扬州大学水利科学与工程学院 智慧水利和数字孪生技术研究与应用系列报道(一)

成立教授团队参与的《基于数字孪生技术的皂河泵站水力稳定性研究》项目获批江苏省水利科技项目

本项目基于数字孪生技术,针对皂河泵站运行水力稳定性关键技术难题,通过对皂河泵站进出水流道、叶轮室、蜗壳、导叶等关键部位布置水力脉动、噪声等传感器,进行水压力脉动、流致噪声的频谱分析,分析皂河泵站水力稳定性关键影响因素,采集各个不同扬程流量工况、不同叶片角度、不同机组运行方式下的现场数据,同时运用三维流体计算软件计算出内部流动特性与声场特征,通过搭建数字孪生平台,实现泵站物理实体水力特性与虚拟空间中流速、压力、噪声等要素的相互映射、实时交互、高效协同构建皂河泵站水力稳定性智慧评价体系,提出相应的控制措施,从而实现泵站安全运行水力评价的准确性和控制措施的适应性,更加直观、全面地反映皂河泵站运行调度过程中机组水力稳定性状况,为提升泵站水力稳定性提供数据技术支持。通过皂河泵站水力稳定性数字孪生平台构建及应用,可为我省大型泵站安全高效运行提供技术支撑,对于南水北调高质量发展具有重要意义。

本项目的创新点是:在现有皂河泵站的建模仿真和水力在线监测技术的基础上,通过集成泵站水力参数状态感知、智能互联、智能分析等技术,构建虚实结合的皂河泵站水力稳定性数字孪生构架,编制相应平台,提供更加丰富和真实的数字孪生大型泵站水力稳定性模型,服务于南水北调东线工程大型泵站高效稳定运行。

借助数字孪生技术,对数字孪生和泵站工程运行管理进行理论融合分析,构建大型泵站工程水力稳定性数字孪生系统,能够增强泵站工程的水力参数信息全面感知能力、深度分析能力、科学决策能力和精准执行能力,大幅提高大型泵站工程高效安全运行管理水平。本项目研究成果可推广到江苏大中型泵站和跨流域调水工程中,将发挥巨大示范作用。