CN105508308B - 一种泵站水泵梁防涡装置及方法 - Google Patents

一种泵站水泵梁防涡装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型泵站水泵梁防涡装置及方法，属于水利工程、市政工程技术领域，包括设置在进水池内的水泵梁，其特征是，所述水泵梁由前水泵梁、后水泵梁组成，前水泵梁、后水泵梁分别置于进水池中出水弯管的两侧，且前水泵梁面向进水池的进水侧；所述前水泵梁迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，前水泵梁迎水侧为流线型，无矩形菱角；所述后水泵梁的断面为半圆弧形，后水泵梁靠近进水池后壁的侧面为弧线型。通过本发明，新型水泵梁会有效改善进水池内流态，减少进水池后壁回流的出现，起到整流作用。同时，也会减少水泵梁周围漩涡的出现,避免形成涡带。本发明应用于泵站建设与改造，可有效提高泵站运行效率，改善泵装置汽蚀性能。

Description

一种泵站水泵梁防涡装置及方法
技术领域
本发明涉及一种泵站水泵梁防涡装置及方法，属于水利工程、市政工程技术领域。
背景技术
泵站进水池流态的好坏直接关系机组运行的状态，进水池流态紊乱将显著降低水泵的能量性能和汽蚀性能，而且还可能导致水泵机组产生振动。在具体工程设计中，为便于安装和检修设备，经常会在进水池中增加部分构筑物。常见的构筑物形式有：水泵梁、检修平台以及胸墙等。这些构筑物设置后，会对进水池流态及水泵喇叭口出口水力性能产生影响。研究表明，进水池内增加普通矩形断面水泵梁后，除对进水池流态及水泵喇叭口出口水力性能产生影响外，同时导致局部出现横轴漩涡，甚至形成涡带，严重影响到泵站安全经济运行。
为改善进水池流态，目前已有专利涉及相关措施：授权实用新型专利CN200720033538提出合适的进水池几何参数,并对吸水喇叭口的后壁距和悬空高两个重要控制参数进行优化,能有效的防止涡带的产生,且水力损失小。但是该专利没有涉及到在进水池中设置构筑物。授权实用新型专利CN201520134027X 在封闭式进水池设置一种新型ω后壁能有效解决封闭式进水池后壁出现死水区问题，并且能够有效改善进水池后壁附近不良流态，但是不能改善水泵梁周围不良流态。授权实用新型专利CN201520191918在进水池中设置左右后壁隔墙，使左右两侧水流沿着隔墙进入喇叭口，提升喇叭口入口的流速均匀度，但是这种措施仅针对由进水池后壁距引起的不良流态，并不能消除水泵梁周围的漩涡。现有专利提出许多工程措施改善进水前池的流态以改善进水池的进水条件。但泵站进水池水泵梁周围流态紊乱，产生漩涡甚至诱发涡带是尚未得到很好解决。
发明内容
本发明针对上述技术的不足，提出一种能有效改善进水池内传统矩形水泵梁周围不良流态、且不诱发新回流区或漩涡的泵站水泵梁防涡装置及方法。
本发明的目的是这样实现的，一种泵站水泵梁防涡装置，包括设置在进水池内的水泵梁，其特征是，所述水泵梁由前水泵梁、后水泵梁组成，前水泵梁、后水泵梁分别置于进水池中出水弯管的两侧，且前水泵梁面向进水池的进水侧；所述前水泵梁迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，前水泵梁迎水侧为流线型，无矩形菱角；所述后水泵梁的断面为半圆弧形，后水泵梁靠近进水池后壁的侧面为弧线型。
前水泵梁迎水侧流线为相切弧线，圆弧半径为，
R1＝(0.5～0.7)L1，
前水泵梁下平面预留宽度为，
前水泵梁侧面预留宽度为，
其中，L1为前水泵梁宽，L2为前水泵梁高。
所述后水泵梁具体的参数为：
后水泵梁的弧线圆弧半径为，
R2＝(1～1.1)L3，
后水泵梁侧面预留宽度为，
后水泵梁下平面预留宽度为，
B4=(0.1~0.3)L3 ,
其中，L3为后水泵梁宽，L4为后水泵梁高。
一种泵站水泵梁防涡方法，其特征是，包括设置在进水池内的水泵梁，所述水泵梁由前水泵梁、后水泵梁组成，前水泵梁、后水泵梁分别置于进水池中出水弯管的两侧，且前水泵梁面向进水池的进水侧；所述前水泵梁迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，前水泵梁迎水侧为流线型，无矩形菱角；所述后水泵梁的断面为半圆弧形，后水泵梁靠近进水池后壁的侧面为弧线型；水流从进水池的进水侧进入，流经水泵梁的前水泵梁时，前水泵梁为双半圆弧连接的流线型断面，且迎水侧为流线型，无矩形菱角，起到平顺水流作用，有效消除漩涡，上层水流从出水弯管两侧绕过进入进水池后壁区，进水池后壁区的后水泵梁断面为半圆弧形，后侧向下水流能够平顺进入水泵，从而消除进水池后壁区的漩涡和流态紊乱问题。
前水泵梁迎水侧流线为相切弧线，圆弧半径为，
R1＝(0.5～0.7)L1，
前水泵梁下平面预留宽度为，
前水泵梁侧面预留宽度为，
其中，L1为前水泵梁宽，L2为前水泵梁高。
所述后水泵梁具体的参数为：
后水泵梁的弧线圆弧半径为，
R2＝(1～1.1)L3，
后水泵梁侧面预留宽度为，
后水泵梁下平面预留宽度为，
B4=(0.1~0.3)L3 ,
其中，L3为后水泵梁宽，L4为后水泵梁高。
本发明结构合理简单、生产制造容易、使用方便，设置水泵梁目的是为解决进水池内构筑物周围出现流态紊乱及横轴漩涡等问题。出水弯管前水泵梁的迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，出水弯管后水泵梁后侧面为半圆弧形断面。
技术原理：
根据对泵站进水池内流态分析，如图1所示，设置普通矩形水泵梁的进水池内水流从进水方向进入，水流流经矩形水泵梁后，水流受到阻隔，流态紊乱，进水池中部水流易形成漩涡，然后被吸入水泵中，下部水流受水泵梁挤压，从水泵梁下方被吸入水泵中。上层水流从出水弯管两侧绕过进入后壁区，水流在后壁区向下流动进入喇叭口时，受到出水弯管后方水泵梁阻隔，易形成漩涡。
如图2、3、4所示，通过设置水泵梁，水流从进水侧进入，流经水泵梁时，由于水泵梁的前水泵梁迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，无矩形菱角，因此能够起到平顺水流作用，可有效消除漩涡。上层水流从出水弯管两侧绕过进入后壁区，后壁区后水泵梁断面为半圆弧形，后侧向下水流能够平顺进入水泵，消除后壁区的漩涡和流态紊乱问题。
有益效果：
众所周知，泵站进水池流态的好坏直接关系机组运行的状态，进水池流态紊乱将显著降低水泵的能量性能和汽蚀性能，而且还可能导致水泵机组产生振动。在具体工程设计中，有时会在进水池中增加部分构筑物，以便于安装和检修设备。这些构筑物设置后，会对进水池流态及水泵喇叭口出口(即叶轮室进口) 水力性能产生影响。加设断面为矩形的普通水泵梁后，除水泵梁周围会出现漩涡外，水泵梁周围流态也很紊乱。
通过在进水池设置水泵梁可显著改善进水池流态。水泵梁会有效改善进水池内流态，减少进水池后壁回流的出现，起到整流作用。同时，也会减少水泵梁周围漩涡的出现,避免形成涡带。本发明应用于泵站建设与改造，可有效提高泵站运行效率，改善泵装置汽蚀性能。
随着南水北调东线工程的建设和国家大中型泵站技术改造的实施，共计有上百座泵站的进水池流态需要改善，因此本发明可应用和实施，取得较大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是进水池内安装断面为普通矩形的水泵梁剖面图。
图2是进水池内安装本发明水泵梁剖面图。
图3是本发明前水泵梁的剖面图。
图4是本发明后水泵梁的剖面图。
图中，1水泵梁、2喇叭口、3出水弯管、4前水泵梁、5后水泵梁。
具体实施方式
以下结合附图以及附图说明对本发明作进一步的说明。
如图2、3、4中，一种泵站水泵梁防涡装置，包括设置在进水池内的水泵梁1，水泵梁1由前水泵梁4、后水泵梁5组成，前水泵梁4、后水泵梁5分别置于进水池中出水弯管3的两侧，且前水泵梁4面向进水池的进水侧；本发明中，前水泵梁4迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，前水泵梁4迎水侧为流线型，无矩形菱角，具体的，前水泵梁4断面图见图3，前水泵梁4的迎水侧为流线型，该流线为相切弧线。圆弧半径为R1＝(0.5～0.7)L1，前水泵梁4下平面预留宽度前水泵梁4侧面预留宽度为 L1为水泵梁宽，L2为水泵梁高。
所述后水泵梁5的断面为半圆弧形，后水泵梁5靠近进水池后壁的侧面为弧线型。后水泵梁5断面图见图4，后水泵梁5近后壁侧面为弧线型。圆弧半径 R2＝(1～1.1)L3,后水泵梁5侧面预留宽度后水泵梁5下平面预留宽度B4=(0.1~0.3)L3，L3为水泵梁宽，L4为水泵梁高。
使用时，水流从进水池的进水侧进入，流经水泵梁1的前水泵梁4时，前水泵梁4迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，且迎水侧为流线型，无矩形菱角，起到平顺水流作用，有效消除漩涡，上层水流从出水弯管3两侧绕过进入进水池后壁区，进水池后壁区的后水泵梁5断面为半圆弧形，后侧向下水流能够平顺进入水泵，消除进水池后壁区的漩涡和流态紊乱问题。从而克服了以往水流在后壁区向下流动进入喇叭口2时，受到出水弯管3后方水泵梁阻隔，易形成漩涡的问题。

Claims (6)

1.一种泵站水泵梁防涡装置，包括设置在进水池内的水泵梁(1)，其特征是，所述水泵梁(1)由前水泵梁(4)、后水泵梁(5)组成，前水泵梁(4)、后水泵梁(5)分别置于进水池中出水弯管(3)的两侧，且前水泵梁(4)面向进水池的进水侧；所述前水泵梁(4)迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，前水泵梁(4)迎水侧为流线型，无矩形菱角；所述后水泵梁(5)的断面为半圆弧形，后水泵梁(5)靠近进水池后壁的侧面为弧线型。
2.根据权利要求1所述的一种泵站水泵梁防涡装置，其特征是，所述前水泵梁(4)具体的参数为：
前水泵梁(4)迎水侧流线为相切弧线，圆弧半径为，
R1＝(0.5～0.7)L1，
前水泵梁(4)下平面预留宽度为，
前水泵梁(4)侧面预留宽度为，
其中，L1为前水泵梁(4)宽，L2为前水泵梁(4)高。
3.根据权利要求1所述的一种泵站水泵梁防涡装置，其特征是，所述后水泵梁(5)具体的参数为：
后水泵梁(5)的弧线圆弧半径为，
R2＝(1～1.1)L3，
后水泵梁(5)侧面预留宽度为，
后水泵梁(5)下平面预留宽度为，
B4=(0.1~0.3)L3,
其中，L3为后水泵梁(5)宽，L4为后水泵梁(5)高。
4.一种泵站水泵梁防涡方法，其特征是，包括设置在进水池内的水泵梁(1)，所述水泵梁(1)由前水泵梁(4)、后水泵梁(5)组成，前水泵梁(4)、后水泵梁(5)分别置于进水池中出水弯管(3)的两侧，且前水泵梁(4)面向进水池的进水侧；所述前水泵梁(4)迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，前水泵梁(4)迎水侧为流线型，无矩形菱角；所述后水泵梁(5)的断面为半圆弧形，后水泵梁(5)靠近进水池后壁的侧面为弧线型；水流从进水池的进水侧进入，流经水泵梁(1)的前水泵梁(4)时，前水泵梁(4)迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，且迎水侧为流线型，无矩形菱角，起到平顺水流作用，有效消除漩涡，上层水流从出水弯管(3)两侧绕过进入进水池后壁区，进水池后壁区的后水泵梁(5)断面为半圆弧形，后侧向下水流能够平顺进入水泵，从而消除进水池后壁区的漩涡和流态紊乱问题。
5.根据权利要求4所述的一种泵站水泵梁防涡方法，其特征是，所述前水泵梁(4)具体的参数为：
前水泵梁(4)迎水侧流线为相切弧线，圆弧半径为，
R1＝(0.5～0.7)L1，
前水泵梁(4)下平面预留宽度为，
前水泵梁(4)侧面预留宽度为，
其中，L1为前水泵梁(4)宽，L2为前水泵梁(4)高。
6.根据权利要求4所述的一种泵站水泵梁防涡方法，其特征是，所述后水泵梁(5)具体的参数为：
后水泵梁(5)的弧线圆弧半径为，
R2＝(1～1.1)L3，
后水泵梁(5)侧面预留宽度为，
后水泵梁(5)下平面预留宽度为，
B4=(0.1~0.3)L3 ,
其中，L3为后水泵梁(5)宽，L4为后水泵梁(5)高。
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