南水北调长沟泵站水泵选型计算与模型试验

在南水北调长沟泵站轴流泵装置的选型设计中,采用两种水泵选型计算方法确定了两个可选水泵模型,并与两种出水流道型式组合成4个装置模型方案进行同台对比试验,优选出水泵模型和装置模型方案。结果表明:对于低扬程轴流泵站,应采用等扬程加大流量的水泵选型方法。     

南水北调东线工程泗洪站进出水流道优化设计

泗洪站是南水北调东线一期工程江苏境内第四梯级泵站,为深入研究泗洪站灯泡式贯流泵装置的水力性能,确保工程安全高效运行,结合该工程特点,采用CFD理论及数值计算的方法,对水泵的进出水流道进行优化水力计算分析,选出较优的进出水流道模型,以期为后期同类大中型低扬程泵站水泵装置的流道型式选型设计提供借鉴。     

排桩挡墙基坑支护在张家边泵站工程中的应用

张家边泵站为立式轴流排涝泵站,泵房结构型式采用干室块基型结构,水泵选用大型立式全调节轴流泵,水泵进水流道采用簸箕型进水流道,水泵出水流道采用低驼峰直管式出水流道,基坑支护采用排桩挡墙基坑支护方案,取得显著效果,对类似工程的设计提供借鉴。     

虹吸式出水贯流泵装置结构特点及对比试验研究

广泛应用于低扬程和特低扬程泵站的贯流泵装置,传统设计基本采用平直管出水的结构型式。针对城市防洪泵站扬程低、年运行时间短、安全性和可靠性要求高的特点,提出了5种新型虹吸式出水流道的贯流泵装置结构型式,它们具有结构简单、断流可靠、安装检修方便、维修和养护成本低等优点。在保持模型泵不变的情况下,采用CFD数值模拟技术,进行了不同结构型式的虹吸式出水贯流泵装置数值分析、优化水力设计和性能预测。根据优化设计结果,在高精度试验台上进行了虹吸出水和直管出水的竖井贯流泵装置模型对比试验。试验结果表明,两种竖井贯流泵装置的水力性能基本接近,平直管出水和虹吸式出水都是合适的低扬程泵站出水流道结构型式;在特低扬程情况下,采用虹吸式出水流道的泵装置结构型式具有更明显的优势。     

潜水贯流泵装置在扬州闸泵站中的应用分析

扬州闸泵站具有抽排和抽引的双重作用,其抽排设计净扬程为2.44 m,设计抽排流量为72 m3/s,抽引设计净扬程为0.65 m,设计抽引流量为29 m3/s,属于大(Ⅱ)型泵站.针对扬州闸泵站的功能需求及扬程特点,对4种不同型式的贯流泵装置方案进行了比选,最终确定采用潜水贯流泵装置型式,对比了单向潜水贯流泵装置电机前后置方案,分析了电机前后置对泵装置能量性能及内流场的影响,电机后置方案明显优于电机前置方案,该泵装置结构型式的应用可为同类型泵站的选型与设计提供一定的技术参考.     

刘老涧站水泵机组设计及选型

根据规划设计方案,刘老涧站设计流量为80 m3/s,通过模型装置性能试验,选用TJ04-ZL-23水力模型进行初步设计,确定原型泵的装置性能曲线,结合泵站扬程和流量的要求,确定原型水泵和配套电动机各种参数。由导流方案、膨胀土处理及泵装置优化等因素,确定了原型水泵的转速,并选定TJ04-ZL-06水力模型进行设计。根据水力损失和临界汽蚀余量推算出安装高程,根据刘老涧站的扬程变化范围和年运行时间,为保证泵站高效运行以及流量调节的灵活性,采用叶片液压全调节方式,并根据刘老涧站工程特点和实际情况采用肘形进水流道、虹吸式出水流道、真空破坏阀断流,从而最终确定该站原型机组主要参数、水泵主要部件的结构及选材。     

石港泵站泵装置优化设计与模型试验研究

拆建的石港泵站是淮河入江水道整治工程的主要建筑物之一,其主要任务是抽排宝应湖地区的涝水。根据泵站设计规范及给定的水位资料和土建控制尺寸范围,运用计算流体动力学方法,开展了进、出水流道优化设计,分析了石港泵站进出水流道的内部流态,预测了水泵装置性能,并进行了模型泵装置试验研究。优化设计结果与模型泵装置试验结果相比,在设计扬程和最大扬程下的装置效率预测相对误差很小,验证了数值优化方法的有效性和可靠性,可为类似泵站进出水流道设计和机组选型提供参考依据。     

大型低扬程泵装置水力设计关键技术的创新与发展

我国低扬程泵站建设的水平经历了由低到高的发展过程,特别是南水北调东线一期工程的建设,促进低扬程泵站的关键技术取得了长足的进步;为进一步满足南水北调东线二期工程等重大工程大型低扬程泵站的需要,对南水北调东线一期工程低扬程泵装置水力设计的关键技术进行了较为系统的总结和提炼.结果 表明:南水北调工程水泵模型及水泵装置同台测试为保障我国低扬程泵装置水力设计质量作出了重要贡献;大型低扬程泵装置的水泵选型新方法可保证低扬程泵站设计扬程工况位于泵装置高效运行区、最高扬程工况位于稳定运行区;采用分层次优化水力设计方法可以有效完成低扬程泵装置流道优化水力设计工作;立式低扬程泵装置宜优先采用肘形进水和虹吸式出水流道;对于特低扬程泵站宜优先应用前置竖井贯流式泵装置,可满足结构稳定和水力性能优异的要求;为实现泵站工程整体最优化设计,需要采用泵装置水力设计与泵房水工设计、结构设计之间的协同优化设计方法.     

前置竖井式贯流泵装置进出水流道水力设计标准化

借鉴水轮机尾水管水力设计标准化的成功经验, 为使优秀的前置竖井式贯流泵装置在我国低扬程及特低扬程 泵站得到更多更好地应用, 对前置竖井式贯流泵装置流道水力设计标准化进行了较为深入地研究。按满足工程应 用实际需要和分档方案不过于繁多的原则, 在常用值取值范围内对进、出水流道水力设计系列方案进行合理分档; 以竖井宽度和水泵名义平均流速为关键参数, 将进水流道划分为 24 种水力设计标准化方案; 以出水流道出口断面宽度和水泵名义平均流速为关键参数, 将出水流道划分为 17 种水力设计标准化方案; 经优化水力设计计算, 所述进水流道 24 种方案和出水流道 17 种方案的水力性能优异。前置竖井式贯流泵装置流道水力设计标准化研究工作在国内外尚属首次, 对提高低扬程泵站的设计水平具有重要意义。     

某立式轴流泵 CFD 计算与模型试验性能比较分析

针对宣州区某立式轴流泵站水泵装置进行分析,验证水泵设计选型的科学性、合理性,尽量减少和避免如伴随冲击、二次流、汽蚀等有害物理现象,防止影响机组的安全运行。设计中采用 CFD 技术对立式轴流泵装置全流道进行了数值模拟计算,并针对进水流道、泵段、出水流道的内部流态进行了分析判断应用,从而得出立式轴流泵全工况外特性。结合水泵装置模型试验得到水泵试验外特性数据,对比试运行参数,验证了水泵基本性能。结果表明 CFD 计算能初步快速的判断避免不利流态,试运行的工况点水泵性能与 CFD 计算和模型试验结果较相近。因此,对大中型立式轴流泵站同时进行 CFD 计算和装置模型试验是必要的,均对水泵的性能可做出比较准确的判断。     

南水北调源头江都第二抽水站原型性能试验研究

应用五孔探针测量单泵流量，自记水位计测量上下游水位，ADCP测量泵站流量的方法对江都二站泵机组进行原型试验，计算泵站效率。分析机组在不同上下游水位组合下的抽水性能，了解机组在高扬程工况下运行振动和噪音情况，结果表明：泵站改造后，单泵流量和泵装置效率均有大幅度提高，并能满足南水北调东线工程的运行要求。     

单级泵站不同机组流量分配的优化研究

调水工程中泵站建成后,在不同的时期承担不同的调水任务,为了完成各种调水任务,往往使水泵在不同的工况点运行。基于离散的单级泵站运行工况点,对泵站的流量分配进行了优化研究;在满足水泵流量、扬程和各种水力学条件的约束下,以泵站整体效率最高为目标函数,基于一些工况进行了不同机组流量分配的对比研究,建立了流量优化分配数学模型,得出了各个工况点下泵站内机组流量分配的最优组合。     

长沟泵站泵装置流道优化与选型研究

经对南水北调长沟泵站肘型和钟型进水流道分别与平直管式、低驼峰式、虹吸式出水流道组合成10个装置流道方案,进行水力优化设计和CFD计算分析,优选出较佳的2种进水-出水流道与优选的2个转轮模型,再组合成4组泵装置,进行装置模型同台对比试验。试验所得最优泵装置即TJ04-ZL-06模型转轮配肘型进水流道-低驼峰出水流道,在设计工况（对应泵站平均扬程3.66、流量33.5m3/s）时装置效率达78.2%,综合性能达到了较理想的目标,大大提高了装置效率和叶轮中心安装高程,不仅减少了工程投资还节约了年运行费。     

低扬程泵装置优化水力设计的关键问题

对低扬程泵装置的优化水力设计问题进行了较为深入的研究.将低扬程泵装置效率分解为水泵效率和流道效率两个方面,讨论了泵装置中泵段的概念和泵段效率的修正等问题,分析了流道水力损失对流道效率及泵装置效率的影响,通过实例说明了流道内的流速和流态对流道水力损失的影响,得到以下结论:在低扬程条件下,尽可能减小流道水力损失是提高泵装置效率的关键;减小流道水力损失的关键是降低流道内的流速和改善流道内的流态,其途径主要包括选择水力性能最优的泵装置型式和流道型式、适当降低水泵的nD值、选择更优秀的水泵水力模型、适当放宽流道控制尺寸、对流道型线进行充分的优化水力设计等.     

大型潜水贯流泵装置设计与应用

潜水贯流泵装置具有进出水流道顺直、水力损失小、泵装置效率高、土建结构简单、开挖深度小等突出优点。针对江苏省通榆河北延送水工程灌北、善南泵站特点,采用了单泵设计流量为10m3/s、叶轮直径为2m的卧式潜水贯流泵装置,这是目前我国叶轮直径最大的卧式潜水贯流泵装置。工程实践证明,潜水贯流泵装置应用于低扬程大流量泵站是可行的,在特低扬程下,可获得较高的泵装置效率。     

大型泵站低扬程泵装置效率指标的推算

为了合理确定我国低扬程泵装置主要工况水力性能的考核指标,以适应我国大型低扬程泵站建设事业不断发展的需要,提出建立在水泵模型同台测试试验数据和流道优化水力设计研究成果基础上的推算低扬程泵装置效率的基本方法,即:泵装置效率由泵段效率和流道效率的乘积得到,其中,泵装置中的泵段效率由同台测试结果经修正后得到,流道效率由流道水力损失及泵装置扬程计算得到;应用该方法推算了大型泵站贯流泵装置和立式泵装置模型主要工况的效率考核指标。     

基于事故树分析的水泵断轴事故的危险评价

基于事故致因理论建立水泵断轴事故模型,将水泵断轴事故危险源分为工作应力超负荷、工作强度超负荷、泵轴维护正确三类,提出基于事故树分析法的水泵断轴危险性专项评价方法。通过对最小割集和最小径集的分析可知,对水泵断轴影响最大的是作用时间过长、次数过多、承受应力过大、对中不符合要求、装配过紧或过松、形位公差过大。对水泵断轴事故的预防提出建议,对水泵运行时间进行合理分配,正确合理地装配水泵并且时刻关注水泵的运行状态。     

灯泡贯流泵装置的基本流态分析

为了回答灯泡贯流泵装置中的灯泡体究竟应该前置还是应该后置的问题,应用水泵装置三维湍流数值模拟的方法分别研究了南水北调东线工程某泵站前置灯泡和后置灯泡贯流泵装置两个不同方案的流态,揭示了前置灯泡和后置灯泡贯流泵装置的基本流动属性;数值模拟的结果得到流道模型试验的验证。研究结果表明:前置灯泡贯流泵装置的进、出水流态均匀平顺,水力损失较小;后置灯泡贯流泵装置的进水流态均匀平顺,但出水流道内存在明显的偏流和旋涡流动,水力损失较大;灯泡体前置符合水力学的基本原理,是获得最佳灯泡贯流泵装置水力性能的必要条件之一。     

快速闸门断流的轴流泵起动过程三维数值模拟

针对轴流泵机组起动过程的研究是泵站安全稳定运行研究的重要环节。为了准确捕捉轴流泵机组在起动过渡过程中的动态特性,建立轴流泵机组的全流道三维模型,采用三维CFD计算软件Fluent,利用基于有限体积法的动网格技术,配合VOF多相流模型对快速闸门断流的轴流泵机组起动过程进行了三维瞬态数值模拟,获得了轴流泵机组起动过渡过程中的流态变化及外特性参数的变化规律。闸门开启时间为60s时,机组起动扬程在12s时达到最大值2.76m,为运行扬程的1.28倍。减小快速闸门开启时间能够降低机组最大起动扬程,但同时会加剧回流及闸门处的水流撞击。计算结果表明:动网格技术结合VOF多相流模型可以较好的应用于快速闸门断流的轴流泵机组起动过渡过程数值模拟中,其结果可为泵站水力设计及轴流泵机组的过渡过程研究提供参考。     

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。