泵站进水前池流态研究概述

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1、2008年第5期？PEARLRIVER人民珠江泵站进水前池流态研究概述张宏勇1,王新2,王巍3(1.广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁530023；2.河海大学水利水电工程学院，江苏南京210098；3・珠江水利委员会技术咨询中心，广东广州510611)摘要：对实际工程中泵站进水前池流态紊乱所带來的问题进行了总结。介绍进水方式、前池设计、前池水位等因素对水流流态的影响以及前池流态的研究方法，并对模型试验所采用的试验标准进行了阐述。总结了目前泵站前池中最常用的儿种整流措施，包括整流机理和设计要点。关键词：泵站前池；研究方法

2、；影响因素；整流措施中图分类号：TV131・3文献标识码：B文章编号：1001-9235(2008)05-0031-031前池流态紊乱所引发的问题进水前池是引水渠和进水流道的衔接段，其主要作用是平顺地扩散引渠来流，为水泵提供良好的吸水条件。泵站设计规范规定,泵站前池布置应满足水流顺畅、流速均匀、池内不得产生涡流的要求。如果进水前池的形状、尺寸设计不合理，容易在池内形成不良流态，不仅造成前池内泥沙淤积,还会因为泵站进水水流紊乱、降低装置效率，引起机组和泵房振动，严垂时其至造成水泵启动困难。泵站进水前池水流流态对泵站的安全可靠

3、运行至关重要，很多大型泵站运行中出现效率不高、振动剧烈、汽蚀严重等现象都与进水流态恶劣有很大关系。范淑琴、仲付维001通过多个大型抽水泵站模型试验发现，仅进水前池的不良流态就能降低装置效率4%—16%；田家山旧1针对一些大型给、排水沉井泵站运行中，因前池空间比较狭小，水流自引水管进入前池后，突然扩散，流态紊乱，形成独特的水流现彖，对进水流态进行了模型试验分析，研究流态紊乱对水泵运行的危害，认为进水流态是泵站设计和运行中的重要问题，必须妥善处理；邱静等Ho针对某大型泵站试运行后出现的机组不规则振动情况，通过对泵站运行和振动资

4、料的深入分析，并对进水前池和进水流道的流态进行了观测，指出机组不规则振动主要是由泵站进水流态紊乱产生的漩涡引起的；赖翼峰P1通过对某大型泵站建成运行后现场观测和分析认为，经过水工模型试验优化的进水池结构在实施时发生变更，使得流道内水流不甚均匀，导致机组出现间歇性振动；下寨三级泵站・T在运行中岀现经常性的流量衰减现象，致使水泵效率低下，经过反复观察，发现水泵运行期间，前池水面漩涡、回流和翻滚现象严重，前池流态紊乱是水泵效率降低的主要原因。由上可知，前池进水设计对整个泵站工程极为关键。若想解决前池水流紊乱问题，就必须先弄清楚引

5、起水流紊乱的收稿口期：2008-08-21作者简介：张宏勇，男，广四南宁人，从事水利工程研究。原因，为泵站合理的进水设计以及采取有效的工程措施提供依据。2前池流态的影响因素和研究方法21影响因素前池水流流态的影响因素很多，包括进水方式、前池设计、运行工况、前池水位、流速等方面。泵站布置按进水方式可分为正向迸水和侧向进水两种。通常情况下，泵站的进水方式应优先选择正向进水，但由于地形条件以及其他合建建筑物的布置要求等客观因素，一些泵站不得不采取侧向进水；对正向进水的多台机组而言，不同运行工况下不同机组间进水也存在很大差异，偏离

6、引水渠中心线的机组也可看作为侧向进水。冯旭松o••对不同进水方式下泵站前池的各种不良流态进行了归纳；成立等…。介绍了国内常用泵站侧向进水布置的几种基本形式，论述了侧向进水条件下水流的流动状况及其基本特征。前池的扩散角、底坡、形状尺寸等对流态影响很大。泵站设计规范规定，正向进水的前池扩散角不应大于400,底坡不宜陡于1：40在平底前池中，水流仅在水平面上扩散，扩散角可以取得大一些，一般取为350—400；在正坡前池中，水流在水平面和铅垂面两个方向上扩散，扩散角宜取得小一些，一般取200-35^9

7、。水流天然扩散角可由经验公式

8、计算得至IJ,但并非边墙扩散角等于或小于水流的天然扩散角时前池内就不会产生脱流现彖。大量模型试验研究表明，扩散角与引水管的直径、淹没深度、出口流速和进水前池宽度等诸多因素有关。通常在扩散角确定后,前池尺寸也就确定了，但在很多情况下由于客观因素的限制，前池尺寸不能满足要求。形状尺寸不合理的进水前池水流流态往往不理想：池中的流态比较紊乱，有不均匀的偏斜流及局部漩涡，有吋其至产生明显的冋流。各种类型的大小漩涡随水流进入水泵后被旋转31万方数据的叶片切割，使叶轮各叶片的负荷发生变化，对水泵性能产生很大的影响••（P。随着机组运行工

9、况的改变，前池水位和流速也在不断变化，流态差异很大。通过模型试验发现，当前池水位在设计水位时，流态均匀平顺，效率较高；当水位较低时,水流流速变大、压力减小，水流紊乱出现涡流，直接影响机组效率、诱发机组振动。一般情况下，最严重的漩涡发生在最大流量和最小水深的组合。2.2研究方法泵站前池流态研究方法主要有物