乌江泵站水力模型选择与泵装置模型试验分析

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1、甄峰乌江泵站水力模型选择及泵装置模型试验研究35．2．2出水流道的计算区域以及边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。455．3网格剖分及算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯455．4进、出水流道水力性能指标评价体系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．455．5进水流道三维流场数值计算结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯465．6出水流道三维流场数值计算结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l5．7本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯546总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯556．1总结⋯⋯⋯⋯⋯：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯556．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57

3、SC谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61甄

4、峰鸟江泵站水力模型选择及泵装置模型试验研究1绪论1．1问题由来乌江抽水站位于安徽省马鞍山市乌江镇境内，是驷马山引江工程(抽引长江水补给滁河水源)首级提水泵站。1969年原规划设计安装2．8CJ．70型轴流泵lO台，总装机容量为1．6万kW，总流量为210m3／s。目前已安装6台2．8CJ．70轴流转浆式水泵，水泵叶轮直径2．8m，转速为150r／min，设计扬程5．62m，设计流量21．0m3／s，配套同步电机型号为TDC．325／360-40，单机容量1600kW。泵站自1978年建成投入运行以来，发挥了巨大的社会经济效益。在长江水位低于设计水位，叶轮淹没深度不能满足要求时，机组

5、气蚀、振动严重。1982年曾对7样机进行叶片改型改造，改造后低水位、低扬程运行时有一定改善，但在长江低水位(2．5m吴淞高程)时仍有汽蚀现象。2003年又对6台电机进行了升压改造。为了提高设备的完好率以及满足长江低水位(2．5m吴淞高程)时机组的安全稳定运行要求，驷马山灌区管理娃在2011年度驷马山续建配套工程项目中拟对6台水泵进行更新改造，初步设计已获安徽省发展与改革委员会批复。为确保乌江泵站水泵改造后，能使机组在各种工况下安全、稳定运行，需要进行乌江泵站水泵改造的科学试验工作，工作主要内容为研究制定乌江泵站水泵改造设计方案，并通过CFD仿真计算及泵装置试验准确地掌握水泵改造后的

6、技术参数，验证真机性能是否满足实际需要。1．2大型泵站水泵更新改造措施水泵是泵站最重要的组成部分，水泵的性能直接影响到泵站的安全运行、能源消耗和管理维护，而能源消耗和维护管理又直接关系到泵站的运行费用【l】【2】。如果泵站无法安全运行，则会损坏设备、甚至对人身安全构成威胁，同时不仅影响到泵站自身的经济效益，还会影响到社会效益的发挥。随着运行时间的增加，水泵的性能指标会逐渐变差，主要因为水泵叶轮、轴承、泵轴、密封等部件因过流泥沙磨损、化学腐蚀、机械磨损等原因会改变各部件尺寸，从而影响水泵的各性能指标；各受力部件的疲劳破坏将会影响其强度，造成设备损坏。外界运行情况的变化，如上下游河道水

7、位的改变情况，会导致水泵运行工况不在设计工况范围，也影响到泵站的安全稳定运行【601。因此，水泵存在自然老化现象和更新改造问题。2扬州大学硕士学位论文在泵站改造中，水泵改造将会直接影响到动力机、传动装置、进出水管路等部分的改造，因此，泵站改造应该将水泵改造作为重点，并进行多方案比较后选择最优方案。根据多年实际运行情况以及泵站现场测试成果，对能耗高、效率低、不能安全运行的水泵应进行技术改造。而水泵效率包含水力效率、机械效率以及容积效率，对这些效率的影响因素很多，故水泵改造技术有多种途径【591，应据泵站的具体情况和用户的实际需要决定改造方案网。1．2．1设计或选择优质水力模型优秀水力

8、模型拥有流量大、水力性能好、高效率、高效区运行范围宽、工况调节范围广等特点，能够满足不同排灌工况要求，并且泵空蚀水力性能较好。自1980年，国内的科研单位积极开发研制，依据ISO标准，相继开发了一批性能达到国际先进水准的轴流泵、离心泵以及混流泵模型。在设计方法上，基于原设计方法进行修正改进，主要考虑了叶片表面边界层受到叶轮旋转运动的影响，转轮性能受叶轮进口前实际水流运动的影响以及进出口速度环量沿半径分布情况等影响因素，修正后新叶轮能够更符合实际需求，效果明显【4】嘲。