本发明专利技术公开了基于叶轮名义平均流速的低扬水泵选型方法，用于低扬程泵装置的水泵选型，并可使较低比转速的高性能轴流泵及贯流泵能更好、更多地适用于低扬程泵装置，全面地提高其水力性能，属于水利工程泵站技术领域。其特征是：引入叶轮名义平均流速的概念；突破传统低扬程泵装置水泵选型方法中扬程与比转速的对应关系，以调控叶轮名义平均流速为基点进行低扬程泵装置的水泵选型；通过适当加大水泵叶轮直径及降低水泵转速，降低水泵高效区的扬程和临界空化余量、减少流道水头损失，全面提高低扬程泵装置的水力性能。本发明专利技术提供的低扬程水泵选型方法能显著提高大型低扬程泵装置的水力性能，对保证低扬程泵站的稳定和高效运行具有十分重要的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利工程泵站
，具体涉及基于叶轮名义平均流速的低扬程泵 装置水泵选型方法，用于大中型低扬程泵站的水泵选型，并可使较低比转速的高性能水泵 能更好、更多地适用于低扬程泵装置，实现最大限度地提高低扬程泵站水力性能的目标。
技术介绍
大中型低扬程泵站广泛应用于水资源配置、农业排灌、水环境治理和城市排涝等 许多对我国社会、经济发展具有重大影响的领域。轴流泵及导叶式混流泵是低扬程泵装置 的核心，其选型对低扬程泵站的高效和稳定运行具有决定性影响。传统的低扬程泵装置水 泵选型一般按水泵的nD值（n为水泵每分钟的转数，D为以m计的水泵叶轮直径）为435的 准则进行。在过去较长的时期内，泵装置设计扬程与所选水泵的比转速之间因此形成了一 个大致对应的关系（表1)，水泵选型方法较多地受此对应关系的影响。从已开发应用的低 扬程泵的水力性能看，较低比转速水泵的水力性能更为优异，低于3m扬程的泵站按现有方 法难以选到令人满意的水泵模型。 表1传统低扬程泵装置水泵选型方法中设计扬程与比转速之间的对应关系
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，提供一种基于叶轮名义平均流速的低扬 程泵装置水泵选型方法，用于使较低比转速的高性能轴流泵及导叶式混流泵能更好、更多 地适用于低扬程泵装置，以尽可能提高低扬程泵装置的水力性能。本专利技术的特征是：突破传 统低扬程泵装置水泵选型方法中扬程与比转速的对应关系，以调控叶轮名义平均流速为基 点进行低扬程泵装置的水泵选型；通过适当加大水泵叶轮直径及降低水泵转速，降低水泵 高效区的扬程和临界空化余量、减少流道水头损失，全面提高低扬程泵装置的水力性能。本 专利技术提供的水泵选型方法能显著提高低扬程泵装置的水力性能，对保证低扬程泵装置的稳 定和高效运行具有十分重要的影响。 为实现本专利技术的目的，采用如下技术方案： 1.引入叶轮名义平均流速，其表达式为： 式中，^义为叶轮名义平均流速，m/s ;QSi+为拟应用本专利技术的泵装置的设计流量， m3/s;D为水泵叶轮直径，m; 2.突破传统低扬程泵装置水泵选型方法中扬程与比转速的对应关系，以调控叶轮 名义平均流速为基点进行低扬程泵装置的水泵选型； 3.在设计流量一定的条件下，采用较大的水泵叶轮直径及较低的水泵转速，降低 水泵的高效区扬程和临界空化余量，减少流道水头损失、提高流道效率，不仅可使比转速较 低的高性能水泵能更好、更多地应用于低扬程泵装置，同时还可提高低扬程泵装置的能量 性能和空化性能； 4.根据已发布的低扬程水泵模型nD= 435时的模型水力性能资料，选择其中高效 区扬程高于拟应用本专利技术的泵装置的设计扬程的水泵模型，列出它们各叶片角度的最优工 况点扬程、流量、效率、临界空化余量等主要性能参数，为水泵选型计算提供基本数据； 5.根据研宄结果，按水泵模型的性能参数进行水泵选型，应用于泵装置后水泵设 计工况点的实际叶片角度将向大流量方向偏移2°左右；本专利技术将选型方法中的叶片角度 定为一 4°，以满足低扬程泵装置水泵设计工况点所在叶片角度为一 2°的要求； 6.对传统水泵选型方法（nD= 435)实际采用的叶轮名义平均流速进行统计，在此 基础上，根据提出的低扬程泵装置水泵选型取较小值的原则，给出适当的叶轮名义平均 流速泵装置设计扬程愈低、年运行时数愈长，的取值愈小； 7.以叶轮名义平均流速为基点计算原型水泵叶轮直径D ; 8.根据计算得到的叶轮直径D和所述水泵模型叶片角度为一 4°的最优工况点扬 程，根据叶片泵相似律计算所需的原型水泵转速n; 9.根据计算得到的原型水泵叶轮直径D和水泵转速n，按水泵流量相似律将各水 泵模型nD= 435时各叶片角度最优工况点的流量换算至原型；10.计算设计流量Q设计与第9步换算后叶片角度为一4°的流量的差AQ，若AQ 的相对误差小于给定值，则针对所述水泵模型的选型计算满足要求；否则根据AQ调整叶 轮名义平均流速，并返回第7步，重复进行第7~第10步的计算；第7步~第10步的 计算是一个迭代计算的过程； 11.将所述水泵模型nD= 435时的主要性能参数换算至迭代计算得到的叶轮直径 D和转速n时的原型参数； 12.对于采用直接传动的泵装置（如：立式泵装置），因其水泵转速须与驱动电机 一致，故在第11步工作完成后还需进行水泵转速的靠档调整工作；若计算得到的水泵转速 在相邻两档转速之间，对于年运行时数较多的泵站，一般向较低一档转速靠档，对于年运行 时数较少的泵站，向较高一档转速靠档； 电动机的同步转速，NS驱动电机的极对数； 13.根据第12步的水泵转速靠档调整结果，对水泵叶轮直径进行相应的调整计 算； 14.将所述水泵模型的主要性能参数换算至调整后的水泵转速n和叶轮直径D的 原型参数；15.若水泵转速n和叶轮直径D调整后，设计工况点在两个整数叶片角度之间，通 过线性插值法计算其叶片角度； 16.对所选择的水泵模型逐一进行第7~第15步的计算； 17.与水泵模型的马鞍形区鞍底扬程进行比较，校核其是否满足泵装置最高扬程 的要求； 18.列表汇总各水泵选型方案，为泵站可研阶段进行水泵选型方案的综合比较提 供必要条件。 本专利技术的目的是这样实现的： 1.根据统计结果，传统水泵选型方法（nD= 435)实际采用的叶轮名义平均流速 厂名义》4,5m/s，本专利技术取7名《〈4. 5m/s; 2.选择在nD= 435时高效区扬程高于拟应用本专利技术的泵装置设计扬程的常用低 扬程水泵模型，列出它们在nD= 435时的马鞍形区鞍底扬程h和各叶片角度最优 工况点的扬程、流量、效率、临界空化余量等主要性能参数；i为所选水泵模型的编号； 3.给出叶轮名义平均流速的初值0"，以叶轮名义平均流速为基点对所选水泵模 型进行原型水泵叶轮直径及转速的迭代计算； 4?按下式计算水泵叶轮直径： 式中，k的初始值为1山严和>分别为对第i个水泵模型进行的第k次迭代计 算的原型水泵叶轮直径（m)和叶轮名义平均流速（m/s); 5.根据第4步计算得到的叶轮直径Di(k)，按下式计算水泵转速： 式中，叫、DJPHn分别为第i个水泵模型nD= 435时的转速（r/min)、水泵叶轮 直径（m)和一 4°叶片角度的最优工况点扬程（m)，HSi+为所述泵装置的设计扬程（m) ;ni(k) 为计算后得到的原型水泵转速（r/min); 6.将所述水泵模型nD= 435时各叶片角度最优工况点的流量换算至叶轮直径为 Di(k)、转速为ni(k)的原型参数，换算式如下： 式中，Qij为第i个水泵模型nD= 435时第j个角度的流量（m3/s)，ef1为换算至 原型的流量（m3/s);叶片角度的编号顺序为j= 1、2、3、4和5,所对应的叶片角度分别为一 4°、一 2。、0。、+2° 和 +4° ; 7.计算第6步换算得到的叶片角度为一4°的流量af1与设计流量QSi+的差： 式中，ef1为第i个水泵模型叶片角度为一 4°的第k次迭代计算得到的流量（m3/ s); 8.若，则调整叶轮名义平均流速，令k=k+l并返回第4步，重复 进行第4~第8步的迭代计算；调整叶轮名义平均流速的计算式为： 式中，和分别为针对第i个水泵模型第k次和第k+1次迭代计算的叶轮 名本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于叶轮名义平均流速的低扬程泵装置水泵选型方法，其特征是，包括以下步骤：(1)引入叶轮名义平均流速以调控叶轮名义平均流速为基点进行低扬程泵装置的水泵选型；(2)根据已发布的低扬程水泵模型nD＝435时的模型水力性能资料，选择其中高效区扬程高于拟应用本专利技术的泵装置的设计扬程的水泵模型，列出它们在nD＝435时的马鞍形区鞍底扬程(H鞍底扬程)i和各叶片角度最优工况点的扬程、流量、效率、临界空化余量主要性能参数；(3)根据低扬程泵装置水泵选型取较小值的原则，给出适当的叶轮名义平均流速所述泵装置设计扬程愈低、年运行时数愈长，的取值愈小，给出叶轮名义平均流速的初值(4)以叶轮名义平均流速为基点计算所述泵装置原型水泵叶轮直径D；(5)根据计算得到的叶轮直径D和所述水泵模型叶片角度为－4°的最优工况点扬程，根据叶片泵相似律计算所需的原型水泵转速n；(6)根据计算得到的原型水泵叶轮直径D和水泵转速n，按水泵流量相似律将各水泵模型nD＝435时各叶片角度最优工况点的流量换算至原型；(7)计算设计流量Q设计与第(6)步换算后叶片角度为－4°的流量的差ΔQ，若ΔQ的相对误差小于给定值，则针对所述水泵模型的选型计算满足要求；否则根据ΔQ调整叶轮名义平均流速并返回第(4)步，重复进行第(4)～第(7)步的计算；第(4)～第(7)步的计算是一个迭代计算的过程；(8)将所述水泵模型nD＝435时的主要性能参数换算至迭代计算得到的叶轮直径D和转速n时的原型参数；(9)而对于采用直接传动的泵装置，在得到的叶轮直径D和转速n时的原型参数后进行水泵转速的靠档调整工作；根据水泵转速靠档调整结果，对水泵叶轮直径进行相应的调整计算；将所述水泵模型的主要性能参数换算至调整后的水泵转速n和叶轮直径D的原型参数；若水泵转速n和叶轮直径D调整后，设计工况点在两个整数叶片角度之间，通过线性插值法计算其叶片角度；(10)对所选择的水泵模型逐一进行第(4)～第(9)步的计算；(11)与水泵模型的马鞍形区鞍底扬程进行比较，校核其是否满足泵装置最高扬程的要 求；(12)列表汇总所有水泵选型方案，为泵站可研阶段进行水泵选型方案的综合比较提供必要条件。...
【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，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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