立式混流泵站進(jìn)水流道優(yōu)化仿真與過渡過程特性研究.pdf

1、我國幅員遼闊，降雨在時間和空間分布上都很不均勻，大型泵站工程在確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水，地勢低洼區(qū)域排水起著重要作用。其中立式混流泵站，由于技術(shù)成熟、電機(jī)工作環(huán)境好、檢修方便、高效區(qū)寬，被廣泛應(yīng)用在跨流域調(diào)水、灌溉排澇、調(diào)容蓄水等工程中。本文結(jié)合某大型立式混流泵站，圍繞泵站肘形進(jìn)水流道水力優(yōu)化設(shè)計及過渡過程的安全運(yùn)行，應(yīng)用了數(shù)值模擬和模型試驗的方法進(jìn)行了研究，研究的主要內(nèi)容如下：
　　1.結(jié)合具體泵站工程實例，首次基于肘形進(jìn)水流道長

2、度、彎曲漸縮段內(nèi)圓與外圓半徑、底板上傾角為主要型線控制參數(shù)，結(jié)合CFD技術(shù)和正交試驗法對肘形進(jìn)水流道的型線方案進(jìn)行了優(yōu)化比選。
　　2.將優(yōu)選流道方案匹配混流泵段并與出水管道進(jìn)行全流道仿真計算，分析了不同流量工況下泵裝置內(nèi)流場變化情況。繪制了泵裝置能量特性曲線，計算結(jié)果與試驗相符。
　　3.基于特征線法和Flowmaster軟件完成了混流泵站裝置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建模。模擬仿真了泵機(jī)組在最不利工況下的啟動過渡過程，分析了泵機(jī)組在啟動過

3、渡過程中轉(zhuǎn)速、流量、功率、水錘壓力等各參數(shù)的變化規(guī)律，設(shè)計了蝶閥在機(jī)組啟動過程中的開啟規(guī)律，滿足了機(jī)組在啟動過程中不過載、水錘壓力和倒泄流量較小的要求，為機(jī)組的安全啟動提供依據(jù)。
　　4.基于特征線法和Flowmaster軟件數(shù)值模擬了泵站機(jī)組在各工況下事故停機(jī)（蝶閥拒動）過渡過程，分析了泵機(jī)組流量、轉(zhuǎn)速、壓力等參數(shù)的變化情況，得到泵機(jī)組最大倒泄流量和飛逸轉(zhuǎn)速，為泵機(jī)組設(shè)備的強(qiáng)度校核提供參考。
　　數(shù)值仿真了最高凈揚(yáng)程工況下

4、泵機(jī)組正常停機(jī)時蝶閥關(guān)閉過渡過程，綜合考慮了最大倒泄流量、最大逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和最大水錘壓力等因素，優(yōu)化設(shè)計了蝶閥兩階段關(guān)閉程序，為泵機(jī)組的安全可靠停機(jī)提供保障。
　　5.針對該混流泵裝置模型出水管道部分較長，且向上坡度較大，導(dǎo)致模型泵裝置難以在試驗臺系統(tǒng)進(jìn)行完整安裝的難題，創(chuàng)新采用改變出水管道彎頭位置和坡度方向，同時又保持出水流道原型與模型水力損失相似的方法，保證泵裝置模型試驗的順利進(jìn)行?？蔀橥惐醚b置模型試驗提供參考。
　　6.

5、將優(yōu)化后的進(jìn)出水流道與優(yōu)選的模型泵匹配為模型泵裝置，在高精度閉式試驗臺進(jìn)行了模型泵裝置能量特性、空化特性、飛逸特性、壓力脈動和流道損失試驗。試驗表明，流道水力性能優(yōu)良，泵裝置效率較高，在揚(yáng)程為16.4m、流量為12.32m3/s時，最高裝置效率為82.97％，且空化性能優(yōu)良，壓力脈動較小?？蔀橥惐谜狙b置優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)行提供指導(dǎo)。
　　論文對大型立式混流泵站流道優(yōu)化和機(jī)組過渡過程特性進(jìn)行了深入的研究，獲得了一系列創(chuàng)造性成果，其已應(yīng)用