工程边缘

Kehoe Myers和JS Pump携手设计澳大利亚最新机场的供水系统。

Terry Kehoe主任,Kehoe Myers咨询工程师和Jurgen Sprengel,校长,JS泵和流体系统顾问

如何

里斯班西维坎普机场是澳大利亚50年来建造的第一个国际机场。场地面积约839ha,位于丘陵地带,海拔约90m。这就形成了一个具有挑战性的压力分布范围,同时符合城镇供水设计指南。更深供水网络的水流量限制在60L/s,而城镇供水系统的最大需求量为163L/s,这进一步加剧了挑战。

机场包括Wellcamp Business Park(WBP),其中包括不同规模的工业区拨款,分布在机场周围,如图1所示。最终的场地开发将包括一个机场,主要用于WBP区域的工业用途。

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图1。地点地图

供水系统的水源将是当地城镇供水网络。它将在两个相邻的分配区之间提供共用的取水口,并在服务分支处提供消防栓。供水系统将遵循Wellcamp区内的道路地役权,并将形成环状干线。是可能的,在部件出现故障时,为客户提供持续供应。

目前的系统包括一条连接干线和机场航站楼的单一总水管,该航站楼位于下游约4.2公里处。将网站转换为最终开发是一个持续的过程。最终的现场开发将包括现场储水和备用供水选项,以实现城镇供水的最大灵活性和可靠性。

为了商业园区和Wellcamp机场的最终开发,预计以下用水率:

  • 平均日需量:41.3l/s
  • 高峰日需求量:70.2l/s
  • 高峰小时需求量:133.4L/s

除上述需求数字外,30L/s的消防需求也适用于4小时的名义持续时间。因此,关键设计目标是:

  • 尽可能实现重力供水,,
  • 确保现场储水量足以在满足高峰日和高峰小时需求的情况下管理消防事件,,
  • 在储水室提供足够的冗余度,以使任何供水源停止使用,,
  • 确保压力分布保持在可接受的范围内,和
  • 纳入现有系统的现有水基础设施。

在最终设计中,在可能的情况下,供水管道被布置成环状总布置。两个独立的储水池将提供完全冗余的供水,并将形成系统压力和流量的主要来源。容量为1200 kL的二级水库将位于高于主水库的位置,并将为开发区的高架部分供水。它还将提供到主水库的完整备份。

主水库的网络供应通过一条连接到进线干管的DN200支线进行。由于二级水库的海拔较高,需要两个输送泵来提供必要的提升,在系统需求较高的时候,主干管可能无法实现。如果主水库停止运行,则来自两个输送泵的给水,二级水库能维持足够的供水。如果二级水库停止使用,输送泵将使主水库也能服务于开发区的高架部分。

水力模型开发

在Flomaster中创建了一个包含最终开发的水力模型,以便在整个模型设计中达到正确的比例。通过削减最终开发模型,建立了当前的开发模型。创建了特定的子模型,以便为每个建模场景启用特定于案例的脚本。采用稳态模拟方法建立了供水系统的流量和压力分布。

低洼地区的海拔变化和随后的高压要求供水系统分为6个独立的供水区。为了使压力保持在可接受的范围内,低洼地区的区域受到减压阀(PRV)的保护。也,主干道的备用供应点也受到了PRV的保护。

在其他区域以高峰小时流量运行的情况下,对每个供应区域进行消防测试。以保守的方式,假设火灾地点位于该区域最不利的位置,比如最高海拔,从而导致最低的供应压力。

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图2。典型减压阀(PRV)布置

消防模拟

需要对消防泵启动和关闭进行瞬态模拟。这是为了确认泵的供应压力不会因过度空化而导致泵吸入损失。消防泵建模需要约0.1s的短时间步进,以便跟踪部件的瞬态运行。模拟运行250秒。

消防泵配有吸入阀,排放管道和变速控制器。吸入阀被启动以模拟真实的泵启动。

消防泵启动和停止事件的模拟如图3所示。该图说明了来自不同流量路径(C9和C18)的动态流量以及它们如何影响消防泵流量(C20)。

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图3。典型消防泵布置

图5所示为较深城镇供水系统(节点49和86)和消防泵吸入口(节点91)关键位置处的动态压力响应。它确认泵启动时的向下喘振控制在可接受的范围内。

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图4。消防泵区流量
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图5。系统压力响应

储罐容量模拟

需要进行瞬态模拟,以模拟极端放水情况下的水库水位行为。水库水位建模允许最长10秒的时间步进,必须运行两天(173,000s)提供所需的结果图。

模拟假设最坏的提款情景,其中高峰日需求和高峰小时需求与消防事件一致。设计指南要求消防事件正常运行4小时。其目的是确认主水库的容量足以应对这一极端事件,同时,在TRC干线主水库和二级水库的60L/s补充供应的帮助下,停止运行。

主水库,图6中的阀门和输送泵布置图显示了主水库周围的管道布置。该模型是为高峰日和高峰小时需求下各区域的时间提取而建立的。此外,5区发生了一场消防事件。工作时间结束后,区域性贷款减少到平均日需求的50%。来自补充主水库的干管的供应由液位控制阀控制,其最大流量限制为60L/s。

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图6。主Reservoir阀门和输送泵布置

图7中的结果图显示了主水库的流出和TRC干管的流入。消防事件仅发生在第一天高峰日和高峰小时需求,高峰日和高峰小时需求也发生在第二天。

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图7。两天内主要水库进出口

主水库有效水位范围从0.3m延伸至5.3m。当水位达到5.3m时,入口控制阀将流入和流出相匹配,从而保持液位稳定。在消防事件期间迅速撤退后,工作时间过后,水位恢复得足够快,有足够的存储容量,可在第二天进行另一次消防活动(如果需要)。

Flomaster V8软件实现了金宝愽备用网址Wellcamp镇供水系统的完整水力设计,并通过静态和动态模型模拟确认了其运行能力,本项目的所有设计目标均已成功实现。这包括验证低流量和高流量需求情景(消防事件除外)。

在目前的发展中,机场区域(5区)发生的消防事故需要将输入的PRV从500千帕重置为650千帕,以提供足够的供应压力。消防事件结束后,必须将PRV重置为500kpa,否则系统下部的压力会过大。对消防泵运行的建模已证实,当系统在最大流量需求下运行时,有足够的供应压力,以避免主泵损失。它还确认,水库中的水位保持在低水位阈值以上,同时在极端需水量下运行时,从干管补充48小时。

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图8。两天内主水库水位响应
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