本发明专利技术公开了大型低扬程泵装置能量性能推算方法，属于水利工程泵站技术领域。该方法的主要特征是：将泵装置效率拆分为泵体效率和流道效率两个部分；根据国家指定检测机构发布的常用水泵模型水力性能资料，计算所述水泵模型中不同工况时的进、出水管道水头损失和泵体效率；流道效率根据拟应用本发明专利技术的泵装置在不同工况时的进、出水流道水头损失进行计算得到；为准确计算所述水泵模型中出水管道和所述泵装置中出水流道的水头损失，在其进口计入泵体出口水流所具有的旋转角速度。本发明专利技术提供的推算方法简单方便，可在泵站设计阶段适时、准确地推算泵装置能量性能，用于检验泵装置的选型设计是否满足要求，并为泵站设备招标提供科学合理的技术指标。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利工程栗站
，具体涉及大型低扬程栗装置能量性能推算方 法，主要用于大型低扬程栗站设计阶段的栗装置能量性能推算，以检验泵装置的选型设计 是否满足要求，并为泵站的设备招标提供科学合理的技术指标。
技术介绍
大型低扬程泵站广泛应用于水资源调配、农业灌排、水环境改善和城市抗洪排涝 等重要领域。大型低扬程泵站的工作主体是泵装置，其由水泵叶轮、导叶体和进水流道、出 水流道组成。泵装置效率是大型低扬程泵装置能量性能的主要考核内容，大型低扬程泵站 在设备招标时需提出泵装置效率指标，以保证所采购的大型泵装置满足要求。现有低扬程 泵装置效率指标的提出一般采用模型试验的方法，按标准模型叶轮直径尺寸，将泵装置按 比例缩小制作成一定大小的模型装置，在专用试验台上进行泵装置模型试验，测试泵装置 模型的能量性能，由于这种方法具有周期长、费用高的缺点，因此常会影响到泵装置设计质 量和泵站工程的建设进度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述方法的缺陷，充分利用国家指定检测机构公布的常用 低扬程水泵模型的水力性能资料，提供大型低扬程栗装置能量性能的推算方法，用于大型 低扬程泵站设计阶段泵装置能量性能的推算，以检验栗装置的选型设计是否满足要求，并 为栗站的设备招标提供科学合理的技术指标。应用本专利技术方法推算大型低扬程杲装置能 量性能的特征是：将栗装置效率拆分为栗体效率和流道效率两个部分；栗体效率根据水泵 模型水力性能数据及其不同工况时的进、出水管道水头损失进行计算；流道效率根据泵装 置不同工况时的进、出水流道水头损失进行计算；为准确计算出水管道、出水流道的水头损 失，在其进口计入栗体出口水流所具有的旋转角速度；本专利技术提供的推算方法简单方便，可 在泵站设计阶段适时、准确地推算泵装置能量性能，对保证泵装置选型设计质量和泵站工 程建设进度具有十分重要意义。 为实现本专利技术的目的，采用如下技术方案： (1)在所述国家指定检测机构对水泵模型水力性能进行测试的装置中，水栗模型 由杲体和管道组成；本专利技术将水栗模型效率拆分为泵体效率和管道效率；所述栗体由水栗 叶轮和水泵导叶体组成，所述管道包括进水管道和出水管道，进水管道由进水直管和进水 锥管组成，出水管道由出水弯管和出水直管组成； (2)大型低扬程泵装置由所述泵体和根据各个泵站具体情况专门设计的流道组 成，本专利技术将泵装置效率拆分为泵体效率和流道效率；所述流道包括进水流道和出水流 道； (3)检测常用低扬程水栗模型导叶体出口水流所具有的旋转平均角速度，将检测 结果保存备用，为计算所述水栗模型中出水管道水头损失和拟应用本专利技术的低扬程泵装置 4 CN 104696234 A 说明书 2/11 页 中出水流道水头损失作准备； (4)根据所述检测机构公布的常用低扬程水栗模型水力性能数据，采用CFD数值 计算方法，针对所述水栗模型水力性能测试装置中的水泵模型，依次逐个叶轮叶片安放角 度、逐个工况点计算其进水管道和出水管道的水头损失，据此计算其相应工况点的管道效 率，并进一步算出该工况点的泵体效率； (5)采用CFD数值计算方法，对拟应用本专利技术的低扬程泵装置依次逐个叶轮叶片 安放角度、逐个工况点计算其进水流道和出水流道的水头损失，据此计算其相应工况点的 流道效率； (6)根据所述计算得到的泵体效率和流道效率，依次逐个叶轮叶片安放角度、逐个 工况点计算所述栗装置效率； (7)根据计算结果，逐个叶轮叶片安放角度绘制所述低扬程泵装置的能量性能曲 线。 本专利技术的目的是这样实现的： (1)在所述水栗模型水力性能测试装置中，水栗模型由栗体和管道组成；所述泵 体由水泵叶轮和水泵导叶体组成，所述管道包括进水管道和出水管道；所述进水管道由进 水直管和进水锥管组成，所述出水管道由出水弯管和出水直管组成；水泵模型效率等于泵 体效率乘以管道效率；所述进水直管的作用是引导水流均匀流入进水锥管，所述进水锥管 的作用是使水流均匀收缩后进入叶轮；所述叶轮的作用是通过其高速旋转将能量传递给水 流，所述导叶体的作用是对水流旋转的方向进行调整；所述出水弯管的作用是便于栗轴穿 出，所述出水直管的作用是对从弯管流出的水流作进一步调整； (2)大型低扬程泵装置由所述泵体和流道组成，所述流道根据各个泵站的具体情 况进行专门设计，包括进水流道和出水流道；泵装置效率等于泵体效率乘以流道效率；进 水流道的作用是使从进水池流入泵体叶轮进口的水流均匀地转向和收缩；所述叶轮的作用 是通过其高速旋转将能量传递给水流，所述导叶体的作用是对水流旋转的方向进行调整； 所述出水流道的作用是使水流进行有序地转向和扩散、回收水流动能； (3)在所述水泵模型水力性能测试装置中，由于水泵模型的导叶体出口水流具有 旋转角速度，水泵模型的出水管道进口与所述导叶体出口连接，所以在采用CFD数值计算 方法对所述出水管道进行水头损失计算时，需在其进口设置水流旋转平均角速度的边界条 件；由于所述导叶体出口水流具有旋转角速度，所述低扬程泵装置的出水流道进口与所述 导叶体出口连接，所以在采用CFD数值计算方法对所述出水流道进行水头损失计算时，同 样需在其进口设置水流旋转平均角速度的边界条件； 为准备好所述出水管道水头损失计算和所述出水流道水头损失计算所需的边界 条件，对所述常用低扬程水泵模型导叶体出口水流所具有的旋转平均角速度逐一进行检 测，并将检测结果保存备用；为此，设计了专用的水泵模型导叶体出口水流平均角速度检 测装置，其由泵体模型、平均角速度检测仪、出水池、闸阀、辅助泵和流量计通过管道连接组 成；所述平均角速度检测仪安装在紧靠水泵导叶体出口的管道中，用于测量水泵导叶体出 口水流的平均角速度；所述平均角速度检测仪由轮毂、轴和叶片组成；所述轮毂直径与所 述导叶体出口断面处的轮毂直径相同；所述叶片沿轮毂圆周方向均匀布置，叶片边缘至管 道内壁的间隙不大于2_，其长度为90mm ;在所述导叶体出口旋转水流的作用下，所述平均 5 CN 104696234 A 说明书 3/11 页 角速度检测仪的叶片随同水流作旋转运动；在其中1个叶片的侧面贴有金属反光片，在管 道上相应位置设置光电传感器，其头部与所述管道的内壁齐平；在测试中，所述光电传感器 发出光束，叶片每旋转一圈，叶片上的反光片对该光束反光1次，光电传感器接收1次光脉 冲信号；所述光脉冲信号由电缆传输到计数器，根据计数器单位时间内记录的光脉冲个数 即可得到所述叶片单位时间的旋转圈数Π ，根据旋转圈数η即可计算所述导叶体出口水流 的旋转平均角速度； 所述闸阀为蝶阀，用于调节所述泵体模型的工况；所述辅助泵为管道泵，用于帮助 所述泵体模型克服管道阻力；所述流量计为电磁流量计，用于测量通过所述泵体模型的流 量； (4)根据所述公布的常用低扬程水泵模型的水力性能数据，在所述水泵模型水力 性能测试装置中，对水泵模型的泵体效率进行推算，其步骤包括： ①采用CFD数值计算方法，对所述水泵模型依次逐个叶片安放角度、逐个工况点 计算其进水管道和出水管道的水头损失；在计算所述出水管道水头损失时，根据第（3)步 骤的检测结果给出其进口边界条件所需的水流旋转平均角速度； ②根据第①步计算所得水泵模型进、出水管道的水头损失，依次逐个叶片安放角本文档来自技高网...
【技术保护点】
大型低扬程泵装置能量性能推算方法，其特征是，包括以下步骤：(1)在国家指定检测机构对水泵模型水力性能进行测试的装置中，水泵模型由泵体和管道组成；将水泵模型效率拆分为泵体效率和管道效率；所述泵体包括水泵叶轮和水泵导叶体，所述管道包括进水管道和出水管道，进水管道由进水直管和进水锥管组成，出水管道由出水弯管和出水直管组成；(2)大型低扬程泵装置由所述泵体和根据各个泵站具体情况专门设计的流道组成，将泵装置效率拆分为泵体效率和流道效率；所述流道包括进水流道和出水流道；(3)检测常用低扬程水泵模型导叶体出口水流所具有的旋转平均角速度，将检测结果保存备用；(4)根据所述检测机构公布的常用低扬程水泵模型水力性能数据，采用CFD数值计算方法，针对所述水泵模型水力性能测试装置中的水泵模型，依次逐个叶轮叶片安放角度、逐个工况点计算其进水管道和出水管道的水头损失，据此计算其相应工况点的泵体扬程和管道效率，并进一步算出该工况点的泵体效率；(5)根据所述检测机构公布的常用低扬程水泵模型水力性能数据，采用CFD数值计算方法，对所述低扬程泵装置依次逐个叶轮叶片安放角度、逐个工况点计算其进水流道和出水流道的水头损失，据此计算其相应工况点的流道效率；(6)根据所述计算得到的泵体效率和流道效率，依次逐个叶轮叶片安放角度、逐个工况点计算所述泵装置效率；(7)根据计算结果，逐个叶轮叶片安放角度绘制所述低扬程泵装置的能量性能曲线。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆林广，陆伟刚，徐磊，蒋涛，徐波，练远洋，施克鑫，王海，李亚楠，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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