前置竖井式贯流泵装置水力设计标准化可行性研究

前置竖井式贯流泵装置具有水力性能优异、结构简单、电机通风散热条件较好、安装检修较方便和投资较少等优点,近10年来已在低扬程泵站得到十分广泛的应用。为保证前置竖井式贯流泵装置水力设计水平和提高泵站建设质量,提出对前置竖井式贯流泵装置水力设计进行标准化研究。分析了前置竖井式贯流泵装置水力设计标准化的有利条件:(1)前置竖井式贯流泵装置进水流道、竖井和出水流道主要控制尺寸相对值的离散性较小;(2)与前置竖井式贯流泵装置配套应用的4种水泵模型主要尺寸相同;(3)基于CFD的低扬程泵装置进、出水流道优化水力设计理论及方法已较为成熟。因此,对前置竖井式贯流泵装置进行水力设计标准化是可行的。     

虹吸式出水贯流泵装置结构特点及对比试验研究

广泛应用于低扬程和特低扬程泵站的贯流泵装置,传统设计基本采用平直管出水的结构型式。针对城市防洪泵站扬程低、年运行时间短、安全性和可靠性要求高的特点,提出了5种新型虹吸式出水流道的贯流泵装置结构型式,它们具有结构简单、断流可靠、安装检修方便、维修和养护成本低等优点。在保持模型泵不变的情况下,采用CFD数值模拟技术,进行了不同结构型式的虹吸式出水贯流泵装置数值分析、优化水力设计和性能预测。根据优化设计结果,在高精度试验台上进行了虹吸出水和直管出水的竖井贯流泵装置模型对比试验。试验结果表明,两种竖井贯流泵装置的水力性能基本接近,平直管出水和虹吸式出水都是合适的低扬程泵站出水流道结构型式;在特低扬程情况下,采用虹吸式出水流道的泵装置结构型式具有更明显的优势。     

贯流泵在城市河道引排水泵站的设计应用

贯流泵具有卧式安装水流顺直贯通的特点,适合大流量低扬程的工况,系统效率高,结构简单。上海市虹口港水系郝桥港、西泗塘泵闸采用中型贯流泵方案取得成功。并结合工程研制了贯流泵新泵型,设计了适应贯流泵的进水流道,开发了泵前后的进出水阀门,还在虹口港泵闸提出了双向流贯流泵方案。     

轴伸贯流泵装置数值模拟及性能分析

基于标准k-ε紊流模型,雷诺时均N-S方程,运用流体计算CFD软件对卧式轴伸贯流泵装置进行三维流动数值模拟及水力性能分析,计算分析了初始方案、改变水泵安装高程和进出水流道各断面尺寸3个方案的装置水力性能。结果表明这3种方案的水力性能变化很小。最后以方案一为基础对不同流量工况进行全工况装置水力性能计算,并分析了不同流量工况下轴伸贯流泵装置的水力性能变化,该研究可为同类型泵装置的优化设计提供参考。     

金湖泵站贯流泵机组水力性能及结构特点分析

金湖泵站在水力设计中应用CFD仿真技术,通过优化灯泡贯流泵装置进、出水流道的型线来减少水力损失,优化设计效果得到了水泵装置模型试验的验证,预测的泵装置性能与试验结果基本一致。灯泡贯流泵机组的支撑结构、叶片调节机构、主轴密封装置、轴承布置等主要设备的结构设计技术先进,保证了灯泡贯流泵机组的安全和可靠运行。金湖泵站在设备招标中采用与国内外生产厂家技术合作的模式,灯泡贯流泵机组的制作、安装非常顺利,机组各项性能指标均达到南水北调东线工程的要求,为类似大型泵站机组选型、结构设计及机械制造提供了参考。     

低扬程双向运行水泵选型研究

以上海杨树浦泵站为例,对立式轴流泵和潜水贯流泵进行了比选,并对推荐的潜水贯流泵进行了装置性能研究。结果表明:S形叶片潜水贯流泵避免了潜水泵整体掉头,装置结构简单,安装容易,流量充足,与采用双向流道的立式轴流泵相比,其土建工程量和费用都较小,易与周围景观配套。S形叶片潜水贯流泵正、反向运行时最高效率差异很小,大大提高了反向运行的水力性能,且能够适应低扬程运行,尤其在土地资源紧张的城市防洪工程中优势更明显。     

湿定子潜水贯流泵装置全流场分析

江西萍乡鹅湖泵站采用了四台叶轮直径2 250mm的湿定子潜水贯流泵,为探究不同叶片安装角度对该泵的性能及内部流动的影响,选用了比转速ns=850的湿定子潜水贯流泵模型泵为研究对象,对不同叶片安装角度和不同流量下的泵装置进行内部全流场分析,并预测其性能.研究结果表明:叶片进口角度从0°变到+4°时,对于湿定子潜水贯流泵装置,稳定运行的工况下的扬程性能曲线上移,效率性能曲线右移,高效区变宽.蝶阀导致小漩涡的产生,影响管内流动;小流量工况下,水流在流经导叶的背面时出现了明显的脱流情况.     

锥齿轮传动贯流式水泵机组研究与应用

盐城市水利局等单位针对淮河入海水道穿堤泵站扬程变幅大、低扬程工况运行时间长的特点,开发研究了锥齿轮传动贯流式水泵机组。该装置运行效率高、结构简单、用电安全、安装维护方便,改变了贯流泵高压电机置于水下的传统结构,提高了用电安全保证率。     

全贯流泵流动特性数值模拟和性能预测

为研究全贯流泵(电机泵)的性能,采用CFD软件对全贯流泵模型装置进行三维流动数值模拟,分析了全贯流泵内部流态和整体性能。结果表明:全贯流泵模型装置在各个工况下前导叶进口流速均匀度均在97%以上、叶轮进口流速均匀度均在91%以上,均匀度足以保证水泵性能。进水喇叭管、前导叶水力损失小,后导叶、出水喇叭管水力损失大。出水喇叭管出口断面流速分布不均匀,流态差。该装置最高效率为69.47%,对应工况流量为290L/s时,扬程为4.855m。在各个工况下,全贯流泵模型装置扬程比对照轴流泵装置扬程小,效率比对照轴流泵装置效率低,消耗的轴功率比对照轴流泵装置消耗的轴功率多。全贯流泵管路短,出水喇叭管出口流速大,扩散不充分,水力损失大,这是全贯流泵装置效率低的主要原因。     

前置竖井式贯流泵装置进出水流道水力设计标准化

借鉴水轮机尾水管水力设计标准化的成功经验, 为使优秀的前置竖井式贯流泵装置在我国低扬程及特低扬程 泵站得到更多更好地应用, 对前置竖井式贯流泵装置流道水力设计标准化进行了较为深入地研究。按满足工程应 用实际需要和分档方案不过于繁多的原则, 在常用值取值范围内对进、出水流道水力设计系列方案进行合理分档; 以竖井宽度和水泵名义平均流速为关键参数, 将进水流道划分为 24 种水力设计标准化方案; 以出水流道出口断面宽度和水泵名义平均流速为关键参数, 将出水流道划分为 17 种水力设计标准化方案; 经优化水力设计计算, 所述进水流道 24 种方案和出水流道 17 种方案的水力性能优异。前置竖井式贯流泵装置流道水力设计标准化研究工作在国内外尚属首次, 对提高低扬程泵站的设计水平具有重要意义。     

双向潜水贯流泵装置内流及水力性能分析

为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能,采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进 行全流道计算,通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角 0°、双侧可调导叶的叶片 调节角 0°且灯泡体位于内河侧时,泵装置在排涝工况时最高效率为 59.29%,引水工况时泵装置最高效率为 58.41%;双向运行各流量工况时,叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好,叶轮出流侧的过流结构内部 流态相对紊乱;在双向运行时,直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于 92%,速度加权平均角均大于 89°, 直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布;在高效工况时,泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出 口;叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参 考价值。     

灯泡贯流泵装置的基本流态分析

为了回答灯泡贯流泵装置中的灯泡体究竟应该前置还是应该后置的问题,应用水泵装置三维湍流数值模拟的方法分别研究了南水北调东线工程某泵站前置灯泡和后置灯泡贯流泵装置两个不同方案的流态,揭示了前置灯泡和后置灯泡贯流泵装置的基本流动属性;数值模拟的结果得到流道模型试验的验证。研究结果表明:前置灯泡贯流泵装置的进、出水流态均匀平顺,水力损失较小;后置灯泡贯流泵装置的进水流态均匀平顺,但出水流道内存在明显的偏流和旋涡流动,水力损失较大;灯泡体前置符合水力学的基本原理,是获得最佳灯泡贯流泵装置水力性能的必要条件之一。     

辐条控制技术对竖井贯流泵马鞍区水力特性影响的数值模拟

基于非定常雷诺时均(URANS)方法,采用曲率修正的SST k-ω湍流模型,对竖井贯流泵内部流场进行非定常计算,研究辐条控制技术对不同工况下竖井贯流泵水力性能以及水泵叶轮进口流场和压力脉动特性的影响。结果表明:在设计工况下,辐条控制技术对竖井贯流泵的水力性能和叶轮进口流场、压力脉动特性的影响不大;在马鞍区工况下,竖井贯流泵叶轮前进水流道的轴向速度降低,速度环量增大,并随着流量减小而产生大范围回旋流,造成进水流道堵塞,引起低频压力脉动幅值增大;辐条控制技术可有效抑制回旋流的强度,提高叶轮入流的均匀度,降低压力脉动幅值,有效改善竖井贯流泵马鞍区工况的水力性能。     

双向运行潜贯泵水流流态分析研究

杨树浦港双向运行泵站选用S形叶片的潜水贯流泵,采用无导叶的结构形式,利用潜水电机的支撑筋板改善水流流态。通过采用CFD数模计算,对水泵装置内部流场水流流态及其规律进行了分析。     

卧式贯流泵故障分析及维修措施

卧式双向竖井贯流泵是一种新型低扬程泵,结构简单,安装维修方便,装置效率高,而且具有双向引水排水功能,可用于地势较低城市的排涝和防汛工作。结合卧式贯流泵的结构特点,分析该类型泵机械、电气方面的常见故障,针对产生响声或振动、流量不足、不出水三种问题提出多种对应的处理措施,并对泵的各机组部件定期检查,保障卧式贯流泵可以在水利工程中安全有效地运行。     

CFD方法在灯泡式贯流泵流量与压差关系预测中的应用

以南水北调东线工程金湖灯泡式贯流泵为例,应用标准k ε紊流模型和SIMPLEC算法对灯泡式贯流泵进水流道模型的水流流场进行CFD数值模拟,得到流量与进水流道上两测压点的压差数据,线性拟合后获得流量与压差的函数关系,与模型试验测得的结果相比两者差异很小,表明用CFD方法预测进水流道中流量与压差的关系精度较高。采用相同的CFD方法对模型放大10.33倍后得到的灯泡式贯流泵进水流道原型流场进行数值模拟,预测灯泡式贯流泵原型流量与压差的函数关系。结果表明,应用CFD方法预测大型灯泡式贯流泵的流量与进水流道上两测压点压差的关系是可行的,为低扬程水泵进水流道中流量与压差函数关系的确定提供了一条新途径。     

南水北调东线工程二级坝泵站选用灯泡贯流泵的论证

本文在32年水文系列资料的基础上,确定了二级坝泵站的主要设计参数,并在此基础上进行了泵型选择的论证。本文通过对立式轴流泵、轴伸式水泵和灯泡贯流泵在泵站装置效率、控制高程与流道长度、土建工程量等方面的比较,认为灯泡贯流泵具有效率高、年运行费用低、工程量少、便于施工等优点,是适用于二级坝泵站的理想泵型。本文通过分析,认为灯泡贯流泵是适合于低扬程泵站的泵型。本文还论证了灯泡贯流泵生产的可行性和运行的可靠性。     

大型齿联灯泡贯流泵的结构设计与研究

大型灯泡贯流泵水力性能良好但结构复杂,根据南水北调东线工程蔺家坝泵站采用的齿轮箱联接减速传动灯泡贯流泵的特点,对其总体布置和支撑结构进行专题设计与研究,确保机组安全、稳定和高效运行。同时,分别对水泵叶片角度调节装置的结构和工作原理、水泵叶片先进的＂V＂型密封技术、迷宫和空气围带相结合的主轴密封技术及机组的支撑轴承进行了探讨,可为其它大型灯泡贯流泵的设计和制造提供参考。     

基于CFD方法的竖井贯流泵装置进出水流道优化设计

运用计算流体动力学方法,基于雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,针对通吕运河水利枢纽工程贯流泵装置特征扬程和设计参数对全流道进行数值模拟,在给定的水位资料和土建控制尺寸范围内,对竖井贯流泵装置进、出水流道进行了CFD分析和水力设计优化。通过对三种不同竖井宽度的进水流道内部流态分析、水力损失计算和泵装置效率预测,优选竖井最大宽度确定为5.4 m,该方案设计工况下进水流道水力损失为0.053 m。通过对三种不同出水流道设计方案内部流态分析、对水泵的效率影响和水力损失计算,上翘角对直管出水流道内部流态、水力损失和泵装置效率产生一定的影响,对比分析采用底部上翘角为3.56°的直管式出水流道具有较优的水力性能,且采用该方案时挡土翼墙高度可减少约1 m。竖井贯流泵装置内流CFD分析与进出水流道优化设计可为同类型泵站的设计提供优化参考。     

灯泡贯流泵装置的优化水力设计

采用CFD理论应用Fluent软件对某低扬程泵站灯泡贯流泵装置进行了三维湍流数值模拟及其优化水力设计,并采用透明流道模型试验验证了该优化设计.研究结果表明:灯泡贯流泵进、出水流道的控制尺寸及过流边界的形线对贯流泵装置的水力性能具有较为明显的影响;借助于三维湍流数值模拟方法可逐步优化其水力性能,且在设计流量下工作时的流道水力损失可控制在较小的范围内.前置灯泡贯流泵装置具有更好的水流条件,其水力 性能优于后置灯泡贯流泵装置.采用数值模拟得到的贯流泵装置流道的内部流态及其水力损失与流道模型试验得到的结果基本一致,表明采用数值模拟方法得到的灯泡贯流泵装置优化水力设计的结果是可信的.