黄金峡水利枢纽工程大型水泵机组选型设计及运行调节研究

引汉济渭工程黄金峡水利枢纽是陕西省境内一项重要的大型跨流域调水工程,泵站装机容量和设计流量均为目前国内甚至亚洲在建和已建泵站之最,且调水过程复杂、调水流量分布范围宽广。在分析黄金峡泵站调度原则及运行方式的基础上,综合比较目前国内外大型泵站机组设计制造水平、枢纽建筑物及机电设备投资等因素,详细论证了大型单级单吸离心式水泵机组台数和性能参数的确定方法及其影响因素,并给出了黄金峡泵站机组选型设计的最优方案,同时论证了采用变频调节的必要性及其效果。研究结果可为大型调水泵站机组的选型设计提供参考。     

水泵水轮机全流道“S”特性区数值分析

抽水蓄能电站在水电中扮演着极其重要的角色,其机组水泵水轮机的“S”特性区流动情况是研究的重点。以自主研发的某水泵水轮机为研究对象,根据模型试验结果的“S”特性曲线,选取其中小导叶开度的“S”特性曲线,结合SST k-w湍流模型,运用ANSYS-CFX软件对曲线上部分工况点进行了数值分析。数值分析工况包括水轮机工况、飞逸工况、制动工况和反水泵工况,通过计算得到了单位流量和单位转速的关系曲线,所得曲线与模型试验曲线较为吻合。计算结果表明：在制动工况和反水泵工况时,固定导叶、活动导叶和转轮区域内均存在较多的旋涡性回流,为较为不稳定的工况。转轮区域内流动速度极低,叶片中间位置有无规则性回流,相邻的两个叶片头部之间形成横向流动的水环,水环在离心力的作用下阻挡水流进入流道,从而大大减小了转轮的过流能力,这可能是导致水泵水轮机在制动工况下单位转速降低的重要原因。     

离心泵前置导叶预旋调节的理论分析

本文分析离心泵前置导叶调节的基本原理,并基于损失模型法和Stodola公式推导出离心泵叶轮进口前的冲击损失、流道内的水力摩擦损失、扩散损失和水泵扬程的计算表达式,讨论了前置导叶在不同预旋角度下离心泵最优工况点的变化趋势和前置导叶调节对离心泵的空化（汽蚀）和能量特性的影响,据此为离心泵前置导叶的水力设计和性能预测提供了技术支持。利用本方法对IS150—125—250型离心泵在不同前置导叶预旋角度下的特性曲线进行了预测,并根据计算结果分析了前置导叶调节的调节范围和调节效率。结果表明,前置导叶调节主要适用于流量负荷有较大变化而扬程变化不大的场合,正预旋时离心泵性能曲线和最高效率点向小流量区移动;负预旋时则向大流量区移动,且与正预旋相比高效区的范围要宽。     

长距离重力有压流输水管系统连通管布置研究

为更合理、科学地布置连通管,使得双管并联长距离重力有压流管路系统更经济、安全,建立了一个理想的双管并联长距离重力有压流输水管路模型.该模型管道采用相同的材质、相同的管径,忽略连通管长度以及连通管桥接带来的水力损失,并假设输水系统的局部损失系数均匀分布.然后根据水力学原理,建立了基本的能量方程和连续方程来对该模型进行求解...     

陶岔渠首水利枢纽水轮发电机组选型设计研究

陶岔枢纽是南水北调中线输水总干渠的渠首工程,通过分析该电站与一般径流式水电站特征与机组运行特性的不同,详细论证了该电站额定水头的确定方法及其影响因素,同时为满足调水流量时减少渠首闸门启闭次数,以避免增加运行维护管理的复杂性和难度,设置了机组最大出力,进而确定了陶岔渠首枢纽水轮发电机组性能参数及型号。研究结果为同水头段水轮发电机组选型以及同类型电站的安全高效运行提供一定的参考。     

前置导叶离心泵的损失建模及试验

基于水力机械基本方程,建立了前置导叶离心泵的损失计算模型,将前置导叶离心泵的损失分为叶轮损失、前置导叶损失和蜗壳损失三部分。完成了不同工况、不同预旋角度下装有前置导叶的XA150/32型离心泵外特性试验。运用本文提出的损失模型预测了前置导叶离心泵的扬程和效率特性,将计算结果与试验数据进行了比较,结果表明,该模型的预测结果准确可靠且适用范围广,为实际工程中离心泵的优化设计提供了一种快速实用的性能预测方法。     

高扬程大功率离心泵选型关键技术研究与实践

为了对含沙量高、颗粒硬度大的高扬程泵站水泵机组的水力性能、运行稳定性及其耐磨强度展开研究,在梳理现阶段国内外大型高扬程大功率离心式水泵发展现状的基础上,统计分析了高扬程离心水泵的性能参数水平。基于分析结果,研究提出了提高水泵运行稳定性、抗泥沙磨损等关键技术难题的应对措施,并在引汉济渭工程的黄金峡泵站中进行了应用。研究成果可为类似高扬程泵站的工程设计提供参考和借鉴。     

带有前置导叶离心泵空化性能的试验及数值模拟

为分析前置导叶对离心泵空化性能的影响,在不同流量下开展带有前置导叶离心泵的空化性能试验,得到无导叶、导叶预旋角(12(时的离心泵空化性能曲线.空化性能试验结果表明,离心泵的临界空化余量随流量的增大近似线性增大.基于均相流假设的完全空化模型,考虑空化流可压缩性的影响修正RNG κ-ε湍流模型,采用SMPLEC算法,数值求解雷诺平均的Navier-Stokes方程,模拟离心泵安装前置导叶前后不同工况下的全流道空化流动.计算得到的H-LBOSGa曲线与试验数据吻合较好,验证计算方法的准确性.基于数值模拟结果,分析不同工况下叶轮内部空泡体积率的分布规律,发现前置导叶预旋调节对离心泵叶轮空化性能的影响较小,并能有效改善叶轮进口流态,使压力分布更均匀.