30°斜式进水流道数模分析与泵装置特性试验研究

利用三维湍流数值模拟对某30°斜轴进水流道水力特性进行了分析,研究了设计流量工况下流道的内部流场、不同横断面和纵剖面速度等值线、出口断面速度均匀度和速度加权平均角以及流道水力损失。研究结果表明,斜式进水流道水流处于均匀渐缩,内部流态良好,无漩涡或脱流,出口断面流速分布均匀度Vu=98.2%,速度加权平均角度θ=88.42°,流道水力损失Δh=5.9cm,流道型线合理。试验研究了30°斜轴模型泵装置能量特性、空化特性和飞逸特性,得到5个叶片角度下模型和原型泵装置能量特性曲线、3个不同叶片角度下空化特性及叶片角-2°下的单位飞逸转速和单位飞逸流量。试验结果表明,模型泵装置最高效率随叶片角度减小而增大,叶片角-4°时的最高效率可达83%,较大范围运行工况下的空化性能优良,飞逸转速安全。研究结果对低扬程泵站水力优化设计具有重要的参考价值。     

“工字型”双向流道泵站装置特性试验研究

本文对“工字型”双向流道的过流性及流态进行了试验分析,结合望虞河望虞河泵站模型试验,对“工字型”双向流道泵装置特性进行了试验研究,得出了泵装置综合性能曲线,同时对流道内的流态进行了观测研究,提出了改善流态的有效措施,该研究成果不仅对望虞河泵站的设计和施工提供了必要的依据。对以后同类氏扬程泵站的选型和设计同样有较大的参考价值。     

箱型双向流道轴流泵装置内部流动的数值模拟和试验研究

箱型双向流道泵装置结构简单,实用性好,然而传统的箱型双向流道泵装置存在泵装置效率较低、进水流道内易产生水下漩涡的问题,导致机组振动,危害运行安全。针对此类问题提出新型曲线扩散出水结构和进水导流墩设计方案,用于箱型双向流道泵站的更新改造。通过箱型双向流道泵装置内流场的数值模拟计算,分析了流动规律,获得了泵装置外特性曲线。同时在标准模型水泵试验台上进行了模型的性能试验,并与计算的性能曲线进行了比较,二者在高效区较为接近,说明计算可信。新的设计方案提高了泵装置效率,消除了水下漩涡,可以有效地保证泵机组运行的经济性和安全性。     

太浦河泵站斜15°轴伸泵水力动态力分析

太浦河泵站选用斜 1 5°轴伸式轴流泵 (以下简称斜 1 5°轴伸泵 ) ,为特低扬程、大流量的水泵。它具有叶轮直径大、水泵装置流态复杂、水泵轴承受力大等特点。本文针对太浦河泵站斜 1 5°轴伸泵 ,进行了水泵装置从吸入口至出口包括叶片、导叶、弯管段等在内的整体三维粘性流动分析 ,得到了流道内部不同工况下的流动特性如压力、速度分布规律及泵特性曲线 ,以及流道内部的旋涡分布和水力损失情况。同时进行了导叶和叶轮流动动静干涉引起的三维不稳定流动分析 ,得到了叶轮在不同工况下受到的轴向水推力及径向水推力在旋转过程中的变化规律 ,从而为轴承设计提供了比较准确的受力条件。该项研究对其它斜式泵的内部流态及受力分析也是一个很好的借鉴。     

混流式水泵水轮机小开度S特性区内流特性分析

混流式水泵水轮机普遍存在S特性区,严重影响蓄能机组的安全稳定运行,其产生的内在原因和解决方法是目前研究重点。本文以模型水泵水轮机为研究对象,对小导叶开度下的水轮机及反水泵运行的多个工况进行了整体流道的三维数值计算,探讨小导叶开度下S特性区机组内部的三维流动特性。选取了性能曲线在S形区域的不同运行工况点进行内流特性分析,发现在飞逸附近工况导叶和转轮内主要表现为漩涡流;在制动工况活动导叶和转轮间的无叶区内表现为明显的"水环"状流态,仅有少部分水流能流入转轮;反水泵工况的流动则更加复杂,整个流道中均有大量的漩涡流存在。综合S特性区的三维流动特性发现,当机组运行在小流量制动工况时,无叶区内的回流会堵塞通道,造成转轮不能在更高的转速下维持该小流量状态的运行,表现为在特性曲线飞逸点附近开始发生S形的弯折。     

超低扬程双向流道泵装置压力脉动特性研究

沿江泵站承担了灌溉、排涝、水环境治理等双向引排水任务，受长江潮位影响，双向水泵装置经常运行至零扬程附近，实际流量超过设计值30%以上，流道水力损失增大，流态紊乱，易引起水力振动，影响机组运行安全。采用CFD技术对沿江某低扬程双向流道泵装置进行水流流动及压力脉动特性研究，并结合模型试验进行验证。研究表明：超低扬程工况下，泵装置进出水流道盲端存在较大回流，出水流道内回流强度较大，导致水力损失增加；进水流道内测点主频为6倍转频，次主频为1/8倍转频；出水流道内测点主频无明显规律，但幅值相近，低频脉动占主导地位。研究成果可为沿江泵站超低扬程工况下水泵装置水力振动研究提供参考。     

竖井位置对双向贯流泵装置水力特性的影响

双向竖井贯流泵作为一种可实现双向抽引的低扬程泵装置形式,在平原城市地区应用广泛,而竖井布置位置一直是工程实际中需要考虑的问题之一。本文通过三维造型软件建立模型,并使用全结构化网格划分方法划分竖井流道、直管流道、叶轮段及导叶段网格,数值计算控制方程为连续性方程、k-ε湍流模型方程和雷诺时均方程并采用稳态计算对双向竖井贯流泵装置进行模拟。计算分别模拟了竖井贯流泵的竖井前置、后置两种情况下泵装置叶轮正向反向运行共计四种运行情况的水力性能特性。结果表明,设计工况下无论竖井后置或是前置,泵装置正向运行效率皆高于反向运行。无论泵装置正反向运行,竖井流道和直管式流道作为进水流道时流态皆较为平顺,水力性能差异不大;泵装置正向运行时竖井流道和直管式流道作为出水流道时尽管因造型不同内部流态有所差异但总体水力损失较小。反向运行时出水流道环量不能被导叶回收,产生能量损失较正向运行大,而此时竖井流道作为出水流道水力性能要劣于直管式出水流道。     

大型泵站新型钟形进水流道流动特性的研究

钟形进水流道是我国大型泵站采用的两种最主要的进水流道形式之一.由于我国西南部地区年平均气压较低,在不增加基建投资及保障泵装置正常运行的要求下,提出了一种新的使通流面积变化率K趋近于常数的设计理论方法,对泵站的进水流道进行设计,并通过数值计算对新型钟形进水流道的流动特性进行了研究.结果表明:新型钟形进水流道的出口速度分布均匀度及速度加权平均角非常接近最理想值,完全满足叶轮室进口的流动要求;该设计方法已成功地用于云南某电厂4 × 600MW机组泵站进水流道的设计.研究结果为完善和简化传统钟形进水流道关键通流部件的设计提供了重要的理论依据.     

竖井贯流泵装置水力设计方案比较研究

竖井贯流泵装置流道顺直、水力损失小,并具有投资较少、结构较简单、安装维护方便等许多优点。为了充分提高这种型式贯流泵装置的水力性能,结合南水北调东线一期工程的邳州站建设的需要,采用三维湍流数值计算的方法,对竖井贯流泵装置进行了水力设计方案比较研究,并分别采用了透明泵装置流态模型试验和泵装置性能模型试验的方法检验竖井贯流泵装置方案比较的成果。研究结果表明：前置竖井贯流泵装置进、出水流道内的流态平顺均匀,流道水力损失小;前置竖井贯流泵装置的水力性能明显优于后置竖井贯流泵装置;经过充分水力设计的邳州站前置竖井贯流泵装置在低扬程条件下得到了十分优异的水力性能,主要工况点的泵装置效率超过83%、临界空化余量小于5m。这种型式的贯流泵装置不仅适用于邳州站,而且也适宜在其它特低扬程泵站推广应用。     

泵段、水泵模型测试段与泵段效率修正

根据低扬程大型泵站泵装置出水流道的水力设计要求,修正了＂泵段＂的定义,计算了水泵模型测试段中进出水管道的水力损失,并对＂泵段＂效率进行了修正;根据修正后的＂泵段＂效率对南水北调东线工程3个泵站设计工况的＂泵段效率＂、流道效率和泵装置效率之间的关系进行了验证性计算。研究结果表明：＂泵段＂宜定义为由水泵叶轮和导叶体这两个最基本的过流部件组成;南水北调工程水泵模型同台测试提供的水泵模型综合特性曲线表达的是水泵模型测试段的水力性能,其中包含了测试段中进水管道和出水管道的水力损失;大型泵站泵装置中的＂泵段＂性能应在水泵模型测试段水力性能的基础上考虑进出水管道水力损失进行修正;由水泵模型测试段性能修正得到的＂泵段＂扬程和效率均较水泵模型测试段高,设计流量时的扬程修正值约为0.15m左右;效率修正值与水泵模型测试段扬程有关,水泵模型测试段扬程愈低,修正值愈大,其幅度约为（1～4）%。流道效率根据流道水力损失及泵装置扬程计算得到,根据流道效率和修正后的＂泵段＂效率对设计工况的泵装置效率进行预测,其结果与泵装置模型试验得到的结果相比小于1%。     

大容量低速潜水泵电动机设计实践

因潜水泵机壳一般由水泵厂设计,而电动机定、转子由电机厂设计制造,因此容易造成结构上的不协调,导致电机温升高、性能差,这在大容量低速潜水泵电机中尤为明显。因此,水泵厂和电机厂,在设计时应多沟通,既要考虑水泵的特点,又要考虑电机的特点,如电气距离、内部循环风路等。     

Investigation of Power Loss in the Cable of a Well Submersible Motor

More than half of oil-producing wells in Russia are operated using electric submersible pumps, which provide up to 75% of all oil produced in the country. However, electric submersible pumps have a rather high specific energy consumption in production of borehole liquid. Great difficulty is posed by determination of the loss in the cable of a submersible electric motor. I derived the analytical expressions to the adjusted calculation of power loss in the cable of an electric submersible pump. The loss depends on the length and cross section of the cable conductor, the average temperature, and the flowing electric current. The temperature along the wellbore can be approximately described by a linear law. However, other factors should be taken into account: the heating of the cable with flowing electric current and pumped liquid, which, in turn, is heated by the heat of an operating submersible pump unit. I constructed the graphic dependences of cable loss under conditions of current flowing under different values of temperature and length of the cable line. The results of the investigation will help to improve the accuracy of calculating the energy performance of well pumps and optimize their operating modes.     

大型轴流泵叶片角度随动系统数学建模及其调节器的设计

采用微偏线性化的方法建立了大型轴流泵叶片角度位置随动系统的数学模型,并在此基础上,结合排水泵站的工程实际,借助ＰＬＣ编程对随动系统调节器进行了数字化编码软件实现。实践中采用这种数学模型所设计的控制器极大改善了叶片角度的调节性能。     

基于遗传算法的水厂二级泵房智能调度系统

介绍了自来水厂二级泵房智能调度系统的设计原理及方案,分析了水泵特性曲线,阐述了优化模型的建立,对约束条件的处理办法以及遗传算法的基本原理及实现。其研究目的在于将遗传算法优化理论应用于工程实践当中,在保证供水指标的前提下,使能耗最小,具有重要的现实意义和巨大的经济效益。     

电缆工井排水新型取电装置的研究

针对电流互感器感应取得的电能太小不能直接应用在大功率抽水泵问题,结合不间断电源技术提出了新的解决方案。首先将互感器感应取得的电能先储存在蓄电池;再通过蓄电池为抽水泵供电,同时引入水位智能控制系统,实现了输电电缆工井内排水系统的智能控制,助力输电网安全稳定运行。     

变频调速注水泵站优化控制

利用变频调速技术进行注水泵站的优化控制是降低油田注水系统能耗的关键问题。文章根据注水泵性能曲线和管网特性，建立了注水泵站单站优化问题的数学模型，结合完全枚举法和既约梯度法给出了其求解算法，求解结果可作为变频器的频率给定，为进一步改进算法，减小求解运算量，提出了零最优值存在性判定定理，为合理配置泵站提供了参考依据。仿真实验表明算法是有效的。     

多雷地区泵站集散控制系统的研制

本文介绍了辽宁某地区水源站的结构及自然环境特点,为实时监控系统在硬件选材上进行了分析,着重指出雷击对控制系统的严重破坏性,并且提出相应的解决办法。利用控制系统可以对各泵站的运行状态进行实时监控,从而实现泵站的自动化管理。     

某市热网首站投运初期的1个问题

某市热网首站在调试过程中出现热网循环水泵的工作点过分右移、外网与首站联系不密切致使回水压力、回水温度难以控制等异常现象。针对该问题,提出了采用节流出口并按现有运行工况重新设计热网循环泵叶轮,使其与管路特性相符合的方法,使问题得到了较好的解决。集中供热工程选择热网循环泵时,泵的特性应与管网特性相对应,以防止热网循环泵过载造成出力不足。     

影响充水式潜水电泵寿命的几个关键问题的探讨

本文对影响充水式潜水电泵寿命的几个关键问题进行了论证,并提出了解决措施,这些措施经过实践运行证明效果良好.文中对充水式潜水电泵将来的发展作了初步的探讨.     

一种新型潜水电泵综合测试系统的研制

针对潜水电泵的特点和需要定期检测的要求 ,提出并设计了一套适用于工地现场对潜水电泵进行测试的智能潜水电泵综合测试系统 ,并详细论述了该系统对潜水电泵试验数据的采集、计算和处理的方法。