CN105465001B - 一种电机后置侧卧式轴伸泵装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机后置侧卧式轴伸泵装置及其应用方法，属于水利工程泵站技术领域。其特征是：电机后置侧卧式轴伸泵装置由平面方向布置的进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成，电机布置在出水流道的外侧；将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，水泵轴由泵体的导叶体出口穿出出水流道，与水泵轴承及轴承座和卧式电机布置在出水流道外侧，依次与水泵轴连接；进水流道由进口直线段、平面弯曲段和出口圆台段组成，其中进口直线段的底边下降角和长度可在一定范围内进行调整；出水流道由平面弯曲段和出口直线段组成，其中出口直线段的底边上升角和长度可在一定范围内进行调整。本发明具有结构较为简单、电机散热条件较好、造价较低等优点。

Description

一种电机后置侧卧式轴伸泵装置及应用方法

技术领域

本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种电机后置侧卧式轴伸泵装置及应用方法，主要用于指导工程技术人员设计水力性能优异的电机后置侧卧式轴伸泵装置。

背景技术

大型低扬程泵站广泛应用于水资源配置、农业排灌、水环境治理和城市排涝等许多对我国社会、经济发展影响重大的领域。设计扬程在3m以下的大型低扬程泵站常用水力性能好的灯泡式贯流泵装置。这种贯流泵装置的特点是：在流道内设置俗称“灯泡体”的密闭金属壳体，将电机、齿轮箱、轴承及轴承座等设备布置在其中。由于布置在流道内的灯泡体尺寸受到很大限制，导致设备布置及检修所需的空间尺寸较为紧张，同时还带来结构复杂、电机散热条件差等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是针对上述灯泡式贯流泵装置的缺陷，提供了一种电机后置侧卧式轴伸泵装置及应用方法。本发明的特征是：所述电机后置侧卧式轴伸泵装置由进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成，电机布置在出水流道的外侧；将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，水泵轴由泵体的导叶体出口穿出出水流道，与所述轴流泵泵体配套使用的轴承及轴承座和卧式电机布置在出水流道的同一侧，依次与水泵轴联接；进水流道由进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，其中进水直线段的底边下降角、长度和进口宽度可在一定范围内进行调整；出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成，其中出水直线段的底边上升角和长度可在一定范围内进行调整；所述进、出水流道过流面的各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示，将相对值乘以泵站拟采用的水泵叶轮直径D₀即可得该泵站进、出水流道实际需要的尺寸。本发明将电机、齿轮箱、轴承及轴承座等设备布置在出水流道外侧，具有结构较为简单、电机散热条件较好、机组安装检修方便、造价较低等优点。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

1.提供的电机后置侧卧式轴伸泵装置依次由进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成；

2.将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，以便泵轴由泵体导叶体出口穿出出水流道；

3.与所述轴流泵泵体配套使用的轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机等设备布置在出水流道外侧的泵轴中心线的延长线上，与所述泵轴依次联接；

4.所述进水流道由进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，其中，进水直线段和出口圆台段的主要几何参数提供取值及调整范围，曲线过渡段提供断面尺寸数据表；

5.根据泵站扬程选用合适的高性能轴流泵，轴流泵泵体由叶轮及叶轮室和导叶体组成；

6.所述出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成，其中，出水直线段的主要几何参数提供取值及调整范围，平面弯曲段提供断面尺寸数据表；

7.对所述进、出水流道分别进行基于CFD的优化水力设计研究，确保进、出水流道的水力性能优异；

8.所述进、出水流道过流面的各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示，将相对值乘以泵站拟采用的水泵叶轮直径D₀即可得该泵站进、出水流道实际需要的尺寸，单位为m；

9.所述进水流道进水直线段的长度、进口断面宽度和底边下降角可在一定范围内进行调整，所述出水流道出水直线段的长度和底边上升角也可在一定范围内进行调整，以适应不同泵站的实际情况。

本发明的目的是这样实现的：

1.提供的电机后置侧卧式轴伸泵装置依次由进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成；轴流泵泵体由叶轮及叶轮室和导叶体组成；

2.将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，以便泵轴可由泵体导叶体出口穿出出水流道；出水流道在平面方向的弯曲可以有向右和向左(从进水流道向出水流道的方向看，下同)两种弯曲方式；

3.与所述轴流泵泵体配套使用的轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机等设备布置在出水流道外侧的泵轴中心线的延长线上，与所述泵轴依次联接；

4.提供的电机后置侧卧式轴伸泵装置水力性能优异，其主要水力性能指标如下：

(1)进水流道：出口断面水流速度分布均匀度V_u≥98％，流道出口水流进入水泵叶轮室的平均角度θ≥88.5°，设计流量时的水头损失Δh≤0.08m；

(2)出水流道：设计流量时的水头损失Δh≤0.15m；

(3)泵装置：设计工况的泵装置效率η≥80％；

5.所述进水流道由进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，进水直线段内设有中隔墩；

所述进水直线段位于进水流道的前部，进水直线段的作用一方面是满足泵房上部结构布置的要求，另一方面是对从泵站前池进入进水流道的水流作初步调整；所述进水直线段的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀，底边下降角α＝5°，进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀，进口断面高度H_{进水直线段进口}＝1.782D₀，进口顶板圆弧半径R_进口顶板＝0.8m；所述中隔墩的长度L_隔墩＝1.212D₀，宽度B_隔墩＝0.8m，头部圆弧半径R_隔墩头部＝0.4m，尾部圆弧半径R_隔墩尾部＝1.5m；

曲线过渡段位于进水直线段之后，曲线过渡段的作用是引导水流平缓转向和均匀收缩，在此过程中，曲线过渡段的断面形状采用连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由矩形渐变为圆形；所述曲线过渡段的长度L_过渡段＝2.121D₀，进口断面宽度B_{过渡段进口}＝2.091D₀，进口断面高度H_{过渡段进口}＝1.554D₀；提供含曲线过渡段断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；断面尺寸包括曲线过渡段各断面的立面上边线坐标(X_1i，Y_1i)、立面下边线坐标(X_2i，Y_2i)、断面高度H_wi、断面宽度B_wi和过渡圆半径R_wi，各断面编号i及数据列于表1；

表1进水流道曲线过渡段断面尺寸数据表

出口圆台段位于曲线过渡段之后，出口圆台段的作用是对水流作最后的整流，以为叶轮室进口提供均匀的流态；出口圆台段的断面形状为圆形，出口圆台段的长度L_圆台段＝0.394D₀，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.034D₀，出口断面直径D_{圆台段出口}＝0.973D₀；

6.所述轴流泵泵体位于进水流道和出水流道之间，其叶轮室进口断面与进水流道出口断面联接，其导叶体出口断面与出水流道进口断面联接，其作用是向水流提供能量、产生扬程，可根据泵站扬程选用合适的高性能轴流泵；

7.所述出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成；

平面弯曲段的进口断面与轴流泵导叶体出口断面联接，平面弯曲段的作用是引导水流有序转向和平缓扩散；平面弯曲段的断面形状为一系列连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由圆形渐变为矩形；平面弯曲段的长度L_弯曲段＝3.424D₀，进口断面直径D_{弯曲段进口}＝1.052D₀，出口断面高度H_{弯曲段出口}＝1.853D₀，出口断面宽度B_{弯曲段出口}＝1.133D₀；提供含平面弯曲段断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；断面尺寸包括各断面的立面上边线坐标(X′_上j，Y′_上j)、立面下边线坐标(X′_下j，Y′_下j)、断面高度H_wj、平面左边线坐标(X′_左j，B′_左j)、平面右边线坐标(X′_右j，B′_右j)、断面宽度B_wj和过渡圆半径R_wj，各断面编号j及数据列于表2；

表2出水流道平面弯曲段断面尺寸数据表

所述出水直线段位于平面弯曲段之后，出水直线段的作用是引导水流向斜上方流动，并在此过程中继续平缓扩散，将水流动能转化为压能；所述出水直线段的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀，底边上升角β＝5°，出口断面高度H_{出水直线段出口}＝2.303D₀，出口断面宽度B_{出水直线段出口}＝1.400D₀；

8.一种电机后置侧卧式轴伸泵装置的应用方法，包括：

(1)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进、出水流道各几何尺寸的相对值乘以泵站拟采用的水泵叶轮直径D₀得拟应用本发明的泵站进、出水流道的实际尺寸，单位为m；

(2)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道进水直线段的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀，可根据进水流道上部结构布置的需要在此基础上缩短或加长，但L_{进水直线段}的调整量不大于0.6D₀；L_{进水直线段}调整后，中隔墩长度作相应调整，其调整量与进水直线段长度的调整量相同；

(3)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道进水直线段的进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀，可根据水泵机组间距布置的需要在此基础上减少或加大，但B_{进水直线段进口}的调整量不大于0.15D₀；

(4)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道进水直线段的底边下降角α＝5°，可根据进水流道与泵站前池衔接的需要在此基础上减少或加大，但α的调整量不大于5°，α调整后该段各断面的高度保持不变；

(5)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道出口圆台段的长度L_圆台段＝0.394D₀，可根据泵站的实际需要缩短或加长，但L_圆台段的调整量不大于0.1D₀；

(6)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置出水流道出水直线段的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀，可根据出水流道上部结构布置的需要在此基础上缩短或加长，但L_{出水直线段}的调整量不大于1.5D₀；

(7)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置出水流道出水直线段的底边上升角β＝5°，可根据出水流道与出水池衔接的需要在此基础上减少或加大，但β的调整量不大于5°，β调整后该段各断面的高度保持不变；

(8)根据计算和调整后的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置的几何参数，在绘图软件中绘制所需的电机后置侧卧式轴伸泵装置单线图。

与现有方法相比，本发明具有以下有益效果：

第一，所提供的电机后置侧卧式轴伸泵装置可在设计扬程低于3m的低扬程泵站实现优异的泵装置水力性能。

第二，所提供的性能优异的电机后置侧卧式轴伸泵装置结构较为简单、电机散热条件较好、机组安装检修方便、造价较低。

第三，所提供的性能优异的电机后置侧卧式轴伸泵装置应用方法简单，便于工程技术人员在低扬程及特低扬程条件下应用。

第四，所提供的性能优异的电机后置侧卧式轴伸泵装置不仅可应用于大型低扬程泵站，还可应用于中型低扬程泵站，适用面更广。

附图说明

图1a是本发明的电机后置侧卧式轴伸泵装置立面示意图；

图1b是本发明的电机后置侧卧式轴伸泵装置平面示意图(出水流道右弯)；

图1c是本发明的电机后置侧卧式轴伸泵装置平面示意图(出水流道左弯)；

图2a是本发明的电机后置侧卧式轴伸泵装置立面几何参数示意图；

图2b是本发明的电机后置侧卧式轴伸泵装置平面几何参数示意图；

图2c是本发明的图2a和图2b中的A_i-A_i断面示意图；

图2d是本发明的图2a和图2b中的B_j-B_j断面示意图；

图3a是本发明的曲线过渡段和平面弯曲段断面位置立面示意图；

图3b是本发明的曲线过渡段和平面弯曲段断面位置平面示意图；

图4a是本发明的进水流道进水直线段长度调整示意图；

图4b是本发明的进水流道进水直线段进口断面宽度调整示意图；

图4c是本发明的进水流道进水直线段底边下降角调整示意图；

图4d是本发明的进水流道出口圆台段长度调整示意图；

图5a是本发明的出水流道出水直线段长度调整示意图；

图5b是本发明的出水流道出水直线段底边上升角调整示意图。

图中：1进水流道，2轴流泵泵体，3出水流道，4叶轮及叶轮室，5导叶体，6泵轴，7轴承及轴承座，8齿轮箱，9卧式电动机，10进水直线段，11曲线过渡段，12出口圆台段，13中隔墩，14平面弯曲段，15出水直线段，16曲线过渡段立面上边线，17曲线过渡段立面下边线，18平面弯曲段立面上边线，19平面弯曲段立面下边线，20平面弯曲段平面左边线，21平面弯曲段平面右边线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的目的是这样实现的：

1.如图1a、图1b和图1c，提供的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置依次由进水流道1、轴流泵泵体2和出水流道3组成，轴流泵泵体2由叶轮及叶轮室4和导叶体5组成；

2.将所述出水流道3设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，以便泵轴6可由导叶体5的出口穿出出水流道3；如图1b和图1c所示，出水流道3在平面方向的弯曲可以有向右和向左(从进水流道1向出水流道3的方向看，下同)两种弯曲方式；

3.与所述轴流泵泵体2配套使用的轴承及轴承座7、齿轮箱8和卧式电机9等设备布置在出水流道3外侧的泵轴6中心线的延长线上，与泵轴6依次联接；

4.提供的电机后置侧卧式轴伸泵装置水力性能优异，其主要水力性能指标如下：

(1)所述进水流道1的出口断面水流速度分布均匀度V_u≥98％，流道出口水流进入水泵叶轮室4的平均角度θ≥88.5°，设计流量时的水头损失Δh≤0.08m；

(2)所述出水流道3的设计流量时的水头损失Δh≤0.15m；

(3)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置设计工况的泵装置效率η≥80％；

5.如图1a、图1b和图1c所示，所述进水流道1由进水直线段10、曲线过渡段11和出口圆台段12组成，进水直线段10内设有中隔墩13；

所述进水直线段10位于进水流道1的前部，进水直线段10的作用一方面是满足泵房上部结构布置的要求，另一方面是对从泵站前池进入进水流道1的水流作初步调整；如图2a和图2b所示，所述进水直线段10的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀，底边下降角α＝5°，进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀，进口断面高度H_{进水直线段进口}＝1.782D₀，进口顶板圆弧半径R_进口顶板＝0.8m；所述中隔墩13的长度L_隔墩＝1.212D₀，宽度B_隔墩＝0.8m，头部圆弧半径R_隔墩头部＝0.4m，尾部圆弧半径R_隔墩尾部＝1.5m；

曲线过渡段11位于进水直线段10之后，曲线过渡段11的作用是引导从水流平缓转向和均匀收缩，如图2c所示，曲线过渡段11的断面形状在此过程中采用连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由矩形渐变为圆形；如图2a和图2b所示，所述曲线过渡段11的长度L_过渡段＝2.121D₀，进口断面宽度B_{过渡段进口}＝2.091D₀，进口断面高度H_{过渡段进口}＝1.554D₀；如图3a和图3b所示，提供含曲线过渡段11的断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置的立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；如图2c所示，断面尺寸包括曲线过渡段11各断面的立面上边线16的坐标(X_1i，Y_1i)、立面下边线17的坐标(X_2i，Y_2i)、断面高度H_wi、断面宽度B_wi和过渡圆半径R_wi，各断面编号i及数据列于表1；

出口圆台段12位于曲线过渡段11之后，出口圆台段12的作用是对水流作最后的整流，以为叶轮及叶轮室4的进口提供均匀的流态；出口圆台段12的断面形状为圆形，如图2a和图2b所示，所述出口圆台段12的长度L_圆台段＝0.394D₀，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.034D₀，出口断面直径D_{圆台段出口}＝0.973D₀；

6.如图1a、图1b和图1c所示，所述轴流泵泵体2位于进水流道1和出水流道3之间，其叶轮及叶轮室4的进口断面与进水流道1的出口断面联接，其导叶体5的出口断面与出水流道3的进口断面联接，其作用是向水流提供能量、产生扬程，可根据泵站扬程选用合适的高性能轴流泵；

7.所述出水流道3由平面弯曲段14和出水直线段15组成，如图1a、图1b和图1c所示；

平面弯曲段14的进口断面与轴流泵导叶体5的出口断面联接，平面弯曲段14的作用是引导水流有序转向和平缓扩散；如图2d所示，平面弯曲段14的断面形状为一系列连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由圆形渐变为矩形；如图2a和图2b所示，平面弯曲段14的长度L_弯曲段＝3.424D₀，进口断面直径D_{弯曲段进口}＝1.052D₀，出口断面高度H_{弯曲段出口}＝1.853D₀，出口断面宽度B_{弯曲段出口}＝1.133D₀；如图3a和图3b所示，提供含平面弯曲段14的断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置的立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；如图2d所示，断面尺寸包括平面弯曲段14各断面的立面上边线18的坐标(X′_上j，Y′_上j)、立面下边线19的坐标(X′_下j，Y′_下j)、断面高度H_wj、平面左边线20的坐标(X′_左j，B′_左j)、平面右边线21的坐标(X′_右j，B′_右j)、断面宽度B_wj和过渡圆半径R_wj，各断面编号j及数据列于表2；

所述出水直线段15位于平面弯曲段14之后，出水直线段15的作用是引导水流向斜上方流动，并在此过程中继续平缓扩散，将水流动能转化为压能；如图2a和图2b所示，所述出水直线段15的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀，底边上升角β＝5°，出口断面高度H_{出水直线段出口}＝2.303D₀，出口断面宽度B_{出水直线出口}＝1.400D₀；

8.一种电机后置侧卧式轴伸泵装置的应用方法，包括：

(1)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进、出水流道各几何尺寸的相对值乘以泵站拟采用的水泵叶轮直径D₀得拟应用本发明的泵站泵装置进、出水流道的实际尺寸，单位为m；

(2)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道1的进水直线段10的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀，可根据进水流道1的上部结构布置的需要在此基础上缩短或加长，但L_{进水直线段}的调整量不大于0.6D₀；L_{进水直线段}调整后，中隔墩13的长度作相应调整，其调整量与进水直线段10长度的调整量相同；

缩短或加长L_{进水直线段}的方式如图4a所示，图中，L′_{进水直线段}表示缩短后的进水直线段10的长度，L″_{进水直线段}表示加长后的进水直线段10的长度；

(3)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道1的进水直线段10的进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀，可根据水泵机组间距布置的需要在此基础上减少或加大，但B_{进水直线段进口}的调整量不大于0.15D₀；

减少或加大B_{进水直线段进口}的方式如图4b所示，图中，B′_{进水直线段进口}表示减少后的进水直线段10的进口断面宽度，B″_{进水直线段进口}表示加大后的进水直线段10的进口断面宽度；

(4)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道1的进水直线段10的底边下降角α＝5°，可根据进水流道1与泵站前池衔接的需要在此基础上减少或加大，但α的调整量不大于5°，α调整后该段各断面的高度保持不变；

减少或加大α的方式如图4c所示，图中，α′表示减少后的进水直线段10的底边倾角，α″表示加大后的进水直线段10的底边倾角；

(5)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道1的出口圆台段12的长度L_圆台段＝0.394D₀，可根据泵站的实际需要缩短或加长，但L_圆台段的调整量不大于0.1D₀；

缩短或加长L_圆台段的方式如图4d所示，图中，L′_圆台段表示缩短后的出口圆台段12的长度，L″_圆台段表示加长后的出口圆台段12的长度；

(6)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置出水流道3的出水直线段15的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀，可根据出水流道3的上部结构布置的需要在此基础上缩短或加长，但L_{出水直线段}的调整量不大于1.5D₀；

缩短或加长L_{出水直线段}的方式如图5a所示，图中，L′_{出水直线段}表示缩短后的出口圆台段12的长度，L″_{出水直线段}表示加长后的出口圆台段12的长度；

(7)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置出水流道3的出水直线段15的底边上升角β＝5°，可根据出水流道3与出水池衔接的需要在此基础上减少或加大，但β的调整量不大于5°，β调整后该段各断面的高度保持不变；

减少或加大β的方式如图5b所示，图中，β′表示减少后的出水直线段15的底边倾角，β″表示加大后的出水直线段15的底边倾角；

(8)根据计算和调整后的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置的几何参数，在绘图软件中绘制所需的电机后置侧卧式轴伸泵装置单线图。

实施例

本实施例大流量泵站采用电机后置侧卧式轴伸泵装置，选用TJ04-ZL-06水泵模型，水泵叶轮直径D₀＝3.3m，要求应用本发明设计水力性能优异的泵装置；根据泵站布置需要，确定进水流道进水直线段的长度为5.5m、进口断面宽度为7.6m、底边下降角为2°，出口圆台段的长度为1.5m，确定出水流道出水直线段的长度为9m、底边上升角为7°。

应用本发明设计的本实施例大流量泵站电机后置侧卧式轴伸泵装置的步骤如下：

1.如图1a和图1b所示，所述电机后置侧卧式轴伸泵装置依次由进水流道1、轴流泵泵体2和出水流道3组成，轴流泵泵体2由叶轮及叶轮室4和导叶体5组成；所述轴流泵泵体2位于进水流道1和出水流道3之间，其叶轮室4的进口与进水流道1的出口断面联接，其导叶体5的出口断面与出水流道3的进口断面联接；

2.将所述出水流道3设计成沿水平方向向右弯曲的弯曲形，以便泵轴6可由导叶体5的出口穿出出水流道3，如图1b所示；

3.与所述轴流泵泵体2配套使用的轴承及轴承座7、齿轮箱8和卧式电机9等设备布置在出水流道3外侧的泵轴6中心线的延长线上，与泵轴6依次联接；

4.将应用本发明设计的电机后置侧卧式轴伸泵装置进、出水流道各几何尺寸的相对值乘以所述大流量泵站的水泵叶轮直径D₀＝3.3m，得到本实施例电机后置侧卧式轴伸泵装置进、出水流道的实际尺寸；

5.所述进水流道1由进水直线段10、曲线过渡段11和出口圆台段12组成，如图2c所示，曲线过渡段11的断面形状采用连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由矩形渐变为圆形；进水直线段10内设有中隔墩13，如图1a和图1b所示；

所述进水直线段10的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀＝4.000m，底边下降角α＝5°，进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀＝7.801m，进口断面高度H_{进水直线段进口}＝1.782D₀＝5.881m，进口顶板圆弧半径R_进口顶板＝0.8m；所述中隔墩13的长度L_隔墩＝1.212D₀＝4.000m，宽度B_隔墩＝0.8m，头部圆弧半径R_隔墩头部＝0.4m，尾部圆弧半径R_隔墩尾部＝1.5m；

所述曲线过渡段11的长度L_过渡段＝2.121D₀＝6.999m，进口断面宽度B_{过渡段进口}＝2.091D₀＝6.900m，进口断面高度H_{过渡段进口}＝1.554D₀＝5.128m；所述进水流道曲线过渡段11的断面尺寸包括各断面的立面上边线16的坐标(X_1i，Y_1i)、立面下边线17的坐标(X_2i，Y_2i)、断面高度H_wi、断面宽度B_wi和过渡圆半径R_wi，各断面编号i及数据列于表3；

表3本实施例进水流道曲线过渡段断面尺寸数据表

所述出口圆台段12的长度L_圆台段＝0.394D₀＝1.300m，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.034D₀＝3.412m，出口断面直径D_{圆台段出口}＝0.973D₀＝3.211m；

6.所述出水流道3由平面弯曲段14和出水直线段15组成，出水直线段15位于平面弯曲段14之后，如图1a和图1b所示；

如图2d所示，平面弯曲段14的断面形状为一系列连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由圆形渐变为矩形；平面弯曲段14的长度L_弯曲段＝3.424D₀＝11.299m，进口断面直径D_{弯曲段进口}＝1.052D₀＝3.472m，出口断面高度H_{弯曲段出口}＝1.853D₀＝6.115m，出口断面宽度B_{弯曲段出口}＝1.133D₀＝3.739m；平面弯曲段14的断面尺寸包括各断面的立面上边线18的坐标(X′_上j，Y′_上j)、立面下边线19的坐标(X′_下j，Y′_下j)、断面高度H_wj、平面左边线20的坐标(X′_左j，B′_左j)、平面右边线21的坐标(X′_右j，B′_右j)、断面宽度B_wj和过渡圆半径R_wj，各断面编号j及数据列于表4；

表4本实施例出水流道平面弯曲段断面尺寸数据表

所述出水直线段15的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀＝8.501m，底边上升角β＝5°，出口断面高度H_{出水直线段出口}＝2.303D₀＝7.600m，出口断面宽度B_{出水直线段出口}＝1.400D₀＝4.62m；

7.第5步骤中计算得到的进水流道1的进水直线段10的长度L_直线段＝4.000m，需加长1.5m才能满足本实施例进水直线段10的长度为5.5m的要求；同时中隔墩13的长度也需相应地加长1.5m；它们的加长方式如图4a所示；

8.第5步骤中计算得到的进水流道1的进水直线段10的进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝7.801m，需减少0.201m才能满足本实施例进水直线段10的进口断面宽度为7.6m的要求，减少方式如图4b所示；

9.本发明设计的进水流道1的进水直线段10的底边下降角α＝5°，需减少3°才能满足本实施例进水直线段10的底边下降角为2°的要求，减少方式如图4c所示；

10.第5步骤中计算得到的进水流道1的出口圆台段12的长度L_圆台段＝1.3m，需加长0.2m才能满足本实施例出口圆台段12的长度为1.5m的要求，加长方式如图4d所示；

11.第6步骤中计算得到的出水流道3的出水直线段15的长度L_{出水直线段}＝8.501m，需加长0.499m才能满足本实施例出水直线段15的长度为9m的要求，加长方式如图5a所示；

12.本发明设计的出水流道3的出水直线段15的底边上升角β＝5°，需加大2°才能满足本实施例出水直线段15的底边上升角为7°的要求，加大方式如图5b所示；

13.根据计算和调整后的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置的几何参数，在AUTOCAD绘图软件中绘制所需的电机后置侧卧式轴伸泵装置单线图。

Claims (5)

1.一种电机后置侧卧式轴伸泵装置，所述电机后置侧卧式轴伸泵装置由进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成；所述轴流泵泵体位于进水流道和出水流道之间，轴流泵泵体叶轮室进口断面与进水流道出口断面联接，轴流泵泵体导叶体出口断面与出水流道进口断面联接；将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，以便泵轴由泵体导叶体出口穿出出水流道；其特征是，与所述轴流泵泵体配套使用的轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机布置在出水流道外侧的泵轴中心线的延长线上，轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机与所述泵轴依次联接；所述进、出水流道过流面的各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示；所述进水流道由进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，曲线过渡段的断面形状采用连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由矩形渐变为圆形；进水直线段内设有中隔墩；

所述进水直线段位于进水流道的前部，进水直线段的作用一方面是满足泵房上部结构布置的要求，另一方面是对从泵站前池进入进水流道的水流作初步调整；所述进水直线段的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀，底边下降角α＝5°，进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀，进口断面高度H_{进水直线段进口}＝1.782D₀，进口顶板圆弧半径R_进口顶板＝0.8m；所述中隔墩的长度L_隔墩＝1.212D₀，宽度B_隔墩＝0.8m，头部圆弧半径R_隔墩头部＝0.4m，尾部圆弧半径R_隔墩尾部＝1.5m；

所述曲线过渡段位于进水直线段之后，曲线过渡段的作用是引导从水流平缓转向和均匀收缩，曲线过渡段的长度L_过渡段＝2.121D₀，进口断面宽度B_{过渡段进口}＝2.091D₀，进口断面高度H_{过渡段进口}＝1.554D₀；提供含曲线过渡段断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；断面尺寸包括曲线过渡段各断面的立面上边线坐标(X_1i，Y_1i)、立面下边线坐标(X_2i，Y_2i)、断面高度H_wi、断面宽度B_wi和过渡圆半径R_wi，各断面编号i及数据列于表1；

表1 进水流道曲线过渡段断面尺寸数据表

出口圆台段位于曲线过渡段之后，出口圆台段的作用是对水流作最后的整流，以为叶轮室进口提供均匀的流态；出口圆台段的断面形状为圆形，出口圆台段的长度L_圆台段＝0.394D₀，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.034D₀，出口断面直径D_{圆台段出口}＝0.973D₀。

2.根据权利要求1所述的一种电机后置侧卧式轴伸泵装置，其特征是，所述出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成；

平面弯曲段的进口断面与轴流泵导叶体出口断面联接，平面弯曲段的作用是引导水流有序转向和平缓扩散；平面弯曲段的断面形状为一系列连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由圆形渐变为矩形；平面弯曲段的长度L_弯曲段＝3.424D₀，进口断面直径D_{弯曲段进口}＝1.052D₀，出口断面高度H_{弯曲段出口}＝1.853D₀，出口断面宽度B_{弯曲段出口}＝1.133D₀；提供含平面弯曲段断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；断面尺寸包括各断面的立面上边线坐标(X′_上j，Y′_上j)、立面下边线坐标(X′_下j，Y′_下j)、断面高度H_wj、平面左边线坐标(X′_左j，B′_左j)、平面右边线坐标(X′_右j，B′_右j)、断面宽度B_wj和过渡圆半径R_wj，各断面编号j及数据列于表2；

表2 出水流道平面弯曲段断面尺寸数据表

所述出水直线段位于平面弯曲段之后，出水直线段的作用是引导水流向斜上方流动，并在此过程中继续平缓扩散，将水流动能转化为压能；所述出水直线段的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀，底边上升角β＝5°，出口断面高度H_{出水直线段出口}＝2.303D₀，出口断面宽度B_{出水直线段出口}＝1.400D₀。

3.根据权利要求2所述的一种电机后置侧卧式轴伸泵装置，其特征是，所述出水流道在平面方向的弯曲，从进水流道向出水流道的方向看有向右和向左两种弯曲方式。

4.一种电机后置侧卧式轴伸泵装置应用方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置由进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成；所述轴流泵泵体位于进水流道和出水流道之间，轴流泵泵体叶轮室进口断面与进水流道出口断面联接，轴流泵泵体导叶体出口断面与出水流道进口断面联接；将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，以便泵轴由泵体导叶体出口穿出出水流道；与所述轴流泵泵体配套使用的轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机布置在出水流道外侧的泵轴中心线的延长线上，轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机与所述泵轴依次联接；所述进、出水流道过流面的各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示；

所述进水流道由进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，曲线过渡段的断面形状采用连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由矩形渐变为圆形；进水直线段内设有中隔墩；

所述进水直线段位于进水流道的前部，进水直线段的作用一方面是满足泵房上部结构布置的要求，另一方面是对从泵站前池进入进水流道的水流作初步调整；所述进水直线段的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀，底边下降角α＝5°，进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀，进口断面高度H_{进水直线段进口}＝1.782D₀，进口顶板圆弧半径R_进口顶板＝0.8m；所述中隔墩的长度L_隔墩＝1.212D₀，宽度B_隔墩＝0.8m，头部圆弧半径R_隔墩头部＝0.4m，尾部圆弧半径R_隔墩尾部＝1.5m；

所述曲线过渡段位于进水直线段之后，曲线过渡段的作用是引导从水流平缓转向和均匀收缩，曲线过渡段的长度L_过渡段＝2.121D₀，进口断面宽度B_{过渡段进口}＝2.091D₀，进口断面高度H_{过渡段进口}＝1.554D₀；提供含曲线过渡段断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；断面尺寸包括曲线过渡段各断面的立面上边线坐标(X_1i，Y_1i)、立面下边线坐标(X_2i，Y_2i)、断面高度H_wi、断面宽度B_wi和过渡圆半径R_wi，各断面编号i及数据列于表3；

表3 进水流道曲线过渡段断面尺寸数据表

出口圆台段位于曲线过渡段之后，出口圆台段的作用是对水流作最后的整流，以为叶轮室进口提供均匀的流态；出口圆台段的断面形状为圆形，出口圆台段的长度L_圆台段＝0.394D₀，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.034D₀，出口断面直径D_{圆台段出口}＝0.973D₀；

所述出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成；

平面弯曲段的进口断面与轴流泵导叶体出口断面联接，平面弯曲段的作用是引导水流有序转向和平缓扩散；平面弯曲段的断面形状为一系列连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状由圆形渐变为矩形；平面弯曲段的长度L_弯曲段＝3.424D₀，进口断面直径D_{弯曲段进口}＝1.052D₀，出口断面高度H_{弯曲段出口}＝1.853D₀，出口断面宽度B_{弯曲段出口}＝1.133D₀；提供含平面弯曲段断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；断面尺寸包括各断面的立面上边线坐标(X′_上j，Y′_上j)、立面下边线坐标(X′_下j，Y′_下j)、断面高度H_wj、平面左边线坐标(X′_左j，B′_左j)、平面右边线坐标(X′_右j，B′_右j)、断面宽度B_wj和过渡圆半径R_wj，各断面编号j及数据列于表4；

表4 出水流道平面弯曲段断面尺寸数据表

所述出水直线段位于平面弯曲段之后，出水直线段的作用是引导水流向斜上方流动，并在此过程中继续平缓扩散，将水流动能转化为压能；所述出水直线段的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀，底边上升角β＝5°，出口断面高度H_{出水直线段出口}＝2.303D₀，出口断面宽度B_{出水直线段出口}＝1.400D₀；

(2)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进、出水流道各几何尺寸的相对值乘以泵站拟采用的水泵叶轮直径D₀得拟应用本发明的泵站进、出水流道的实际尺寸，单位为m；

(3)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道进水直线段的长度L_{进水直线段}＝1.212D₀，根据进水流道上部结构布置的需要在此基础上缩短或加长，但L_{进水直线段}的调整量不大于0.6D₀；L_{进水直线段}调整后，中隔墩长度作相应调整，其调整量与进水直线段长度的调整量相同；

(4)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道进水直线段的进口断面宽度B_{进水直线段进口}＝2.364D₀，根据水泵机组间距布置的需要在此基础上减少或加大，但B_{进水直线段进口}的调整量不大于0.15D₀；

(5)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道进水直线段的底边下降角α＝5°，根据进水流道与泵站前池衔接的需要在此基础上减少或加大，但α的调整量不大于5°，α调整后进水直线段各断面的高度保持不变；

(6)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置进水流道出口圆台段的长度L_圆台段＝0.394D₀，根据泵站的实际需要缩短或加长，但L_圆台段的调整量不大于0.1D₀；

(7)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置出水流道出水直线段的长度L_{出水直线段}＝2.576D₀，根据出水流道上部结构布置的需要在此基础上缩短或加长，但L_{出水直线段}的调整量不大于1.5D₀；

(8)所述电机后置侧卧式轴伸泵装置出水流道出水直线段的底边上升角β＝5°，根据出水流道与出水池衔接的需要在此基础上减少或加大，但β的调整量不大于5°，β调整后出水直线段各断面的高度保持不变；

(9)根据计算和调整后的所述电机后置侧卧式轴伸泵装置的几何参数，在绘图软件中绘制所需的电机后置侧卧式轴伸泵装置单线图。

5.根据权利要求4所述的一种电机后置侧卧式轴伸泵装置应用方法，其特征是，所述出水流道在平面方向的弯曲，从进水流道向出水流道的方向看有向右和向左两种弯曲方式。