CN102338648A

CN102338648A - 新型泵站流量测量装置

Info

Publication number: CN102338648A
Application number: CN2010102392023A
Authority: CN
Inventors: 陈松山; 何钟宁; 周正富; 薛丰进; 李曙光
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明涉及一种新型泵站流量测量装置。本发明结构是轮毂位于座环的圆心位置，测流叶片将座环和轮毂连接，设置在水泵叶轮进口前，其主要技术特征在于过水断面划分为3～5个相邻的过流环，每个过流环与测流叶片的迎水正面都有1个截交面，截交面中心正对水流方向开设动压力采样点，在测流叶片上开设静压力采样点。本发明解决了盐水浓度法、进水流道压差测量法、多点流速仪测流和五孔探针测流方法存在的各自缺陷。本发明符合流体力学原理，测量精度高，数据稳定，适应性强，低成本，易于制造，成本低廉，使用方便，可实时、动态检测流量可实现泵站运行管理的远程控制、自动调度、优化运行。

Description

新型泵站流量测量装置

技术领域

本发明涉及一种泵站流量测量装置，特别涉及一种新型泵站流量测量装置。

背景技术

在本发明之前，大型泵站的流量测量通常采用盐水浓度法、进水流道压差测量法、多点流速仪测流和五孔探针测流方法，近年超声波流量计在大型泵站也有应用。盐水浓度法由于操作复杂、成本高、精度差，现已淘汰。进水流道压差测量法存在压差稳定性差、数据可靠性不高的问题。多点流速仪测流和五孔探针测流方法存在测量准备工作量大、操作困难、数据采集周期长且不能作为固定仪器装备进行在线检测的缺点。超声波流量计因大型泵站无满足其安装条件的规则断面直段，只能安装在流道中，安装检修不便，实际应用中的精度不高。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述缺陷，研制一种新型泵站流量测量装置。

本发明的技术方案是：

新型泵站流量测量装置，轮毂位于座环的圆心位置，测流叶片将座环和轮毂连接，设置在水泵叶轮进口前，其主要技术特征在于过水断面划分为3～5个相邻的过流环，每个过流环与测流叶片的迎水正面都有1个截交面，截交面中心正对水流方向开设动压力采样点，在测流叶片上开设静压力采样点。

本发明具有以下突出优点：精确化，技术上有理论基础，符合流体力学原理，测量精度高，数据稳定；适应性强，能适用于各种类型的大中型泵站；低成本，易于制造，成本低廉，使用方便；永久化、固定化，可附着于泵站土建结构或水泵机组上，经久耐用；多功能，除了能实现常规的流量、断面平均流速或点流速的测量，并能得到测量断面的流速分布、压力分布等重要参量；实时化、在线化，可实时、动态检测流量并可通过转换、显示仪表监测水泵机组当前状态，或通过网络在中央控制室实时显示、记录；自动化，智能化，装置与自动化技术、计算机技术、人工智能技术相结合，可实现泵站运行管理的远程控制、自动调度、优化运行。

本发明的其他优点和方式将在下面继续描述。

附图说明

图1——本发明结构原理示意图，A为主视图，B为左视图。

图2——本发明安装示意图之一。

图3——本发明安装示意图之二。

图4——本发明测流叶片翼型断面示意图。

图中：座环1、轮毂2、测流叶片3、动压力采样点4、静压力采样点5、水泵叶轮6、半圆弧7、直线段8、椭圆弧段9、椭圆中心10。

具体实施方式

如图1(A、B)、图2、图3和图4所示：

本测流装置由测流叶片3和轮毂2以及座环1组成。轮毂2位于座环1的圆心位置，4只垂直对称布置的测流叶片3将座环1和轮毂2连接，如图1(A)所示，并通过外侧的座环1整体安装于水泵叶轮6进口前(在图2、图3所示的立式机组中测流装置位于叶轮6的下部)；根据等流量原理将测流装置所在的过水断面划分为3～5个相邻的过流环，本例中为4个相邻的过流环；每个过流环与测流叶片3的迎水正面都有1个截交面，截交面中心正对水流方向开设动压力采样点4，在测流叶片3的侧面相应的位置(翼型直线段前1/3范围)开设静压力采样点5，翼型断面沿水流方向剖切；半圆弧7与直线段8相切，直线段长1～2倍的半圆弧直径(1～2D)，直线段8与椭圆弧段9相切，椭圆弧段9长2.5～3.5倍半圆弧7直径(2.5～3.5D)，椭圆长轴为3～4倍半圆弧7直径(3～4D)，椭圆短轴为0.75～1.25倍半圆弧7直径(0.75～1.25D)，椭圆中心10位于椭圆弧9与直线段8相切断面，且距中心线11距离0.25～0.75倍半圆弧7直径(0.25～0.75D)，半圆弧7与直线段8、椭圆弧段9、椭圆中心10关于中心线11对称，中心线11与水泵叶轮6的轴向平行。

发明内容一是测流叶片的翼型；二是测流叶片的布置形式；三是测流环数量；四是测流叶片上动压力采样点位置；五是测流叶片上静压力采样点位置。

本发明应用过程说明：

如图4所示：

本发明采用了叶栅理论分析和水槽试验研究获得了测流叶片翼型，根据进水流道出口流场分布规律，确定了动压采样位置和水流分离点即静压采样位置，依据等流量原则，划分过流环宽度，确定测流叶片3上测压点间距及位置。根据正对水流方向的动压力采样点4和侧面静压力采样点5间的压差Δp，见公式(1)，计算出水流流速V，据此可得4片测流叶片上的速度分布，将相同半径上的4点流速平均值作为此测压孔所在过流环的平均流速计算5个过流环的流量，累加即为总流量Q，见公式(2)。

Q = Σ_{i = 1}^{5} ({\overset{&OverBar;}{V}}_{i} \cdot A_{i}) - - - (2)

泵站新型流量测量装置在稳定工况下与进水流道、水泵匹配安装，经高精度水泵试验台试验检定和系数修正后，精度达到0.5～1％，能满足大中型泵站现场流量测量精度要求。流量测量检定修正公式为：

Q = Σ_{i = 1}^{5} (a_{i} \cdot {\overset{&OverBar;}{V}}_{i} \cdot A_{i}) - - - (3)

式中：α_i为修正系数。

对照泵站新型流量测量装置如图1所示，泵站新型流量测量装置安装如图2和图3所示，对本发明的结构、工作原理说明如下。

工作原理是利用叶栅绕流产生的动静压差测流，相关公式见式(1)、式(2)和式(3)。

测流装置关键技术有两点：

A.测流叶片3几何特征及水力特性。运用了叶栅绕流理论，确定了叶片翼型、安装角、水流分离点与雷诺数关系，合理确定测流元件的翼型。对基于理论分析确定的翼型，在实验室水槽中进行试验。通过改变翼型参数和水流速度(雷诺数)，得到了不同翼型叶栅的水力特性。再经对比分析，选用了分离点稳定，且叶栅后流态扰动最小的翼型作为测流叶片翼型。

B.叶片动压力采样点4和静压力采样点5的分布及位置。在获得测流叶片翼型及流动特性基础上，结合进水流道出口流场分布规律，在等流量原则下划分过流环宽度，确定测流叶片上五对测压点的间距及位置。

如图2所示：本发明固定安装于泵站流道出口，不改变大中型泵装置原有零部件结构，泵站新型流量测量装置的轮毂2与水泵轮毂匹配，而测流叶片3可兼做水泵的前导叶。

在已建大型泵站更新改造过程中可用本泵站新型流量测量装置更换原前导叶，若原泵装置无前导叶，可在进水流道出口处加装本发明测流装置。

对于新建或规划拟建泵站，本测流装置可由生产厂家按图制造，现场安装时，作为单独部件与水泵机组配套安装。

Claims

1.新型泵站流量测量装置，轮毂位于座环的圆心位置，测流叶片将座环和轮毂连接，设置在水泵叶轮进口前，其特征在于过水断面划分为3～5个相邻的过流环，每个过流环与测流叶片的迎水正面都有1个截交面，截交面中心正对水流方向开设动压力采样点，在测流叶片上开设静压力采样点。

2.根据权利要求1所述的新型泵站流量测量装置，其特征在于在测流叶片的翼型直线段前1/3范围处即断面沿水流方向剖切处开设静压力采样点。

3.根据权利要求1所述的新型泵站流量测量装置，其特征在于测流叶片有4片，垂直对称布置。

4.根据权利要求1所述的新型泵站流量测量装置，其特征在于测流叶片沿水流方向剖切所得的断面翼型为半圆弧与直线段和椭圆线围成，且左右对称。