一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法技术

一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法属于灌排泵站优化设计技术领域。本发明专利技术公开了一种与模型试验法相比更为准确、便捷的确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法。本方法中利用从大数据库内获取的相应信息对灌排泵站水泵机组的安装环境进行虚拟化模型模拟，与人为营造试验环境和试验操作相比更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法
本专利技术属于灌排泵站优化设计
，特别是涉及到一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法。技术背景水泵安装高程的正确确定是灌排泵站设计的重要一环，如果水泵安装偏高，会降低水泵的工作效率甚至产生汽蚀，使水泵的使用寿命大大缩减，甚至危害泵站安全；反之，安装偏低，易被水源水位淹没，需要采取更加可靠的防洪措施，同时增加工程建设投资。所以如何准确确定水泵的安装高程是泵站设计中的重中之重。在实际灌排泵站工程设计过程中，水泵安装高程的确定通常采用模型试验法，即通过制作一定比例缩小的模型进行相应的试验，获取相关参数，从而确定水泵的安装高程。但是试验过程中模型泵与原型泵的相似关系复杂，模型试验与实际工程运行往往有较大偏差，容易出现水泵安装高程偏高或偏低的情况，导致水泵运行效率偏低，工程效益不能充分发挥。另外，由于水泵型号众多、工程建设地点不同等因素，模型试验样本数据的收集难度高、数量大，也会对水泵安装高程的准确确定产生不同程度的影响。目前，现有技术均侧重于灌排泵站水泵机组安装高程的模型试验及测定公式计算，未出现将大数据库技术和云计算技术相结合并应用在模拟并确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法用于解决现有技术中未出现将大数据库技术和云计算技术相结合，应用在模拟并确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法的技术问题。一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，步骤一、以现有灌排泵站工程数据为基础，分别存储水泵型号、水泵物理数值以及与水泵型号对应的水泵样本数值作为大数据库的一部分，并建立水泵型号与水泵样本数值存储地址的映射关系，所述水泵物理数值包括水泵的长、宽、高，所述样本数值包括水泵的扬程、流量、转速、必需汽蚀余量以及泵叶轮中心至泵地板面的距离；步骤二、存储全国各地区、各城市的地理水文信息作为大数据库的另一部分，并建立地区或城市的名称与该地点的各项地理水文信息的映射关系，所述地理水文信息包括地面高程和全年最高水温，存储地面高程和大气压强水头关系表以及水温与饱和蒸汽压强水头关系表至大数据库；步骤三、考察工程设计中拟定的灌排泵站修建地点，收集记录本计算方法中接下来计算所需要的的数据：修建地点的地面高程、全年最高水温，根据地面高程通过查找地面高程和大气压强水头关系表，获得该地点的大气压强，查询全年最高水温通过查找水温与饱和蒸汽压强水头关系表，获得该地点的进水池汽化压力；当灌排泵站修建地点地面高程属于地面高程与大气压强水头关系表中“地面高程”范围中但不是表中列举的标准点，或者修建地点全年最高水温属于水温与饱和蒸气压强水头关系表中“最高水温”范围中但不是表中列举的标准点，云计算系统将使用内插法计算相应的数值。获得当地地面高程和大气压强水头关系以及水温与饱和蒸汽压强水头关系并均存储至大数据库；步骤四、基于虚拟仿真技术，使用三维虚拟建模工具，结合在大数据库中获得的灌排泵站内水泵各项样本信息以及灌排泵站水泵机组安装工况建立灌排泵站水泵机组三维虚拟模型。水泵机组三维虚拟模型完成建立之后依据步骤三中工程设计中选择的泵站安装地点安装工况对水泵周围环境进行模拟，根据H吸模拟出水泵的基准面与进水池水面的距离及灌排泵站水泵的安装地基，根据n(管道摩擦系数)及表三模拟出吸水管材质，根据d(吸水管管径)、l(吸水管管长)模拟出吸水管样式。在模拟出水泵样式，灌排泵站水泵安装地基及吸水管样式后将三者进行水泵机组安装的过程模拟，进行虚拟化安装过程的可行性分析。所述灌排泵站水泵机组的安装工况包括泵站上游水位、泵站下游水位、水泵的基准面与进水池水面的距离、吸水管管径、吸水管管长、管道摩擦系数、沿程阻力系数以及弯管水头损失系数，所述管道摩擦系数通过生产厂家提供的样本数值获得或通过粗糙系数表查询获得；步骤五、进行虚拟化安装过程的可行性分析后，确定水泵型号的水泵机组并从大数据库内获得该型号水泵的样本数据；步骤六、根据步骤五中获得的水泵型号及该型号水泵的样本数据以及相应的逻辑判断公式获得吸水管水头损失h吸损；步骤七、根据步骤六中获得的样本数据计算并获得允许吸上真空高度Hsa；步骤八、对步骤七中的允许吸上真空高度进行修正并显示修正后的允许吸上真空高度H″sa；步骤九、利用步骤八中获得的修正后的允许吸上真空高度H″sa、步骤六中获得的吸水管水头损失h吸损以及允许吸水高度的计算公式，获得允许吸水高度H允吸并显示，允许吸水高度的计算公式为：其中，g为重力加速度，V为吸水管平均流速，获得的H允吸为负值，表示该水泵机组必须安装在水面以下，获得的H允吸为正值，表示该水泵机组安装在水面以上；步骤十、手动输入灌排泵站修建地点进水池的水位高程，使用灌排泵站水泵机组安装高程计算公式计算并获得灌排泵站水泵机组安装高程，所述灌排泵站水泵机组安装高程计算公式为：公式中，为水泵安装高程；为进水池最低水位，H地为泵叶轮中心至泵地板面的距离。所述步骤一中水泵泵型包括离心泵、轴流泵、混流泵、射流泵、以及往复泵。所述步骤三中当地地面高程和大气压强水头关系为：其中，H为安装地点地面高程；H1为根据地面高程与大气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点地面高程左端值；H2为根据地面高程与大气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点地面高程右端值；P大气为安装地点大气压强；γ为水的重度，单位为N/m3；为根据水温与饱和蒸气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点地面高程和大气压强水头关系左端值；为根据水温与饱和蒸气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点地面高程和大气压强水头关系右端值。所述步骤三中水温与饱和蒸汽压强水头关系为：其中，w为灌排泵站修建地点全年最高水温；w1为根据水温与饱和蒸气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点水温左端值；w2为根据水温与饱和蒸气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点水温右端值；为根据水温与饱和蒸气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点水温与饱和蒸汽压强水头关系左端值；为根据水温与饱和蒸气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点水温与饱和蒸汽压强水头关系右端值。所述步骤四中三维虚拟建模工具包括JAVA、C#以及3DMAX。所述步骤六中获得吸水管水头损失h吸损的具体方法为：1)、水泵泵型为轴流泵，轴流泵的进水管较短，h吸损忽略不计，即：h吸损＝0工作人员对吸水管水头损失的最终计算结果进行记录和检验；2)、水泵型号为离心泵，吸水管水头损失h吸损的计算公式如下：h吸损＝h沿程+h局部h沿程为沿程水头损失；h局部为局部水头损失；其中，沿程水头损失h沿程的计算公式如下：g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，/n步骤一、以现有灌排泵站工程数据为基础，分别存储水泵型号、水泵物理数值以及与水泵型号对应的水泵样本数值作为大数据库的一部分，并建立水泵型号与水泵样本数值存储地址的映射关系，所述水泵物理数值包括水泵的长、宽、高，所述样本数值包括水泵的扬程、流量、转速、必需汽蚀余量以及泵叶轮中心至泵地板面的距离；/n步骤二、存储全国各地区、各城市的地理水文信息作为大数据库的另一部分，并建立地区或城市的名称与该地点的各项地理水文信息的映射关系，所述地理水文信息包括地面高程和全年最高水温，/n存储地面高程和大气压强水头关系表以及水温与饱和蒸汽压强水头关系表至大数据库；/n步骤三、考察工程设计中拟定的灌排泵站修建地点，收集记录本计算方法中接下来计算所需要的的数据：修建地点的地面高程、全年最高水温，根据地面高程通过查找地面高程和大气压强水头关系表，获得该地点的大气压强，查询全年最高水温通过查找水温与饱和蒸汽压强水头关系表，获得该地点的进水池汽化压力；/n当灌排泵站修建地点地面高程属于地面高程与大气压强水头关系表中“地面高程”范围中但不是表中列举的标准点，或者修建地点全年最高水温属于水温与饱和蒸气压强水头关系表中“最高水温”范围中但不是表中列举的标准点，云计算系统将使用内插法计算相应的数值。获得当地地面高程和大气压强水头关系...

【技术特征摘要】
1.一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，
步骤一、以现有灌排泵站工程数据为基础，分别存储水泵型号、水泵物理数值以及与水泵型号对应的水泵样本数值作为大数据库的一部分，并建立水泵型号与水泵样本数值存储地址的映射关系，所述水泵物理数值包括水泵的长、宽、高，所述样本数值包括水泵的扬程、流量、转速、必需汽蚀余量以及泵叶轮中心至泵地板面的距离；
步骤二、存储全国各地区、各城市的地理水文信息作为大数据库的另一部分，并建立地区或城市的名称与该地点的各项地理水文信息的映射关系，所述地理水文信息包括地面高程和全年最高水温，
存储地面高程和大气压强水头关系表以及水温与饱和蒸汽压强水头关系表至大数据库；
步骤三、考察工程设计中拟定的灌排泵站修建地点，收集记录本计算方法中接下来计算所需要的的数据：修建地点的地面高程、全年最高水温，根据地面高程通过查找地面高程和大气压强水头关系表，获得该地点的大气压强，查询全年最高水温通过查找水温与饱和蒸汽压强水头关系表，获得该地点的进水池汽化压力；
当灌排泵站修建地点地面高程属于地面高程与大气压强水头关系表中“地面高程”范围中但不是表中列举的标准点，或者修建地点全年最高水温属于水温与饱和蒸气压强水头关系表中“最高水温”范围中但不是表中列举的标准点，云计算系统将使用内插法计算相应的数值。获得当地地面高程和大气压强水头关系以及水温与饱和蒸汽压强水头关系并均存储至大数据库；
步骤四、基于虚拟仿真技术，使用三维虚拟建模工具，结合在大数据库中获得的灌排泵站内水泵各项样本信息以及灌排泵站水泵机组安装工况建立灌排泵站水泵机组三维虚拟模型，
水泵机组三维虚拟模型完成建立之后依据步骤三中工程设计中选择的泵站安装地点安装工况对水泵周围环境进行模拟，根据H吸模拟出水泵的基准面与进水池水面的距离及灌排泵站水泵的安装地基，根据n(管道摩擦系数)及表三模拟出吸水管材质，根据d(吸水管管径)、l(吸水管管长)模拟出吸水管样式。在模拟出水泵样式，灌排泵站水泵安装地基及吸水管样式后将三者进行水泵机组安装的过程模拟，进行虚拟化安装过程的可行性分析。
所述灌排泵站水泵机组的安装工况包括泵站上游水位、泵站下游水位、水泵的基准面与进水池水面的距离、吸水管管径、吸水管管长、管道摩擦系数、沿程阻力系数以及弯管水头损失系数，
所述管道摩擦系数通过生产厂家提供的样本数值获得或通过粗糙系数表查询获得；
步骤五、进行虚拟化安装过程的可行性分析后，确定水泵型号的水泵机组并从大数据库内获得该型号水泵的样本数据；
步骤六、根据步骤五中获得的水泵型号及该型号水泵的样本数据以及相应的逻辑判断公式获得吸水管水头损失h吸损；
步骤七、根据步骤六中获得的样本数据计算并获得允许吸上真空高度Hsa；
步骤八、对步骤七中的允许吸上真空高度进行修正并显示修正后的允许吸上真空高度H″sa；
步骤九、利用步骤八中获得的修正后的允许吸上真空高度H″sa、步骤六中获得的吸水管水头损失h吸损以及允许吸水高度的计算公式，获得允许吸水高度H允吸并显示，
允许吸水高度的计算公式为：



其中，g为重力加速度，V为吸水管平均流速，
获得的H允吸为负值，表示该水泵机组必须安装在水面以下，
获得的H允吸为正值，表示该水泵机组安装在水面以上；
步骤十、手动输入灌排泵站修建地点进水池的水位高程，使用灌排泵站水泵机组安装高程计算公式计算并获得灌排泵站水泵机组安装高程，
所述灌排泵站水泵机组安装高程计算公式为：



公式中，为水泵安装高程；为进水池最低水位，H地为泵叶轮中心至泵地板面的距离。


2.根据权利要求1所述的一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法，其特征是：所述步骤一中水泵泵型包括离心泵、轴流泵、混流泵、射流泵、以及往复泵。


3.根据权利要求1所述的一种确定灌排泵站水泵机组安装高程的方法，其特征是：所述步骤三中当地地面高程和大气压强水头关系为：



其中，H为安装地点地面高程；H1为根据地面高程与大气压强水头关系表获得的灌排泵站修建地点地面高程左端值；H2为根据地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿涛，赵凯，赵瑞娟，魏希莹，王征，杨冬艳，吴杰，单春雨，龙昱帆，蔡蝶，李起龙，郑琪严，李锦锦，白杨，吴波，刘春友，黄树友，张锦光，刘国松，李长雨，姜义，高金宇，张冰晶，申聪颖，田琳，
申请(专利权)人：长春工程学院，长春市弘润灌溉科技有限公司，永吉县星星哨水库灌区管理处，松辽水利委员会流域规划与政策研究中心，
类型：发明
国别省市：吉林;22