第1章沙漠长距离输水工程关键技术介绍1

1.1国内外长距离输水工程技术现状2

1.1.1长距离输水管道工程的重要性2

1.1.2国内长距离输水管道工程2

1.1.3国外长距离输水管道工程3

1.1.4长距离输水管道水锤问题4

1.2长距离泵站工程设计与优化研究5

1.2.1阿尔及利亚泵站工程设计总结5

1.2.2设计过程管理及教训6

1.2.3“沙漠长距离输水工艺及控制优化技术研究”主要内容7

1.3项目选用的柴油/天然气双燃料引擎9

1.3.1双燃料引擎目前存在的主要问题及发展方向9

1.3.2项目使用的双燃料引擎介绍9

1.4项目使用的大型离心泵10

1.4.1离心泵特点10

1.4.2项目使用的HPDM离心泵介绍11

第2章地质条件与工艺水池设计优化13

2.1概述13

2.2环境与地质条件13

2.2.1气候与气象13

2.2.2地貌与地质14

2.2.3地震15

2.3水池设计优化15

2.3.1设计分析与优化15

2.3.2高架水池支承选型18

2.3.3水池与阀室主体结构设计20

2.3.4屋盖支座20

2.4施工工艺优化20

2.4.1池壁构造20

2.4.2施工缝21

2.4.3裂缝与缺陷21

2.4.4外墙保温22

2.4.5后浇带23

2.5小结23

第3章长距离输水管道稳态水力计算和优化24

3.1概述24

3.2管线设计的基本原则24

3.2.1重力有压输水管道24

3.2.2加压输水管道24

3.2.3设计基本原则24

3.3初步设计情况25

3.4水力设计分析和方案优化25

3.4.1站间管线沿程水头损失25

3.4.2泵站内局部水头损失26

3.4.3校核原初步设计26

3.4.4方案优化27

3.5小结28

第4章长距离输水管道水锤数值计算29

4.1概述29

4.2基本模型29

4.2.1特征线法的基本原理30

4.2.2重力流下管道水锤计算31

4.3ST～SP1长输管线水锤计算33

4.3.1开阀水锤计算34

4.3.2关阀水锤计算35

4.4SP1～SP2长输管线水锤计算36

4.4.1停泵水锤计算37

4.4.2启泵水锤计算42

4.4.3小结45

4.5SP2～SP3长输管线水锤计算45

4.5.1停泵水锤计算46

4.5.2启泵水锤计算52

4.5.3小结53

4.6SP3～SP4长输管线水锤计算54

4.6.1停泵水锤计算54

4.6.2启泵水锤计算63

4.6.3小结66

4.7SP4～SP5长输管线水锤计算67

4.7.1停泵水锤计算67

4.7.2启泵水锤计算75

4.7.3小结77

4.8SP5～SP6长输管线水锤计算77

4.8.1停泵水锤计算78

4.8.2启泵水锤计算84

4.8.3小结87

4.9SP6～RT长输管线水锤计算87

4.9.1停泵水锤计算88

4.9.2启泵水锤计算93

4.9.3小结95

第5章泵站内工艺逻辑控制及工艺参数优化96

5.1泵站内工艺流程96

5.1.1泵的启闭过程及阀门加载工艺控制97

5.1.2泵运行方式101

5.2泵站内主要阀门的控制101

5.2.1Monovar阀门104

5.2.2PCV阀门105

5.2.3止回阀106

5.2.4水锤防护设备110

5.3小结111

第6章长距离输水泵站内控制参数模拟及优化研究112

6.1引擎泵组变速特性112

6.1.1引擎泵组变速调节112

6.1.2引擎泵组启动特性114

6.2SP1～SP6引擎泵组控制参数匹配关系116

6.2.1引擎泵组联轴器扭矩传感器的原理116

6.2.2泵站内引擎泵组各参数匹配关系118

6.3引擎泵组泵轴过载振动有限元分析121

6.3.1泵轴偏心振动有限元分析121

6.3.2平行不对中泵轴动力学分析125

6.4小结127

第7章泵站间联运控制技术研究128

7.1蓄水池液位高低与泵参数的优化控制128

7.1.1PID控制系统工作原理128

7.1.2水池液位高度与泵参数的优化控制130

7.2水池液位高度对泵进出口压力的影响134

7.3泵-管道系统参数的控制研究134

7.4小结137

第8章沙漠长距离输水管线材质及焊接工艺适应性研究138

8.1管道管材腐蚀适应性研究138

8.2不锈钢管的腐蚀现象140

8.3焊接工艺适应性研究141

8.3.1焊接材料的选择142

8.3.2焊接方法的选择143

8.3.3焊前准备144

8.3.4焊接工艺参数的选择144

8.3.5奥氏体不锈钢的焊后处理146

8.4水质分析及材质耐腐蚀性146

8.4.1水的腐蚀因子146

8.4.2现场水质分析147

8.4.3奥氏体不锈钢耐腐蚀机理分析148

8.4.4奥氏体不锈钢的腐蚀类型149

8.4.5奥氏体不锈钢腐蚀原因及影响腐蚀因素分析151

8.5管材腐蚀旋转挂片实验153

8.5.1仪器153

8.5.2试验条件154

8.5.3试验步骤156

8.5.4结果分析156

8.6管线材质焊缝腐蚀性电镜微观分析158

8.6.1光学金相分析158

8.6.2扫描电镜腐蚀表面分析159

8.6.3能谱分析160

8.6.4腐蚀处理建议163

附录A符号和缩略词说明165

附录B课题组发表的技术论文166

致谢1672100433B

本书以中国石油工程建设公司通过国际公开招标而获得的阿尔及利亚多级输水泵站工程项目为基础，全面、详细地介绍了长距离输水工程的一些关键技术，内容涵盖地质条件与工艺水池设计优化、长距离输水管道稳态水力计算和水锤数值计算、泵站内工艺逻辑控制与参数优化、泵站内参数模拟及优化、泵站间联运控制，以及管线材质及焊接工艺适应性研究等。全书汇总了“沙漠长距离输水工艺及控制优化技术研究”课题的研究成果，可以为沙漠、岩石、丘陵等具有类似气候地质条件地区的油气水输送管道工程及油气水混输管道工程设计提供参考。

泵站节能改造的主要途径是，通过综合技术措施，对抽水装置和配套工程等进行优化，使得多年平均泵站效率达到最高。对于计划兴建的泵站，应按项目要求，做好可行性论证,根据建站条件,对站型结构、主机组选型、管道系统及进出水建筑物进行优化设计，使泵站建成后，既能充分满足灌溉排水要求，又能达到多年平均运行效率最高。对于旧站改造，首先应对泵站进行测试,找出低效、高耗的原因,采用综合技术措施进行改造，主要技术措施有五种。

①提高主泵运行效率：首先用泵站多年平均净扬程复核原泵选型，并用泵站最高与最低净扬程进行校核，再根据改造要求，确定对主泵进行调节、改造或更新。对于选型不当的离心泵或蜗壳式混流泵，若其基本性能尚好，可采用变速、变径调节，更换叶轮或更新主泵。对于可调叶片的轴流泵和导叶式混流泵，可采用变角、变速调节，或根据情况改造导叶、叶片或叶轮。通过上述措施使主泵达到多年平均运行效率最高。

②提高电动机运行效率：在节能改造中，应尽量使与主泵配套的电动机经常处于满负荷运行，一般应使负荷率β≥0.7，即电机的负荷P应等于或大于主泵在多年平均净扬程情况下运行的轴功率P2，乘以备用系数K，亦即P=KP2(K=1.05～1.25)。若电动机负荷率β<0.5时，由于其长期轻载运行，效率低,能耗高，运行费用大,应按主机组优化配套的要求,调整使用或更换。

③减小管（流）道水力损失：管（流）道水力损失是影响泵站效率的又一重要因素。在节能改造中，应注意选择管（流）道经济管径，缩短管长，减少弯管，选用阻力系数小的管件，正确安装，使管（流）道、主泵及管件形成最优配合。实践证明，经优化配套的管路效率比原管道提高15%～20%，甚至更多。

④减小进出水池水头损失：泵站进出水池水位和流态的变化，将直接增加泵站能量损失。因此,在节能改造时,应合理确定泵站前池、进出水池的结构尺寸，改善主泵吸水性能，防止池内产生旋涡、回流，减小水流通过拦污栅的水头损失。

⑤提高科学管理水平：加强技术管理，使泵站机电设备和配套工程经常处于完好的技术状态。在排灌作业时，应从泵站工程系统的全局出发，合理确定机组的开机台数与顺序，进行枢纽与灌排区渠系及其建筑物优化调度，以达到经济运行，提高泵站效率的目的。

内容简介

本书是日本农林水产省制订的对泵站工程建设有普遍的指导作用的一项标准，它系统地规定了水泵、动力机及其配套设备的选型、配套原则、方法及技术要求，并提供了大量的经试验验证的数据和图表；它系统地对泵站规划、设计、施工、管理等重要技术阶段，做了较全面的技术规定，特别是对泵站进、出水池的设计，提供了许多可以借鉴的试验数据和工程经验。该标准内容充实、全面，尤其适用于中小型泵站建设。2100433B