潜水轴流泵装置特性模型试验

第 26卷第5期 Vo1．26 No．5 水 利 水 电 科 技 进 展 Adv8~ces in Science and Technology of Water Resources 2006年 1O月 0ct．2I∞6 潜水轴流泵装置特性模型试验 葛 强 ，陈松山2，王林锁2，严登丰2 (I．扬州大学信息工程学院，江苏 扬州 225009；2．扬州大学水利科学与工程学院，江苏 扬州 225009) 摘要：对上海市薛家泓泵站立式潜水轴流泵模型泵装置进行了能量特性和空蚀特性试验。得出了叶 片角 O。和 ±2。时的能量特性和空蚀特性试验结果，探讨 了不 同消涡导流措施对潜水轴流泵模型装 置性能的影响。结果表明，在各工况能量试验中泵装置运行平稳、无振动；隔涡板和导水锥两种消 涡导流 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 对泵装置能量特性无明显差异 ；泵装置空蚀安全裕量较大，在 常遏扬程条件下运行不会 产生危 害性叶形空蚀 ；提 出了减少立式潜水轴流泵装置流经电动机灯泡体 、r形弯头及 出口等处水 力损 失的措施 。 关键词：潜水轴流泵；泵装置；模型试验；能量特性；空蚀特性；薛家泓泵站 中图分类号：TH312 文献标识码：A 文章编号：1006—7647(2006)05一O034—03 Model test on characteristics of submersible a al·flow pump／／GE Qians。，CHEN Song-shan2，WANG Lin-SUO2，YAN Deng- f n (1．School ofInformation Engineering， ，lgzb“Univers ， ngz^0“225009，China；2．School ofWater Conservancy and Hydraulic E 讥咖 ， Univers ， l‘225009，China) Abstract：A vertical submersible axial-flow pump device Wile adopted at Xuejiahong Pumping Station in Shanghm City．The energy characteristic and cavitation characteristic of the pum p device at the blade~oles of 0。and ±2。were studied through model test． an d the different measures for vortex suppression an d flow diversion which affected the performance of the pump device were an alyzed．The result SHOWS that the pump device is stable in different operational cases and there is no harmful vortex occurring around the bugle mouth under the common lift head due to large net positive suction head of the pum p device．In consideration of gravity drain function of the pum ping station，an eddy-separating plate Was used to replace the hydro cone in model test for choosing the best diversion scheme，and it is shown that there is no obvious difference in the energy response of the pum p device between the two measures．Moreover．8ome me,as~ are proposed for reducing the hydraulic loss of the pump device as water flows through the bulb body of the electric motor，joints，and oufleta． Key words：submersible axial-flow pump；pump device；model test；energy characteristic；cavitation characteristic；Xuejiahong Pumping Station 潜水轴流泵是典型的机电一体化产品，2O世纪 8O年代后在国外发展很快。广泛应用于给排水工程 和农田排灌工程。由于其具有结构紧凑，占地面积 小；安装、拆卸、维修、保养方便，日常维护保养工作 量少；运行平稳、噪音小；设备可靠性高。无故障运行 周期长；监测保护措施较完善，自动化程度较高等特 点，近年来已为各行业相继推荐采用【l 。但如何在 水利工程中开展潜水轴流泵的应用研究与实践。探 索潜水泵装置布置方案，提高泵装置运行性能。优化 泵站 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，仍是当前低扬程潜水泵站设计中的重要课 题之一【4J。上海市薛家泓泵站安装4台套潜水轴流 泵，配转速370r／rain、功率500kW异步电动机。水泵设 计扬程4．75nl，设计工况下水泵装置扬程3．01 nl。单泵 设计流量6．17 1113／s。泵站采用提排自排相结合的方 式，由于自流排水 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，部分进水流道亦作排水通道， 采用闸站合一的结构形式；出水流道为屈膝封闭式， 采取拍门断流方式，另设平板闸门作为事故门。为确 保泵站建成后能安全、可靠、高效地运行，对薛家泓泵 站潜水轴流泵装置模型进行试验研究。 l 试验内容及模型泵装置设计 1．1 试验 内容 通过泵装置模型试验。获得模型泵在叶片角度 (yD和 ±2o的装置综合特性 曲线，即 H=H(Q)， = (Q)和 P=P(Q，H)。装置扬程试验工况点最 高扬程达到不稳定运行区(马鞍区)。最低扬程小于 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50279045)；水利部科技创新资助项目(scx2oo3-12) 作者简介：~ (1965--)，男，江苏南通人，副教授，博士研究生，从事水利水电工程研究。E-mail：yT．,geq@yzu．edu．cn ‘ 34 ‘ 水利水电科技进展，2OO6，26(5) Telt025-83786335 E-ma／／：乒@ ．edu．∞ 脚 ：／／kkb． ．edu ． 廿 I 泵站最低运行扬程；得到模型泵在叶片角度 0o和 ± 2o时 3种不 同工况 点 (设计工 况点 Q，1．2Q和 0．8p)的装置空蚀特性及飞逸特性。 1．2 模型泵装置设计 模型泵装置进出水流道按原型和模型几何相 似 J设计制作，原型泵转轮直径 D。=1．2 m，模型泵 转轮直径 D =0．3m，模型比尺 =D ／D =4。进水 流道中间设导流墩，泵进口设导水锥，出水为 90~弯管 时采集和自动处理、显示、打印。 流量采 用 LDG一500型 电磁 流 量计 和 美 国 FOXBORO公司转换器 IMT一25测量；模型泵装置扬 程采用 CYG0204型压差传感器测量；轴功率、转速 采用 JN338—500A型测功扭矩仪测定。模型泵装置 效率 按下式计算【 ]： '7 ： P P gQmH p ．m × 100％II,KI~o '7m = p p × 加出水流道。模型泵装置整体立面布置见图 1。 2 试验设备及方法 其中 泵站试验台为平面布置式，图 2为试验台平面 图。试验方法按文献[8]进行。模型泵装置系统由 水力循环系统、动力及控制系统和微机测量系统组 成。模型泵装置性能试验中，水位、扬程、流量、转 速、轴功率等参数的测定通过传感器和信号处理接 口电路将数据接于微机测试系统，实现试验数据实 电动 27c，lmMm Pm 2nn P0 式中：ID为水的密度，ks／m3；Q 为模型泵装置流量， m3／s；日町 m为模型泵装置扬程，m；P 为模型泵输入轴 功率，kW；Po为空载功率，kW；／1． 为模型泵转速， r／rain；M 为泵轴扭矩，N。In；Mo为空载扭矩，N·Ill。 图 1 模型泵装I整体立面布I 进水阀 图2 模型泵装I整体平面布I 水利水电科技进展，2O06，26(5) Td．．025。83786335 E-ma／／．．#@／~ ．edu．c，I 印^：／／ ．hhu．幽 ．al ·35 · 3 模型泵装置性能试验结果 本项试验包括叶片角0o和±2：。时的能量特性试 验和空蚀特性试验 。¨。。 3．1 模型泵装置能量特性试验结果 图3为模型泵装置叶片角0o和±2o时的能量特 性试验结果。 0带导水锥 导流方案 蕃 喜 图 3 模型泵装置能量特性 曲线 由于薛家泓泵站具有 自排功能，为增加自排能 力，在确定消涡导流方案时，试验中分别采用导水锥 及隔涡板方案，并在最大运行角度 +2。时观察了进 水流态变化及对模型泵装置性能的影响，两种导流 方案下模型泵装置能量特性曲线如图4所示，由图 4可知，本装置采用导水锥和隔涡板消涡导流对模 型泵装置性能的影响无明显差异。从流态观察结果 可知用隔涡板导流在大流量时底板上偶见微弱断续 漩涡，该微小漩涡未向上延伸，对进水流态没有影 响，采用隔涡板可明显加大过流能力。 蚀余量的测定，试验结果见表 1。 表 1 模型泵装置空蚀性能 4 结 论 a．对照模型泵装置能量特性试验结果，原型泵 站在设计装置扬程 3．O1 m条件下，叶片角 +2。，0。， 一 2o时流量分别为6．47．m3／s，5．78 m3／s，5．10 m3／s；功 率分别为 359．8kW，314．7kW，277．9kW，选用该模型 泵能确保泵站可靠运行，在各工况能量试验中，模型 泵装置运行平稳、无振动。 b．考虑泵站自排功能，试验中用隔涡板代替导 水锥进行导流方案试验选优，结果显示进水流道内、 喇叭口附近未见有害漩涡，两种消涡导流方案对模 型泵装置能量特性基本无差异。 c．当叶片角为0。，泵站在设计装置扬程 3．01 m 工况运行时，流量为 5．78 m3／s，不能满足设计流量 6．17m3／s的要求。如工程的确需要 6．17m3／s流量， 建议采用 +2。叶片角运行，此时效率比0o时略低，泵 轴功率为364kW，选用功率为 500kW的电动机未超 载，能保证泵机组顺利起动运行。 d．根据空蚀试验结果，对照表 1，净扬程在 1．89—5．49m范围模型泵装置临界空蚀余量在7．79 一 l0．51 m，在现有泵叶轮淹没深度 1．5 m的情况下， 3种叶片角0。和±2。时均未产生空蚀，模型泵装置空 蚀安全裕量较大，在常遇扬程条件下运行不会产生 危害性叶形空蚀。 e．为减少立式潜水轴流泵装置流经电动机灯 泡体、井筒、r形弯头及出口等水力损失，可适当提 高出水管高程，减少电机顶部突然扩大拐弯 r形水 力损失，进一步优化进、出水管流道尺寸，提高泵装 置效率 。 参考文献： 图4 叶片角+ 时不同导流方案模型泵装置能量特性曲线 3．2 模型泵装置空蚀特性试验结果 [1 3高建宏，石建军，李振芳，等．大型潜水轴流泵在污水泵 试验针 对等扬 程 (等空 蚀余 量)额定 转速 站中的试验与应用⋯ ·浙江建筑，1994(10)：22—23． 1480 r／rain,叶片角 0o和±2：。这 3种工况完成临界空 (下转第40页) 。 36 。 水利水电科技进展，2OO6，26(5) Tel：025—83786335 E-ma／／：豇@ ．edu．cn 脚 ：／／／dd~．h／m．edu．cn 值，故本文取 0．05进行计算。 规范_7 J给出的设计反应谱特征周期只反映了场 地对地震卓越周期的影响，没有考虑远震是主要由 面波引起的长周期分量的影响，原因主要是远震和 近震的影响无法区分。文献[6]进行统计 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 的结 果表明，边坡的坡高、坡度以及边坡的弹性模量在一 定程度上都会对边坡的地震响应产生影响，因此，边 坡数值模型的建立、模型物理力学参数的取值都应 尽可能地体现边坡的真实面貌。 3 结 语 崩塌堆积体边坡在地震作用下的破坏机理十分 复杂，寻找一种合理的计算方法将是一个重要的课 题。拟静力法使用简单，但无法考虑地震作用的动 力特性；时程分析法虽然能够更准确地反映地震的 动力特性以及崩塌堆积体边坡随时间的变形变化， 但需要测定场地的地震波输入，计算以及实现相对 繁琐；反应谱法根据长年科研工作积累的反应谱曲 线确定地震参数，计算相对简单，又能反映地震作用 边坡的最大反应。但由于地震作用条件下地面运动 行为十分复杂，由此所用的振型组合公式，包括 SRSS法都是不严格的，只能是某种意义上的平均统 计结果，最终导致反应谱理论不够严格。本文采用 加速度反应谱曲线进行取值，而加速度反应谱曲线 与阻尼比的取值有密切的关系，因此，对于不同岩土 体性质的崩塌堆积体边坡，阻尼比的取值也是一个 需要研究 的问题。 参考文献： [1]刘力平，雷尊字，周富春．地震边坡稳定分析方法综述 [J]．重庆交通学院学报，2001，20(3)：83—88． [2]顾淦臣．土石坝地震工程[M]．南京：河海大学出版社 ， 1988． [3]STEVEN L K．Geoteclmical earthquake engineering[M]．Upper Saddle River NJ：Prentice-Hall lnc，1996：423—462． [4]NEWMARK N M．Effective of earthquake on dams and 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