一种改善进口流态的潜水泵及其调节方法技术

本发明专利技术公开了一种改善进口流态的潜水泵及其调节方法，包括水泵，还包括导流组件，控制组件，压力传感组件，导流组件连接水泵的进口段，控制组件连接导流组件，调节流体进口方向，压力传感组件包括压力传感装置连接导流组件，直接接触进口流场测量流速，本发明专利技术利用两种不同的导流叶片对应不同工况，消除进口流场预旋，防止淹没涡和表面涡的产生。防止淹没涡和表面涡的产生。防止淹没涡和表面涡的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种改善进口流态的潜水泵及其调节方法


[0001]本专利技术涉及潜水泵区域，特别是涉及一种改善进口流态的潜水泵及其调节方法。

技术介绍

[0002]潜水泵广泛应用于水利枢纽，城市排涝以及农业灌溉等工程。但是潜水泵对于进口流动状态较为敏感，在小流量或低水位工况下，进口段水流的预旋会导致进口流场产生淹没涡或表面涡，这些旋涡的存在会导致水泵功率、扬程和效率的下降，还会增大水泵噪声、振动以及水力激振力，危及水泵的安全运行。
[0003]因此，如何改善和调节潜水泵的进口流态，消除进口流场预旋，防止淹没涡和表面涡的产生，进而改善小流量工况下潜水泵的综合性能成为本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种改善进口流态的潜水泵及其调节方法，消除进口流场预旋，防止淹没涡和表面涡的产生，改善小流量工况下潜水泵的综合性能。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供的改善进口流态的潜水泵及其调节方法，包括水泵，其还包括导流组件，控制组件，压力传感组件；
[0006]所述导流组件连接水泵的进口段；
[0007]所述控制组件连接导流组件，包括齿轮和驱动装置，调节流体进口方向；
[0008]所述压力传感组件包括压力传感装置连接导流组件，直接接触进口流场测量流速。
[0009]进一步地，所述导流组件包括电动阀门，引流管路，导流环，导流叶片；
[0010]所述导流环设置在水泵的进口段，通过螺栓连接进口法兰；
[0011]所述引流管路连接水泵进口段的导流环和水泵出口；
[0012]所述电动阀门设置在导流管路上，控制导流管路内流量大小；
[0013]所述导流叶片设置在导流环内。
[0014]进一步地，所述控制组件包括第一齿轮，第二齿轮，第三齿轮和驱动装置；
[0015]所述第一齿轮通过旋转轴连接导流叶片；
[0016]所述驱动装置与第三齿轮连接，通过第二齿轮驱动第一齿轮。
[0017]进一步地，所述压力传感组件包括压力传感装置，第一压力传感器和第二压力传感器；
[0018]所述压力传感装置连接导流环内侧并直接接触进口流场；
[0019]所述第一压力传感器设置于压力传感装置底部垂直于轴并面向进口来流方向；
[0020]所述第二压力传感器设置于压力传感装置背部垂直于流场预旋方向并面向来流。
[0021]进一步地，所述的改善进口流态的潜水泵的调节方法，包括如下步骤：
[0022]步骤一：判断进口条件为工况1，进口条件复杂，或工况2，进口条件简单；
[0023]对于工况1：
[0024]步骤二：安装带可调节叶片的导流环；
[0025]步骤三：引流管路将流体从水泵出口运输至导流环；
[0026]步骤四：导流环将引流管路引入的流体分流至可调节叶片；
[0027]步骤五：压力传感装置测量进口流体压力，得到进口流场预旋方向与径向的切线方向的夹角α3，以及进口平面上的流速v
xy
，并将信号反馈至控制组件和电动阀门，测量公式为；
[0028][0029]其中F为压力传感器所受压力，ρ为流体密度，A为压力传感器面积，g为重力加速度，h为压力传感器所在位置水深；
[0030]压力传感器测得的流速矢量为V
z
，压力传感器测得的流速矢量为V
x
；理想状况下无预旋的流速矢量为V
t
，则
[0031][0032]其中Q为泵的流量，A
p
为水泵进口的过流面积，则实际速度矢量v：
[0033]|v|＝|v
t
|
[0034]则有
[0035][0036]α2＝90
°‑
α1[0037]|v
xy
|＝cosα2|v|
[0038][0039]步骤六：电动阀门接收进口平面流速V
xy
，调节引流管路开度，控制导流环的流速等于或大于进口流场在进口平面上的流速V
xy
，计算方式为：
[0040][0041]其中，V
d
为导流环出口流速，Q
d
为导流环流量，A
d
为导流环出口面积；
[0042]步骤七：利用带可调节叶片的导流环，控制组件接收来自压力传感装置反馈的流程预旋角度α3，调节可调节叶片的角度为α3+Δα，其中，Δα为5～15
°
；对于工况2：
[0043]步骤二：针对工况2安装带固定叶片的导流环；
[0044]步骤三：引流管路将流体从水泵出口运输至导流环；
[0045]步骤四：导流环将引流管路引入的流体分流至固定叶片；
[0046]步骤五：压力传感装置测量进口流体压力，得到流场进口平面上的流速v
xy
，并将信号反馈至电动阀门，测量公式为：
[0047][0048]其中F为压力传感器所受压力，ρ为流体密度，A为压力传感器面积，g为重力加速度，h为压力传感器所在位置水深；
[0049]压力传感器7
‑
1测得的流速矢量为V
z
，压力传感器7
‑
2测得的流速矢量为V
x
；理想状况下无预旋的流速矢量为V
t
，则
[0050][0051]其中Q为泵的流量，A
p
为水泵进口的过流面积，则实际速度矢量v：
[0052]|v|＝|v
t
|
[0053]则有
[0054][0055]α2＝90
°‑
α1[0056]|v
xy
|＝cosα2|v|
[0057]步骤六：电动阀门接收进口平面上的流速v
xy
，调节导流管路开度，控制导流环的流速等于或大于进口流场在进口平面上的流速V
xy
，计算方式为：
[0058][0059]其中，V
d
为导流环出口流速，Q
d
为导流环流量，A
d
为导流环出口面积；
[0060]步骤七：利用带固定叶片的导流环，设置固定叶片的角度为95～105
°
之间；
[0061]改善进口流态的潜水泵结构调节完成。本专利技术提供的改善进场流态的潜水泵及其调节方法针对不同进口条件利用相对应的可调节叶片或固定叶片，消除进口流场预旋，防止淹没涡或表面涡，改善潜水泵的综合性能。
附图说明
[0062]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。
[0063]图1为本专利技术提供的改善进口流态的潜水泵的结构示意图；
[0064]图2为本专利技术中导流环的导流路径示意图；
[0065]图3为本专利技术中带有可调节叶片的导流环整体结构示意图；
[0066]图4为本专利技术中带有可调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善进口流态的潜水泵，包括泵体，其特征在于，还包括与所述泵体进口段(5)连接的导流组件，包括导流环(4)和用来调节导流环流量大小的电动阀门(1)；与所述导流环(4)连接的控制组件，包括齿轮(8，9，10)和驱动装置(11)，用来调节流体进口方向；用来测量进口流体压力的压力传感组件，它包括压力传感装置(7)，用来得到进口流场的流速。2.根据权利要求1所述的改善进口流态的潜水泵，其特征在于，所述导流组件包括电动阀门(1)，引流管路(2)，导流环(4)，导流叶片(6)；所述导流环(4)设置在水泵的进口段(5)，通过螺栓(3)连接进口法兰(5
‑
1)；所述引流管路(2)连接水泵进口段的导流环(4)和水泵出口；所述电动阀门(1)设置在导流管路(2)上，控制导流管路内流量大小；所述导流叶片(6)设置在导流环(4)内。3.根据权利要求1所述的改善进口流态的潜水泵，其特征在于，所述控制组件包括第一齿轮(8)，第二齿轮(9)，第三齿轮(10)和驱动装置(11)；所述第一齿轮(8)通过旋转轴连接导流叶片(6)；所述驱动装置(11)与第三齿轮(10)连接，通过第二齿轮(9)驱动第一齿轮(8)。4.根据权利要求1所述的改善进口流态的潜水泵，其特征在于，所述压力传感组件包括压力传感装置(7)，第一压力传感器(7
‑
1)和第二压力传感器(7
‑
2)；所述压力传感装置(7)连接导流环(4)内侧并直接接触进口流场；所述第一压力传感器(7
‑
1)设置于压力传感装置(7)底部垂直于轴并面向进口来流方向；所述第二压力传感器(7
‑
2)设置于压力传感装置(7)背部垂直于流场预旋方向并面向来流。5.根据权利要求1所述的改善进口流态的潜水泵的调节方法，其特征在于，包括如下步骤；步骤一：判断进口条件为工况1，进口条件复杂，或工况2，进口条件简单；对于工况1：步骤二：安装带可调节叶片(6
‑
1)的导流环(4
‑
1)；步骤三：引流管路(2)将流体从水泵出口运输至导流环(4
‑
1)；步骤四：导流环(4)将引流管路引入的流体分流至可调节叶片(6
‑
1)；步骤五：压力传感装置(7)测量进口流体压力，得到进口流场预旋方向与径向的切线方向的夹角α3，以及进口平面上的流速v
xy
，并将信号反馈至控制组件和电动阀门(1)，测量公式为；其中F为压力传感器所受压力，ρ为流体密度，A为压力传感器面积，g为重力加速度，h为压力传感器所在位置水深；压力传感器(7
‑
1)测得的流速矢量为V
z
，压力传感器(7
‑
2)测得的流速矢量为V
x
；理想状况下无预旋的流速矢量为V
t
，则
其中Q为泵的流量，A
p

【专利技术属性】
技术研发人员：倪子建，尤保健，吕忠斌，
申请(专利权)人：上海凯泉泵业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：