致管道自激振荡的设备及方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足而提供一种提前判断水电站进水球阀泄漏导致管道自激振荡的方法，

一种提前判断水电站进水球阀泄漏导致管道自激振荡的方法，其特征在于首先通过对水电站进水球阀进行数值模拟仿真试验，模拟水电站进水球阀在有微小漏水时，设定时间长度内密封上游侧压力脉动变化，水电站进水球阀数值模拟仿真试验步骤如下：

步骤1：模型建立：根据球阀结构图建立球阀及上下游管道三维模型；球阀关闭状态下，将球阀三维模型密封处留有微小间隙；所述微小间隙一般比球阀密封间隙大2mm以上，并接近2mm；

步骤2：网格划分：将步骤1中建立的三维模型，导入网格划分软件ICEM中进行结构化网格划分，生成计算流体软件fluent可以使用的mesh文件；

步骤3：数值计算：将步骤2中的mesh文件导入计算流体软件fluent中后，(1)定义边界条件，上游进口管道为正常水压进口，下游为自由出流；(2)选定算例所需湍流模型为大涡模拟；(3)设置水电站进水球阀密封上游侧监视点，监视其压力脉动值，其中监视点数量不少于2个，两个监视点互为备用；(4)设置时间步长和球阀过流时间，时间步长优选小于机组旋转周期的1/2；

步骤4：结果分析：对过流时间内，水电站进水球阀密封上游侧的监视点压力脉动值进行记录，同时绘制成曲线，作为水电站进水球阀有微小渗漏时的报警参考曲线值。

对现实水电站进水球阀密封的上游侧设置压力脉动传感器，通过压力脉动传感器时刻监视现实进水球阀密封上游侧压力脉动值，并将现实球阀密封上游侧压力脉动值与步骤(4)得到的报警参考曲线值对比，若发现对比时间段内现实球阀密封上游侧压力脉动值与报警参考曲线值保持同样振荡趋势与幅值变化趋势，出现压力脉动快速振荡扩大的波形，则表明水电站进水球阀已经产生泄漏并导致了管道自激振荡，应尽快采取相应措施，以免使得自激振荡扩大，产生破坏性结果。