【摘要】：大型低揚(yáng)程泵站在我國應(yīng)用廣泛,為保證經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展、人民幸福生活、社會和諧穩(wěn)定起到了不可磨滅的作用。派河口泵站是安徽省引江濟(jì)淮工程的梯級泵站。該站提水揚(yáng)程范圍為1.4m～5.3m,總設(shè)計(jì)流量為301.5m3/s,為低揚(yáng)程大流量泵站,其進(jìn)出水流道的水力特性對泵站能否高效運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。本文以派河口泵站工程為研究對象,采用物理模型試驗(yàn)和三維流動數(shù)值模擬進(jìn)行泵裝置的水力特性研究,主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)對泵裝置模型試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)派河口泵站工程的設(shè)計(jì)情況,通過選型系數(shù)法和同類型換算法,分析比選南水北調(diào)天津同臺測試TJ04-ZL-06和TJ04-ZL-19水力模型,選定更為適合的TJ04-ZL-06水力模型,并對模型制作過程、流量等基本參數(shù)的量測方法和能量、汽蝕、飛逸轉(zhuǎn)速和脈動壓力等水力特性的試驗(yàn)方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。(2)闡述了數(shù)值模擬基本理論,確定了進(jìn)水流道和出水流道流場計(jì)算所采用的邊界條件及網(wǎng)格劃分方法,并選取軸向流速分布均勻度、水流偏流角、水力損失和阻力系數(shù)作為進(jìn)水流道水力性能評價(jià)指標(biāo),選擇水力損失和阻力系數(shù)作為出水流道水力性能評價(jià)指標(biāo)。(3)進(jìn)、出水流道初步方案的數(shù)值模擬結(jié)果分析顯示,派河口泵站肘形進(jìn)水流道可為水泵葉輪室進(jìn)口提供較為理想的進(jìn)水流態(tài);出水流道平直段內(nèi)水流主流偏于左側(cè),在流道右側(cè)及近隔墩左側(cè)的下部存在大范圍的旋渦區(qū),水頭損失較大,對泵裝置能量性能有較大影響。初步方案試驗(yàn)結(jié)果表明,派河口泵站泵裝置流量要求能夠滿足,但裝置效率指標(biāo)只能達(dá)到一般水平,在葉片角0°,設(shè)計(jì)揚(yáng)程Hsy=4.8m時(shí),流量為37.75m3/s,滿足設(shè)計(jì)流量,裝置效率72.65%,效率水平一般。在設(shè)計(jì)揚(yáng)程Hsy =4.8m并+2°運(yùn)行時(shí),臨界汽蝕余量NPSHc≌9.29m,水泵不會產(chǎn)生危害性汽蝕;葉片角-6°單位飛逸轉(zhuǎn)速N0=248.8、最大排澇揚(yáng)程Hsymax=5.3m時(shí)飛逸轉(zhuǎn)速nf ≌ 184.74r/min,相當(dāng)額定轉(zhuǎn)速1.35倍,不會對水泵機(jī)組造成損壞;葉片角-6°條件下,壓力脈動頻率0.14ms,最大振幅+5cm,-5.7cm,不會有壓力脈動危害。(4)對進(jìn)、出水流道進(jìn)行了水力性能優(yōu)化,通過方案的比選,進(jìn)水流道優(yōu)選出水流轉(zhuǎn)向平緩、收縮更為均勻、流道出口流速分布更為均勻的方案2,出水流道優(yōu)選出水流轉(zhuǎn)向有序、擴(kuò)散平緩的方案4。受試驗(yàn)條件限制,采用原肘形進(jìn)水流道和出水流道優(yōu)化方案4進(jìn)行了泵裝置模型試驗(yàn),設(shè)計(jì)工況下的裝置效率在76.43%～77.14%之間,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和優(yōu)選方案的合理性。本文開展的派河口泵站泵裝置模型試驗(yàn)及流道數(shù)值模擬研究的方法是,數(shù)值模擬來指導(dǎo)模型試驗(yàn),模型試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。通過對出水流道的優(yōu)化,有效地提高了泵裝置的效率,為派河口泵站工程的建設(shè)提供了重要的依據(jù),對保證該工程安全、高效和穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義,也為今后類似的泵站工程建設(shè)提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV675
【圖文】：

圖I.1派河口泵站站身例面圖

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泵及泵裝置動力性能試驗(yàn)中，揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速、軸功率等測定通過傳感器和數(shù)據(jù)采逡逑集卡、數(shù)據(jù)處理器及專用軟件形成專用微機(jī)測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣和自動處理、顯逡逑示、儲存，其中汽蝕余量并有圖象顯示功能。圖２．１、圖２．２分別為泵站試驗(yàn)臺平面圖、儀逡逑表控制柜照片；圖２．３為微機(jī)實(shí)時(shí)顯示屏照片。逡逑泵站流道水工模型試驗(yàn)場邋＾—邐１１１Ｘ１＝１邋貯水池逡逑：邋Ｉ邋ＩＺＺ邋邐邐逡逑邐Ｌ邐邋邐１邐逡逑「邐■邐■邋Ｉ邐Ｉ邐■邐Ｉ邋．邐Ｉ逡逑邐回水槽邋０５００玻璃鋼回水管邐邐邋Ｕ逡逑Ｊ邐＾邋Ｉ邐閘閩水力測試板流朵比測繞流管＾＾流逡逑Ｓ邐室穩(wěn)壓桶、差拷變透器丨１■卜彳（配光室〕＾邐—｜邋＾�。义险{(diào)節(jié)池「邐：１ｉ0２５ｍ３壓力箱邋ｎ邐Ｆ三＂ｆｆ三ｉ逡逑｜邋＾邐，邋，邋－ＬＬ邐ｌｊ邋ｊ邐１１逡逑Ｔｆｆｆｆｆｌ邐供邋ｉ逡逑Ｌ＿邐—二 ｓＬ逡逑Ｐｈ逡逑圖２．１泵站試驗(yàn)臺平面布置圖逡逑

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