后置灯泡式贯流泵装置模型的优化与试验研究

结合南水北调东线工程金湖泵站低扬程大流量工况要求，研制了贯流泵装置水力模型。采用标准k-ε RNG湍流模型和SIMPLEC算法，对装置模型进行了全流场数值模拟，并对叶片出口和导叶之间的距离进行了优化。优化结果表明，叶片出口和导叶之间距离为0.11D2时，内部流动稳定，装置效率高，当该距离减小或者增大时，在导叶出口易形成旋涡区。流线运动轨迹表明导叶出口存在一定的剩余环量，呈螺旋流态进入出水流道，但没有出现局部旋涡。优化后的装置模型经过江苏大学试验台初试，河海大学试验台复试，和天津中水北方公司试验台终试，三个不同试验台的试验结果基本相符。终试结果表明，该装置模型流量大，效率高，在-4°叶片角下，最高效率达到79.40%，在2.92m扬程下，流量为329L/s，汽蚀比转速为1267，效率达到79.15%，该模型可供南水北调工程及其他工程选用。     

淮安三站灯泡贯流泵装置优化研究

淮安三站建成于1996年,是当时国内最大的灯泡贯流泵。自建成之日起就存在启动困难、超功率、振动大等现象,不仅导致该站不能正常运行,而且影响了贯流泵在南水北调工程的应用。本文在分析淮安三站存在的问题的基础上,从6个方面对淮安三站原有泵装置进行优化。采用CFD数值模拟、模型试验、现场测试的方法研究了优化后泵装置的性能。结果证明,优化后的淮安三站灯泡贯流泵装置性能优良,满足泵站运行要求。     

灯泡贯流泵装置的优化水力设计

采用CFD理论应用Fluent软件对某低扬程泵站灯泡贯流泵装置进行了三维湍流数值模拟及其优化水力设计,并采用透明流道模型试验验证了该优化设计.研究结果表明:灯泡贯流泵进、出水流道的控制尺寸及过流边界的形线对贯流泵装置的水力性能具有较为明显的影响;借助于三维湍流数值模拟方法可逐步优化其水力性能,且在设计流量下工作时的流道水力损失可控制在较小的范围内.前置灯泡贯流泵装置具有更好的水流条件,其水力 性能优于后置灯泡贯流泵装置.采用数值模拟得到的贯流泵装置流道的内部流态及其水力损失与流道模型试验得到的结果基本一致,表明采用数值模拟方法得到的灯泡贯流泵装置优化水力设计的结果是可信的.     

南水北调东线灯泡贯流泵水力模型及装置研究开发与应用

根据南水北调东线一期工程灯泡贯流泵站设计和建设需要,以南水北调金湖泵站设计工况为基础,自主研制开发贯流泵水力模型装置,利用FLUENT软件进行了CFD流场计算分析和设计优化。通过天津同台测试和专家鉴定,研制开发的两套水力模型装置最优工况点效率分别达到79.4%和81.9%,空化比转速达到1100以上。装置模型综合性能良好,运行范围宽,适用于1.0～4.5m的特低扬程泵站,在3m扬程下和相同性能的立式轴流泵相比,效率约提高5%,流量提高10%以上。同时,在水泵模型设计和装置性能优化方法上有所创新。     

灯泡贯流泵装置研究开发

该项目针对南水北调东线一期金湖站、泗洪站等低扬程泵站工程设计和建设需要,在学习、消化国外技术的同时,立足国内进行研究、开发。采用自行开发的泵水力设计软件设计了5套叶轮和导叶的贯流泵模型,并利用CFD方法对灯泡贯流泵装置进行系统优化。     

后置灯泡贯流泵装置“马鞍”区数值模拟

"马鞍"区是指轴流泵装置在扬程-流量曲线上小流量工况时的扬程随着流量的减小而出现先减后增的一段区域,在该区域内,泵装置运行状况极不稳定。以南水北调东线淮安三站的后置灯泡贯流泵装置为研究对象,采用ANSYS-CFX数值模拟与模型试验相结合的研究方法,计算并分析了"马鞍"区的流动特性,并将其与设计工况时流动特性进行了对比。结果表明:泵装置运行在"马鞍"区时,进水流道出水断面轴向速度的分布均匀度与速度加权平均角,前、后导叶体段的水头损失,过流部件内部流速场与压力场的分布等指标,均达不到设计要求;在"马鞍"区工况内,大流量时的水力性能要优于小流量时的水力性能。     

后置灯泡贯流泵压力脉动特性数值模拟

为研究不同工况下某南水北调泵站后置灯泡贯流泵叶轮导叶压力脉动规律,通过计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD)对偏流量、偏水位工况叶轮导叶区压力脉动进行计算与分析,结果表明：叶轮导叶区压力脉动时域图周期性明显,叶轮叶片个数对压力脉动主次频有一定影响,叶轮导叶区主次频均为整倍数叶频,叶轮导叶区压力脉动幅值整体从轮缘到轮毂呈减小趋势,叶轮区的压力脉动幅值明显大于导叶区。非设计水位工况下叶轮导叶区压力脉动幅值略大于设计工况,主次频未发生明显变化;非设计流量工况中小流量工况与大流量工况压力脉动幅值均大于设计工况,各个监测点的小流量工况压力脉动幅值为设计工况的2~3倍,且在此工况下低频脉动明显。可见非设计工况运行对机组压力脉动幅值的影响较大,长期在非设计工况下运行严重影响机组运行效率,泵站运行应尽量避免非设计工况运行的情况。研究结论可为泵站日常运维和研究异常水力振动提参考。     

灯泡贯流泵流道模型水力损失的测试

为了配合某大型泵站贯流泵装置的优化水力设计研究工作,本文提出了设计专用模型试验装置,将贯流泵装置进水流道和出水流道从水泵装置模型中分离出来分别进行模型试验及水力损失测试的方法。介绍了新方法所采用的测试装置及测试设备、试验准则、水力损失计算方法等有关问题。采用本文的方法对某泵站前置灯泡和后置灯泡贯流泵的进、出水流道分别进行了模型试验,测试了流道水力损失。试验结果表明:采用新方法进行贯流泵进出水流道水力损失的测试,可以较为方便地得到准确的结果;贯流泵装置进、出水流道的水力损失与灯泡布置的位置密切有关。     

低比转速高效贯流泵模型优化设计与试验研究

为深入研究后置灯泡贯流泵装置的性能,采用CFD数值模拟技术,对贯流泵叶轮和导叶体进行了优化设计,对叶片翼型、个数、厚度,导叶片的数量,距转轮出口距离对水泵性能的影响等进行了分析,且在分析过程中突破了传统贯流泵的运行范围,从而得到了低比转速高效贯流泵的水力模型。该模型的设计流量为0. 344 m~3/s,扬程为8. 22 m,比转速为630,装置效率最高为83. 45%。对得到的水力模型进行了模型试验验证,验证结果表明,数值模拟和模型试验性能曲线的变化规律一致,两者结果较为吻合。研究成果可为今后低比转速高扬程贯流式泵站工程的规划设计提供选型参考。     

南水北调东线工程二级坝泵站开敝式灯泡贯流泵介绍

一、前言二级坝抽水站位于山东省微山县南四湖湖区土楼村,系南水北调东线工程长江至黄河之间13个抽水梯级的第10级,该站把前几级泵站抽入南四湖下级湖的水继续抽入上级湖北送。其最大、平均、最小和设计扬程分别为2.85m、     

灯泡贯流泵典型故障诊断分析

针对灯泡贯流泵存在的典型故障,介绍了大型灯泡贯流泵典型故障的发生原因以及解决措施,从典型故障案例出发,介绍了灯泡贯流泵泵站运行典型故障的预防措施,结论可为同类型泵站的运行管理提供参考.     

Vibration analysis of large bulb tubular pump house under pressure pulsations

A 3D finite element model of the Huaiyin third pumping station of the Eastern Route of the South-to-North Water Transfer is described in this paper. Two methods were used in the calculation and vibration analysis of the pumping station in both the time domain and the frequency domain. The pressure pulsation field of the whole flow passage was structured on the basis of pressure pulsations recorded at some locations of the physical model test. Dynamic time-history analysis of the pump house under pressure pulsations was carried out. At the same time, according to spectrum characteristics of the pressure pulsations at measuring points and results of free vibration characteristics analysis of the pump house, the spectrum analysis method of random vibration was used to calculate dynamic responses of the pump house. Results from both methods are consistent, which indicates that they are both reasonable. The results can be used for reference in anti-vibration safety evaluation of the Huaiyin third pumping station.     

沙坡头水电站灯泡贯流机组水轮机转轮模型验收试验

通过对沙坡头水电站水轮机的模型验收试验以及试验结果与合同规定的水轮机性能参数保证值的分析、对比表明,沙坡头水电站水轮机的能量指标属于当前国际先进水平,其模型水轮机最高效率为93．87％,高于合同值0．02％;加权平均效率为93．303％,高于合同值0．013％;额定工况点效率92．31％,高于合同值0．09％。通过试验不仅对电站今后运行有一定的参考意义,而且对同类机组在今后国内的设计、制造以及研究提供了可借鉴的特性参数。     

灯泡贯流式机组电站厂房施工

自湖南省建成全国第一座灯泡贯流式机组电站以来，湖南省已建和在建的此类电站已达１１座。通过对已建工程的经验和教训的总结，对灯泡贯流式机组电站厂房的施工导流，施工程序、埋件和二期混凝土施工的特点进行综述。     

低扬程灯泡贯流泵水力特性及内部流场数值模拟

为了更加深入地研究灯泡贯流泵及其后置导叶的水力性能,采用CFD方法,借助于RNG k-ε湍流模型,应用SIMPLIEC算法,对灯泡贯流泵装置全流道进行了数值模拟,分析了其在4种特殊流量工况点下机组后置导叶的流动特性,研究了灯泡贯流泵的内部流动特征。结果表明:在最优工况点时,泵装置的内部流态较好,水流平直顺畅,导叶的导流作用最好;在小流量工况下,泵叶轮进口处出现了大范围的回流、漩涡区,叶轮出口处出水流的流态紊乱,相邻叶片翼型周围有明显的回流区,后置导叶翼型周围的流态紊乱,存在大范围的不良流态区域;在大流量工况下,叶片周围流态较好,出水流态内的回流区较少,但导叶周围的流态较差。可见,后置导叶对叶轮出口处水流的导流作用明显,偏离最优工况时,导叶区的水力损失较大。