新建泵站设备摹拟实验成效剖析和革新举措研讨

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1、新建泵站设备摹拟实验成效剖析和革新举措研讨1概述佛山市顺徳区北镇上僚泵站，初步设计拟选用1400WZL-25型立式轴流泵，该泵叶轮直径为1400mm,转速为375r/min.在泵站设计工况下，该水泵工作扬程为4.35m,流量为5・6m3/s.为满足自流灌溉、自流排水、提灌、提排的要求，上僚泵站拟釆用双向X型进出水流道。虽然双向X型进出水流道可以节省工程投资，但也存在流道内流态不佳，易形成水力振动等问题。为此建设单位特委托水利部泵站测试中心进行装置模型试验。由于没有专用的模型泵，本次试验按照比转速基本相近的原则，选用了浙江萧山涌潮水泵

2、有限公司生产的350ZLB・100型轴流泵作为模型泵，并根据泵站双向X型流道的布置要求对其结构进行了改进。1、2即为改进后的模型泵结构和试验装置。2试验项目和方法2.1试验目的本次试验的目的是通过试验观察分析进出水流道内的流态，优化进出水流道结构，提出改善进出水流道流态的措施和方法。2.2测量项目及方法3是测试系统图，主要测试参数及测试方法如下：3测试系统2.2.1流量测量在回水管路平直段上布置电磁流量计测量流量，流量值由数据采集系统进行采集并显示。2.2.2压力测量在进水流道进口断面A・A和出水流道出口断面D・D各布置一台压力传感

3、器、在水泵进口断面B对称布置4台压力传感器、在水泵出口断面C・C对称布置2台压力传感器（结构限制不能布置过多的取压点）进行压力测量，用以计算相应断面的能量、分析压力分布情况。2.2.3电机输入功率测量按电机输入功率的测试要求，采用多功能三相电力分析仪直接测量电机输入功率。2.2.4转速测量按转速测试要求，由3402型精密数字转速表直接测出水泵转速。2.2.5噪音测量按照水泵噪音测试要求，在距泵体lm处用ND2型精密声计仪测量水泵噪音。2.2.6进出水流道的流态观察为了观察进出水流道在各种方案及不同工况下的流态，本次测试分别在进水流道

4、和出水流道的起始端垂直水流方向设置了示流线栅，示流线栅由上下两根贯穿流道隔墩的栅杆组成，每根栅杆悬挂四根红色丝线，共16根，通过示流线能很直观地观察试验中流道内的流态。示流线的编号和布置如4所示。3装置综合特性2.1模型装置综合特性1是试验得到的模型装置综合特性表。由于本次试验的主要目的是考察水泵与进岀水流道的匹配情况，因此，在此不对装置综合特性进行分析。1模型装置综合特性试验成果(n=1450r/min)2.2原型装置综合特性对模型参数进行换算得出原型泵及装置的性能数据如2所示。2原型装置综合特性(n=375r/min)4试验成果

5、及分析3.1进水流道的流态及分析通过观察发现，在所有的试验工况下设在进水流道中的8根示流线均能保持相对稳定，只是在示流线末端有一定间歇性的波动，波动幅度较小(一般为12cm)。由此可以推断进水流道内流态基本平稳，表明进水流道设计是合理的。2.2出水流道的流态及分析通过观察发现，受双向出水流道的影响，水泵出口流态比较复杂。下面针对试验中观察到的问题和现象予以具体分析。4.2.1水泵出口水流对出水流道流态的影响本试验所使用的模型泵与普通ZLB型轴流泵相比，少了出水弯管，由此对装置性能产生了一定的影响。首先，由于没有出水弯管,局部水头损失

6、就会减少，因此对提高泵的效率有利，但是由此带来的负面影响是水流通过叶轮后，由于泵内流程缩短，大部分动能还未来得及转化为压能，水流就到达水泵出口并突然扩散，市此导致了更大的能量损失；其次具有较大的动能水流，直接流入出水流道。如果不处理好水泵出口与流道的衔接将会使泵内损失增大，试验表明衔接不好会使阻力参数S增大I倍以上；其三，水泵出口与流道的衔接不良会使该衔接区产生压力不均匀，导致附近部分区域出现漩涡或回流（见5）o漩涡与回流是水泵运行中产生噪音和振动的主要原因，因此应予以避免。本次试验观察到在水泵出口未增设倒置喇叭口时，15、16流线

7、指向相反，表明有回流存在；增设倒置喇叭口后，15、16流线的指向基本一致。4.2.2水泵转向对出水流道流态的影响受水泵旋转的影响，水泵出口一般存在环流，为此常采取在出水流道中设置隔墩的措施来减轻环流的影响。在试验中观察到，在采用常规隔墩时，隔墩的迎转向侧和背转向侧压力不均匀，背侧的流态比较差（如所示）。这种现象有两个原因：一是由于水泵的出口与流道的衔接不好致使上层水流流速过大、而下层水流处于回流区产生回流；二是水泵转向使隔墩迎转向侧压力高于背转向侧，产牛回流。4.2.3相应的改进措施针对上述流态问题，本试验采取了以下两项措施：在水泵

8、岀口增设导水帽（如7所示）。水泵出口导水帽可以改变泵出口突然扩散的流态，让水流在水泵出口与出水流道进口间形成一个良好的过渡段。出口导水帽的最佳断面形状和尺寸由试验得出。改设导流隔墩（如6所示）导流隔墩就是将普通隔墩单一的隔流作用变为导