盛桥泵站水泵模型比选和进出水流道水力特性研究

发布时间：2020-04-11 12:22

【摘要】：大型低扬程泵站在我国应用广泛,是重要的水利工程建筑物,在水资源调配、城市防洪、灌溉排涝和水资源改善等方面发挥了重要的作用。泵装置水力性能优劣在大型低扬程泵站中越来越受到重视,其水力性能与水泵选型和进出水流道水力设计密切相关。引江济淮工程是安徽省的“南水北调”工程,盛桥泵站是该工程的梯级泵站之一,设计总流量为150m3/s,采用立式全调节轴流泵,进水流道采用肘形进水型式,出水流道采用直管式出水型式。本文基于盛桥泵站的基本参数,从水泵模型比选和进出水流道水力设计两方面进行低扬程泵装置水力性能的研究,并采用泵装置模型试验的方法对研究结果进行检验。本文主要研究内容和成果如下:1)采用同类型换算方法,基于刘山泵站(TJ04-ZL-06)和长沟泵站(TJ04-ZL-19)泵装置水力性能模型试验结果进行盛桥泵站水泵选型;采用选型系数法对盛桥泵站TJ04-ZL-19水泵模型和TJ04-ZL-06水泵模型进行选型比较;两种选型方法的结果表明TJ04-ZL-19水泵模型适合盛桥泵站。2)对低扬程泵站进、出水流道三维流场数值模拟基本理论进行了阐述,确定了进水流道和出水流道流场计算所采用的边界条件;分析了进水流道和出水流道水力设计优化的目标,选取轴向流速分布均匀度、水流入泵平均角、水力损失和阻力系数作为进水流道水力性能评价指标,选择水力损失和阻力系数作为出水流道水力性能评价指标。3)盛桥泵站肘形进水流道初始方案三维流场数值模拟结果表明出口断面轴向流速分布均匀度和水流入泵平均角分别为97.8%和88.2°,水力损失为0.122m,出口水流基本垂直均匀流出;经过优化改进的进水流道方案2出口断面轴向流速分布均匀度为98.4%,水流入泵平均角为88.3°,水力损失为0.108m,水流转向有序、收缩更为均匀。4)盛桥泵站直管式出水流道初始方案三维流场数值模拟结果表明该方案水力损失为0.579m,阻力系数为6.43×10-4s2/m5,流道右侧存在较大范围旋涡区;经过优化改进的出水流道方案2水力损失为0.391m,阻力系数为4.34×10-4s2/m5,流道水力性能显著改善。5)采用泵装置模型试验的方法对盛桥泵站泵装置模型水力性能进行了研究,测得6个叶片角度下模型泵装置能量性能、汽蚀性能、飞逸特性、压力脉动特性等水力特性,结果表明:泵装置在-4°叶片角度下,运行扬程为4.73m时,装置效率能达到75.54%,满足设计要求;在设计扬程4.4m运行时,汽蚀余量为8.1m;最大扬程4.9m运行时,汽蚀余量为7.8m,水泵不会产生汽蚀危害;-6°叶片角、扬程为4.9m时装置飞逸转速为额定转速的1.43倍,不会对水泵机组造成损坏;压力脉动幅值为+6cm和-7cm,小于试验扬程1/10,没有危害。从数值模拟和模型试验两个方面来看,说明盛桥泵站选用TJ04-ZL-19水泵模型能量及汽蚀性能较好。通过水力优化,盛桥泵站整体性能较为优越,能够满足实际运行要求。数值模拟结果有效指导模型试验,节约成本,提高研究效率。同时,模型试验又可以验证数值模拟的准确性。本文研究结果不仅为盛桥泵站泵装置的设计、选型等提供理论依据,同时也对提高同类型泵站设计质量和工程建设水平具有借鉴意义。
【图文】：

最低扬程逦０．６０邋ｍ逡逑盛桥泵站的站身剖面图、进、出水流道层平面图分别示于图１．２、图１．３和图１．４。逡逑ｎ逦＼逦！逦ｎ逡逑？＜＝＞７７．７０逦一．邋■逦｜逡逑，ｍ邋Ｉ邋＾＾１；逦ｒｐｑ邋，逡逑■ｐｇｉＱＱ邋Ｑ邋—卜邋邋逦＾邋Ｊ邋逦逦—Ｐ逡逑ｍ邋Ｙｊｍ逡逑曍Ｉ▲卜‘逡逑！邋｜｜｜ｊ逦｜ｌ邋ｐ逡逑ｒｒ邋秦．．政逡逑ｉ１邋ｔ－１逡逑ｔ逦＇逦ｊ逡逑图１．２盛桥泵站站身剖面图逡逑

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【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV675;TV136.2

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本文编号：2623590