宁东供水工程高扬程离心泵抗磨蚀保护措施

宁夏宁东供水工程安装的大型高扬程离心泵年运行小时数高达7 300 h,由于抽送黄河含沙水流,水泵通流部件的泥沙磨蚀问题成为工程设计的关键难题.介绍宁夏宁东供水工程对磨蚀问题的看法和采用的抗磨蚀保护措施,供今后类似工程设计参考.     

黄河多泥沙水源离心泵站水泵磨蚀

针对段家塬三、四级泵站水泵磨蚀严重,系统地分析了泵站设计运行存在的问题和水泵磨蚀的特点,指出了扬程较高的黄河多泥沙水源离心泵站水泵磨蚀的成因和机理,在此基础上提出了水泵磨蚀防治的五项对策,对高扬程黄河多泥沙水源离心泵站的安全、经济运行有很好的指导作用。     

基于数值模拟的双吸离心泵磨蚀预估

采用激光扫描技术建立宁东供水工程双吸离心泵三维实体模型,并采用CFD技术,模拟泵内水流流动规律,确定水泵宜磨蚀部位,并利用经验公式预估其磨蚀深度,为泵站有针对性的开展抗磨蚀工作奠定了基础。     

高含沙水流水轮机转轮的改型与抗磨蚀研究

进行高含沙水流水轮机转轮的改型研究，关键是要从正确确定转轮设计参数和轴面流道型式入手，根据三维水力设计理论，考虑导叶与转轮匹配关系进行叶型设计，针对不同破坏机理选择强磨蚀区采用金属喷涂或非金属保护等综合措施，使水轮机在高舍沙水流中运行时出力增加、抗磨蚀能力提高。     

高含沙水流混流式水轮机磨蚀的数值预测与分析

为了研究高含沙水流混流式水轮机的磨蚀规律,应用SST k-ω湍流模型和Tabakoff磨蚀模型对渭河流域魏家堡水电站水轮机内部的多相流动及其磨蚀现象进行了数值模拟,预测了易发生磨蚀的部位并分析了产生磨蚀的原因.通过与电站实际运行后的水轮机磨蚀情况对比,数值模拟结果准确地预测了磨蚀发生的部位和磨蚀程度.数值模拟结果表明:磨蚀主要发生在蜗壳的隔舌、面与面连接的不光滑区域或缝隙等不规则的边界区域以及导叶和叶片的头部端面;壁面附近的流态对磨蚀有重要影响,磨蚀破坏最严重的区域为转轮出口靠近下环的叶片区域,此处的叶片弯曲的曲率较大,形成较高的速度和不稳定流动现象;尾水管中的弯肘段改变了流体的流动方向导致较为严重的磨蚀.研究成果为水轮机磨蚀的预防和抗磨蚀水轮机的优化设计提供了参考.     

黄河多泥沙水源离心泵站水泵磨蚀成因及防治对策

针对段家塬三、四级泵站水泵磨蚀严重的问题,系统地分析了泵站设计运行存在的问题和水泵磨蚀的特点,指出了扬程较高的黄河多泥沙水源离心泵站水泵磨蚀的成因和机理,在此基础上提出了水泵磨蚀防治的5项对策,对高扬程黄河多泥沙水源离心泵站的安全、经济运行有很好的指导作用.     

北赵引黄泵站水泵抗磨蚀问题研究探讨

黄河沿岸建有数百座扬水泵站，黄河泥沙对水泵磨蚀十分严重，不仅严重破坏了水泵的过流部件，而且也对水泵性能参数产生很不利的影响。文章根据北越引黄工程的实际情况，结合研究实验成果，提出了北越引黄泵站水泵抗磨蚀措施。     

东雷二级泵站离心泵结构改进

通过对东雷二级泵站黄河2号离心泵运行多年来故障频繁、部件使用寿命短的原因分析，认为按清水介质设计是造成黄河2号泵故障频繁的主要原因。结构改进应采用多级叶轮，降低其相对速度；采用双吸结构，抵消其轴向水推力；采用优质材料，提高其部件抗磨蚀性能。三种措施综合采用，才能有效改善高扬程离心泵适应含沙浑水的性能，延长使用寿命。     

叶片进口边位置对离心泵性能的影响

为了研究叶片进口边位置对离心泵外特性能、内流场的影响规律,在原型泵的基础上,设计了叶片进口边位置不同的5种叶轮,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,分别对5种叶轮的离心泵在清水和含沙水介质下进行三维全流道定常数值计算.结果表明:针对低比转数离心泵,叶片进口排挤严重,使叶片进口边向出口方向延伸可以使叶片进口处的流动更加均匀,液流的流动速度减小,叶片表面的压力变大,从而改善空化性能;在一定范围内变动叶片的进口边位置对离心泵的扬程、效率影响不大,但是当叶片的进口边位置向出口方向延伸过多会导致叶片对液流的做功能力下降,从而使离心泵的扬程明显下降;当离心泵在相同工况下运行时,离心泵进口沙粒含量的增大会使离心泵的扬程、效率降低,且会使流道内空化核的数量增大,从而导致空化性能变差.     

含沙水流中翼型空蚀磨损试验

模拟水力机械内部流动环境,在收缩-扩散型试验段中对翼型进行了空蚀、磨损及两者联合作用破坏试验,观测表面破坏微观形貌并测量破坏深度分布规律.空蚀形貌呈较为规则的近圆独立蚀坑,其分布较为随机.根据颗粒对表面作用的不同,磨损形貌表现为冲击、铲削、犁耕及切削等类型.在较高固相质量浓度下,联合作用破坏形貌大多在极端的角度(90°或0°)以颗粒磨损形式出现,其尺度特征在翼型表面随位置后移远大于磨损形貌,宏观破坏深度明显比单纯磨损大;而在低固相质量浓度下,微观形貌为空蚀磨损共存.     

含沙水流中翼型空蚀磨损试验

模拟水力机械内部流动环境,在收缩－扩散型试验段中对翼型进行了空蚀、磨损及两者联合作用破坏试验,观测表面破坏微观形貌并测量破坏深度分布规律。空蚀形貌呈较为规则的近圆独立蚀坑,其分布较为随机。根据颗粒对表面作用的不同,磨损形貌表现为冲击、铲削、犁耕及切削等类型。在较高固相质量浓度下,联合作用破坏形貌大多在极端的角度(90°或0°)以颗粒磨损形式出现,其尺度特征在翼型表面随位置后移远大于磨损形貌,宏观破坏深度明显比单纯磨损大;而在低固相质量浓度下,微观形貌为空蚀磨损共存。     

提高离心泵抗汽蚀性能的措施

当离心泵发生汽蚀时,叶轮会遭受汽蚀破坏,影响离心泵性能并妨碍其正常运行。为此,简要阐述了离心泵汽蚀危害及提高离心泵抗汽蚀性能的理论依据,同时介绍了改善叶轮设计、提高离心泵抗汽蚀性能的传统措施和最新方法,并探讨了CFD在抗汽蚀性能研究中的重要作用,指出了利用CFD技术提高离心泵叶轮抗汽蚀性能是今后的研究热点。     

船用离心泵抗泥沙防泄漏系统的设计方法

针对我国船舶用离心泵因海水泥沙破坏而造成严重泄漏的问题,在船舶用离心泵设计上采用一种背叶片流体动力密封和机械密封相结合,同时增加清洁水系统来对泥沙水进行分离处理的综合抗泥沙防泄漏方法,即利用旋流器的分离特性将海水中的泥沙进行分离,产生清洁水用于机械密封的润滑和冷却,基于流体动力密封原理,利用叶轮上的背叶片带动液体旋转所产生的离心力,使液体甩向叶轮出口,起到保证洁净水系统压差、阻止泥沙进入轴端密封的作用。进行了旋流器特性研究、机械密封冷却液计算、叶轮背叶片设计、匹配计算,并给出了具体的设计计算方法。