水利部南水北调工程轴流泵模型天津同台测试最优效率点参数表

(D=300mm,n=1450r/min)●模型型号说明:JMT-19-6.0JM:江苏省水利科技咨询中心和江苏大学流体中心系列轴流泵模型试验研究课题组模型代号;T:水泵模型天津同台测试代号;19:水利部南水北调工程水泵模型天津同台测试编号;6.0:最优工况扬程;●有关模型技术问题由关醒凡教授负责解释(手机:13601883266)。模型代号叶Φ片(角度o)流量Q(l/s)扬程H(m)效率η(%)平均效率η(%)加权平均效率η(%)汽蚀比转速(C)比转速ns名义比转速ns+4380.5910.05385.85856578+2363.359.79785.849015760347.179.51885.19956575-2332.659.16284.511007580JMT-08-9.5-4…     

水泵苏特坐标曲线非单一性的探讨

水泵全特性曲线是分析泵站水锤的基础资料,本文根据比转数 n_s=90及185两种双吸离心泵各种转速下的实测扬程、输入功率特性,探讨了苏特坐标下水泵全特性曲线的非单一性问题。     

水泵工作点的简化算法

机电排灌站设计中,要使所选择的泵型在高效区内运行,就要对水泵的工作点进行分析。水泵工作点的计算,以往多采用图解法进行,较为繁琐,现介绍一种简化算法。在水泵的高效范围内,相应有一个流量范围和扬程范围,在水泵的Q～H曲线上(见图1),m_1、m_3两点为水泵高效范围的边界点,m_2为水泵的最高效率点。此三个点对应的流量和扬程值,在水泵的规格性能表中都可以查到。在曲线m_1m_3上,如设H=f(Q),则函数H=f(Q)对应于Q_1、Q_2、Q_3的值为H_1、     

利用规划求解法确定水泵工况点

利用Excel中的规划求解法的基本功能,解决了水泵工况点的确定问题。首先用抛物线方程H=A1＋B1Q＋C1Q2表示泵流量与扬程曲线,方程H需=H净＋h损表示水泵装置的需要扬程曲线。然后根据在水泵工况点水泵的扬程H与需要扬程H需相等这一理论,给出流量的初值,并分别写出水泵扬程H和需要扬程H需与流量Q之间的计算公式,运用Excel计算功能,分别计算出水泵的扬程和需要扬程。利用此方法和水泵工况点确定的相关理论,准确、快速地求解各类复杂条件下水泵的工况点。这种方法与传统的图解法、数解法相比,具有快捷、精确等优点。     

平面S型轴伸泵装置变转速水力特性

为了研究水泵变速运行装置内部水力特性变化,采用CFX软件对平面S形轴伸泵装置进行全过流部件数值模拟计算,转速分别为1 050、1 250、1 450 r/min。结果表明,不同转速下装置叶轮进口流速均匀度变化很小,进水流道水力损失变化规律不变。3种转速下出水流道小流量工况水流旋转运动强烈,设计工况流线较平顺,大流量工况水流贴壁运动明显。水泵转速增加后,出水流道水力损失最小值增大,对应的流量也加大。3种转速下,出水流道水力损失与装置扬程之比δ均在泵装置最优工况最小,且均为0.055左右,相差不大。通过断面涡量云图比较,变转速对导叶出口断面涡量影响很大,对应该断面涡量某一数值时,水力损失有最小值。泵装置变转速等效率曲线近似为抛物线,装置外特性基本符合比例律的关系。     

水泵水轮机全特性曲线的改进Suter变换

水泵水轮机的全特性曲线在水泵工况和反水泵区表现出"S"型特征,曲线存在交叉和重叠现象,这种流量和转矩的多值性会给过渡过程分析带来不便.采用改进的Suter曲线变换方法,将水泵水轮机在四象限内的全特性曲线转换为2组周期性变化的曲线,即WH(x,y)线和WM(x,y)线;在保持原有数据曲线特性不变的基础上,对水泵水轮机的全特性曲线进行了变换处理,然后采用最小二乘曲面拟合数学模型对变换后得到的WH曲线和WM曲线进行曲面拟合,得到了2组曲线的三维曲面拟合图.变换后的WH曲线和WM曲线平滑光顺,成为2组近似平行的曲线,消除了Suter转换曲线的分布不均匀和插值多值性等缺陷,从而消除了水泵水轮机全特性曲线在水泵和反水泵区的交叉和重叠现象以及曲线两端的分布不均匀现象,为水泵水轮机的过渡过程分析提供了方便.     

低扬程泵变速工况性能及合理变速范围的确定

根据南水北调工程中低扬程泵站采用变速运行的具体特点,研究了变速工况下泵装置性能的变化规律,指出在装置净扬程大于零的情况下,传统的水泵相似律不再适用于变速工况下的装置特性换算,提出了采用泵特性线性化和额定转速下装置特性预测变速工况下性能参数的方法.在引入"能耗比"的概念后,对一定时间段调水量恒定条件下的变速运行与其他调节方式的能耗进行了分析.在考虑变速装置效率、电动机效率和不同转速下泵效率变化下能耗比与净扬程关系的基础上,提出了确定不同净扬程下经济合理变速范围的方法.     

高速部分流泵CFD计算和优化设计

为研究高速部分流泵中流量系数、扬程系数和比转速三者之间的关系,对该泵主要参数进行了优化设计.在水泵性能试验的基础上,采用Matlab软件对试验数据进行数值拟合,推导出三者的函数关系式,并对主要性能参数进行了精确计算.将优化后的参数应用于Pro/E建模,运用ANSYS-CFX进行了数值计算和外特性试验.结果表明,中间截面静压呈环状梯度由轮毂向轮缘逐渐递增,出口静压满足优化要求;流线云图中虽然存在漩涡,但隔舌处的回流和涡流得到了明显的改善;从扬程-流量试验曲线也可以看到,在从小流量到设计工况点间运行非常平稳.该结果为实际工程应用提供了一定参考.     

多能互补发电系统的抽水蓄能机组启动过程

在以抽水蓄能为蓄能装置的多能互补发电系统中,抽水蓄能机组采用可逆式水泵水轮机机组.研究了机组在水轮机工况下和水泵工况下的启动过程特性对多能互补发电系统运行性能的影响,根据抽水蓄能过渡过程特性及可逆式水泵水轮机机组性能,建立了多能互补发电系统中抽水蓄能启动过程的数学模型.在水轮机工况下,其启动过程分为3个状态(0状态、空载状态、启动结束状态)、2个时段(从0状态到空载状态、从空载状态到启动结束状态);在水泵工况下,以关死功率为界限,分析了机组特性.由分析可知:抽水蓄能机组在水轮机工况下的空载开度及其所对应的流量可根据其飞逸特性曲线或水头特性曲线求取.在水泵工况下,当净负荷小于关死功率时机组不运行;当机组启动结束时,无论在何种工况下,如果净负荷值大于或等于额定功率,则机组均运行在额定工况下;如果净负荷值小于额定功率,则机组输出功率为净负荷值.     

转速对水泵水轮机压水调相运行水环流动的影响

为了研究水泵水轮机在调相工况下转速对水环流动的影响,应用ANSYS CFX软件对某中比转数水泵水轮机在调相工况下的水环流动特性进行全流道非定常数值计算,分析水泵水轮机在不同转速下(n=600,800,1 000,1 050 r/min)水环的压力脉动特性和流动特性.研究结果表明:无叶区水环的厚度与转速密切相关,转速越大,水环内自由液面的平均半径越大,水环厚度越薄;不同转速下无叶区内的压力脉动频率组成成分相同,主频均为由动静干涉作用引起的7f_n,且随着转速的增大主频的幅值增大,水环的流动速度增大;在相同转速下,无叶区周向压力脉动强度变化不明显,但在无叶区径向,越靠近转轮处压力脉动越小;转轮出口处有明显的气液分界面,整个转轮流道内充满气体,这表明水环对气体密封的效果良好.研究结果可为水泵水轮机调相工况运行提供一定参考.     

水泵性能的调节方法

从常用的离心泵、轴流泵、混流泵的性能曲线看,扬程(H)-流量(Q)的曲线变化,离心泵高效区范围广,曲线变化比较平缓;轴流泵显示出陡降型并有马鞍型扭转点;混流泵曲线介于二者之间。 当实际需要的水泵设计扬程与所选用水泵的额定扬程不相符合,或者发现配套动力机负荷不足或超负荷运行时,可采用调节水泵性能的办法来调节动力机的负荷,以保证泵组在高效区运行。具体调节     

基于密云调蓄工程梯级泵站的抽水装置性能分析

根据模型试验结果,对模型试验数据进行拟合和换算,得到水泵原型装置的性能参数;再考虑水泵运行的传动效率和电机效率,得到原型抽水装置特性曲线;最后经插值计算,得到离散的水泵特性参数。分析泵站在不同机组投入运行条件下的可工作区间,结合工程设计参数,得到在实际调度过程中可能运行的所有工况;将此工况区间进行离散,得出各个工况点下梯级泵站系统的高效运行方案。以密云调蓄工程梯级泵站中屯佃泵站、西台上泵站为例进行了计算,分析对比轴流泵和混流泵在本工程运行中的效率情况,其结果作为泵站优化调度的基础数据,为梯级泵站调水工程的初期安全、高效运行提供技术支撑。     

大型潜水电泵系统方案设计探讨（续）

若根据水泵的相似原理,设阀门开度不变,仅改变水泵的速度,则在图2中(H-Q)_e 曲线将平行下移至(H-Q)_1,效率曲线将由(η-Q)_M 近似平移为(H-Q)_N。(H-Q)_1与 R_1交于 A 点。此时轴功率为:P_A=((H_A)·(Q_N))/η_N(假设 Q_N=Q_A)与在 N 点工作的轴功率相比,由于η_N≈η′_M,故ΔP=(H_N-H_A)Q_N/η_N△P 表示变速调流量比变阀门调流量节约的有功电能,这里对 H_J 的大小,所需轴功率也不一样、节电程度也不相同,H_I 越大,节电效果就越好。总之,需要变流量扬程的负载,采用调速方式节约能源比较显著,有较大的发展前途。2 潜水异步电动机2.1 调速方法的讨论潜水异步电动机(以下简称电动机)是潜水泵的     

泵作水轮机运行的特性分析

根据水泵、水轮机的基本能量方程式和相应工况下的水流运动相似的假定，推导出了同一叶轮（或转轮）在同一转速下水泵工况和水轮机工况的能量可逆关系，分析了两种工况下主要性能参数间的相互关系及其影响因素。这对于开发和节约能源均是有意义的。     

空调专用泵特性分析及水力设计

结合空调泵的运行特性，通过叶片泵的基本方程来讨论H－Q，N－Q曲线走势的决定因素；从水泵生产厂家的认知出发，对于空调泵的水力设计提供参考意见。     

折引特性曲线法在扬黄灌溉泵站更新改造中的应用

水泵并联运行工况点的确定在泵站设计中占有极其重要的地位,关系着水泵选型的合理性和泵站运行的经济性。采用折引特性曲线法对某扬黄灌溉泵站不同型号水泵在相同水位下并联运行的工况进行分析,验证水泵选型和电机功率选择。     

混流式水泵水轮机全特性曲线S形区流动特性

混流式水泵水轮机转轮的离心效应较混流式水轮机明显,形成了全特性曲线上的S形特性。该S形区水泵水轮机流道内流动状况很不稳定,为了详细了解该区域的流动特性,选取等开度下水轮机工况、水轮机飞逸工况、零流量附近水轮机制动工况、零流量附近反水泵工况以及反水泵工况等5个工况点进行全流道定常流和非定常流数值分析。定常流动分析表明:全特性曲线上的S形区转轮和导叶流道内存在大量的涡,消耗了大量的水能,致使机组输出功率很小。非定常流场计算表明:在S形过渡工况区,蜗壳与尾水管直锥段内的压力脉动频率与幅值均相近,且幅值小;而导叶至叶片的无叶区和叶片进口的压力脉动幅值高,主要为高频脉动。     

叶片形状对能量回收水力透平性能的影响

以3台能量回收水力透平为研究对象,在透平轮基本几何参数（高压边直径、低压边直径、叶片进口宽度、叶片出口安放角及叶片数）和设计转速相同的情况下,根据不同的叶片进口角及包角设计了3种不同叶型,并应用计算流体动力学软件Fluent对其流场进行数值模拟.模拟结果表明：在最优工况下,叶型1透平轮流道内漩涡区域较小,相对速度和静压分布比叶型2和3透平轮均匀,叶型3的相对速度和静压分布最差,叶型1水力透平的最高效率比叶型2和3分别高约1%,2%;3种叶型水力透平的可回收水头和效率在流量小于设计流量时有H2〉H3〉H1,η1〉η2〉η3,大于设计流量时有H2〉H1〉H3,η3〉η2〉η1;在透平轮其他基本尺寸不变的情况下,存在最优的叶片进口角及包角组合;透平轮靠近叶片进口处压力面附近有轴向漩涡存在;相同流量下,叶型3透平轮可回收水头低;当流量大于设计流量时,包角越大,透平轮效率下降越明显.     

特低扬程竖井贯流泵装置水力特性试验研究

结合江苏省常州市大运河东枢纽泵站工程,对设计净扬程(1.0m)的特低扬程前置竖井式贯流泵装置特性进行了试验研究。试验测试了模型泵在不同叶片角度下运行的能量特性、汽蚀性能和飞逸转速特性,在此基础上换算得出原型泵的水力特性,绘制了模型以及原型泵装置的综合特性曲线和单位飞逸转速曲线。试验结果表明,泵装置最优工况点的模型装置效率为78.83%,对应的扬程和流量分别为1.70m和22.66m3/s;在设计扬程1.0m、流量25.35m3/s时的模型装置效率为67.5%。对于特低扬程泵站,竖井贯流式水泵具备能量特性好,装置效率高,且运行和维护方便等优点,特别适用于平原水网地区的防洪排涝工程。     

双吸离心泵叶片区压力脉动特性分

采用大涡模拟方法(LES)和滑移网格技术,对双吸离心泵不同工况下的内部三维非定常湍流流场进行了数值模拟,研究了叶轮区域流场特性及叶片表面的压力脉动特性.结果表明,叶片区的压力脉动频率以叶轮转频为主,且压力脉动幅值随着偏离设计工况程度的增大而显著增加,尤其是在小流量工况Q/Qd=0.62下,压力脉动变化幅度最大,约为最优工况的3倍;设计工况下,叶片头部区域压力脉动幅值最大,约为静压均值的14％,分别比叶片正面中心处大86％,比叶片背面中心处大169％.