CN110043482B - 一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法，该方法包括以下步骤：进水流道上下游测压断面位置的选定；测压断面的几何参数的获取；测压断面压力脉动传感器的布置；测点压力脉动数据的获取与处理；测压断面上当量压差的计算及斜轴泵站流量的计算输出。通过本发明所确定的进水流道两个过流断面上当量压差与测压断面几何参数之间的关系式，可以方便地获取受泵轴倾斜扰动时，导致进水流道过流断面上流动参数非均匀分布条件下的斜轴泵的过流流量，提高斜轴泵工况的运行调节精度，以保证斜轴泵站安全可靠地工作。

Description

一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法
技术领域
本发明涉及水利工程技术参数测量领域，尤其涉及一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法。
背景技术
在泵站工程中，往往需要测定泵站运行时的实际流量，并据此对水泵进行工况调节，以保证供水要求并使水泵在高效区运行。由于常规低扬程调水泵站的进水流道断面面积大(一般在3m×5m以上)，且是混凝土制成的非圆形规则断面，故无法使用超声波流量计，只能利用压差测流法来测量流量，即根据进水流道的两个断面上的压力差来计算流量。但压差测流法的适用前提是假定测量断面上流速均匀分布，且不存在回流。
在斜式轴流泵站中，泵轴并非向水平或垂直布置，通常与水平面之间存在15°、30°或45°的倾斜角，这样使得水流在进水流道出口断面上呈现非均匀分布的特征，且不同的泵轴倾斜角造成的水流分布不均匀性差异较大。因此，基于断面流动均匀假定的压差测流法在用于这类泵站时存在极大误差，特别是在流量较小时给出的测量结果几乎完全是错误的。
到目前为止，如何准确测量斜轴泵站在不同工况下的流量，尚未有可供借鉴的成果和方法。因此，工程上亟需一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法，以解决传统的差压测流时泵轴倾斜角对进水流道出口断面压力的扰动问题，减小斜轴泵站流量测量误差。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法，包括以下步骤：
步骤一：根据斜轴泵及进水流道的结构，在进水流道上指定上游测压断面I、下游测压断面II；
步骤二：根据斜轴泵及进水流道的结构尺寸，测量以下参数：上游测压断面I的宽度B、隔墩宽度b、高度H，下游测压断面II的断面分布圆直径D，以及泵轴倾角α；
步骤三：在上游测压断面I上布置压力脉动测点P1、P2，下游测压断面II上布置压力脉动测点P3、P4，在测点处分别连接压力脉动传感器；
步骤四：读取测点P1、P2、P3、P4处的压力脉动值，并记录采样时间为T的压力脉动时域信号；
步骤五：针对步骤四中的压力脉动时域信信号分别计算四组压力脉动时域信号时均值
Figure BDA0002022735530000021
以P1点的压力脉动时域信号为例，按式(1)计算P1点的压力脉动时域信号时均值
Figure BDA0002022735530000022
Figure BDA0002022735530000023
其中：
Figure BDA0002022735530000024
Figure BDA0002022735530000025
式中，
Figure BDA0002022735530000026
为记录得到的压力脉动瞬时值，Pa；N为采样时间T内的采样数据个数；
Figure BDA0002022735530000027
为95％置信度区间内的压力脉动瞬时值，Pa；n为95％置信区间内的压力脉动采样数据个数；s为压力脉动瞬时值的样本方差；i表示记录数据；j表示计算数据；
步骤六：针对步骤五中的压力脉动时域信号时均值，按式(4)计算上游测压断面Ⅰ和下游测压断面Ⅱ之间的当量压差：
Figure BDA0002022735530000028
式中，D为下游测压断面II的直径，m；α为泵轴倾角，单位为(°)；ρ为试验条件下水的宽度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；△H为当量压差，m；
步骤七：根据步骤六获取的当量压差，通过式(5)获取斜轴泵实际工作流量：
Figure BDA0002022735530000029
式中，Q为斜轴泵实际工作流量，m3/s。
所述的用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法，优选的，在所述步骤一中，上游测压断面I位于进水流道进口顶端圆弧切点处，断面形状为矩形，断面与铅垂线夹角为0度；下游测压断面II位于进水流道末端，断面形状为圆形，断面与铅锤线夹角与泵轴倾角相等，均为α。
所述的用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法，优选的，在所述步骤三中，测点P1、P2分别位于上游测压断面I的左右两侧，处于同一水平面内；测点P3、P4分别位于下游侧压力测量断面II的左右两侧，处于同一水平面内。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明考虑了斜轴泵的泵轴倾斜角及叶轮耦合作用效应，通过所测定的相关断面压力参数进行流量计算，体现断面压力非均匀分布时的计算偏差对流量漂移的影响，避免对流量测量结果的过预测或欠预测。
附图说明
图1为斜轴泵整体结构及泵轴倾斜角示意图；
图2为进水流道整体结构及测量断面位置图(纵剖面图)；
图3为进水流道整体结构及测量断面位置图(平面图)；
图4为本发明的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，斜轴泵站主要由进水流道、泵段、出水弯管和出水流道组成，水从左侧进入，右侧流出。在本实施例中，泵轴倾斜角α＝15°。
如图4所示，根据本实施例提供的一种用于斜轴泵站实际工作流量的确定方法，包括以下步骤：
步骤一：针对如图2所示的进水流道，在进水流道进口顶端圆弧切点处，向下做一竖线(图2中的左侧虚线)，代表上游测压断面I，该断面与进水流道相交后的形状为一矩形，断面与铅垂线夹角为0度；取进水流道出口所在断面(图2中的右侧虚线)为下游测压断面II，断面形状为圆形，断面与铅垂线夹角为α。在进水流道的平面展开图(图3)中，上游测压断面I和下游测压断面II的位置均以虚线表示出来，其中下游测压断面II与进水流道出口重合。
步骤二：输入以下参数：上游测压断面I的宽度B＝9.00(m)、隔墩宽度b＝0.40(m)、高度H＝6.21(m)；下游测压断面II的断面分布圆直径D＝4.02(m)；泵轴倾角α＝15(°)。
步骤三：在上游测压断面I的中间位置布置压力脉动测点P1和P2(如图2所示)，其中测点P1和P2分别位于顺流动方向看进水流道的左侧和右侧(如图3所示)。在下游测压断面II的中间位置布置压力脉动测点P3和P4(如图2所示)，其中，测点P3和P4分别位于顺流动方向看进水流道的左侧和右侧(如图3所示)。在上述四个测点处分别连接压力脉动传感器。
步骤四：同时读取测点P1、P2、P3、P4处的压力脉动值，并记录采样时间为1分钟的压力脉动时域信号。
步骤五：针对上述4组压力脉动信号，分别计算压力脉动信号时均值
Figure BDA0002022735530000041
Figure BDA0002022735530000042
以P1点的压力脉动信号为例，按式(1)计算
Figure BDA0002022735530000043
Figure BDA0002022735530000044
式中，n为整个采样周期(1分钟)内95％置信区间的采样点数量；同理，可分别得到：
Figure BDA0002022735530000045
步骤六：针对计算得到的压力脉动时均值，按式(4)计算当量压差：
Figure BDA0002022735530000046
步骤七：根据计算得到的当量压差，通过下式计算斜轴泵站流量：
Figure BDA0002022735530000047
则流量38.97m3/s即为该斜轴泵站中斜轴泵的实际工作流量。
需要说明的是，如果在泵站现场因条件所限，不能将压力脉动测点布置在图2和图3指定位置，可以在指定位置附近布置测点，但此时应该将测点在高程上的变化值计入式(4)的计算中。
实践证明，本发明具有计算方法速度快、精度高的优点，对于特殊泵站非规则几何形状的流道过流流量测算具有良好的适应能力，现场布置数据采集装置简单方便，可操作性好，完全能够满足斜轴泵站工程对高精度流量测算及控制的实际需要。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种确定用于斜轴泵站实际工作流量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据斜轴泵及进水流道的结构，在进水流道上指定上游测压断面I、下游测压断面II；
步骤二：根据斜轴泵及进水流道的结构尺寸，测量以下参数：上游测压断面I的宽度B、隔墩宽度b、上游测压断面I的高度H，下游测压断面II的断面分布圆直径D，以及泵轴倾角α；
步骤三：在上游测压断面I上布置压力脉动测点P1、P2，下游测压断面II上布置压力脉动测点P3、P4，在测点处分别连接压力脉动传感器；
步骤四：读取测点P1、P2、P3、P4处的压力脉动值，并记录采样时间为T的压力脉动时域信号；
步骤五：针对步骤四中的压力脉动时域信号，分别计算四组压力脉动时域信号时均值
Figure FDA0002405745530000011
以P1点的压力脉动时域信号为例，按式(1)计算P1点的压力脉动时域信号时均值
Figure FDA0002405745530000012
Figure FDA0002405745530000013
其中：
Figure FDA0002405745530000014
Figure FDA0002405745530000015
式中，
Figure FDA0002405745530000016
为记录得到的压力脉动瞬时值，Pa；N为采样时间T内的采样数据个数；
Figure FDA0002405745530000017
为95％置信度区间内的压力脉动瞬时值，Pa；n为95％置信区间内的压力脉动采样数据个数；s为压力脉动瞬时值的样本方差；i表示记录数据；j表示计算数据；
步骤六：针对步骤五中的压力脉动信号时均值，按式(4)计算上游测压断面Ⅰ和下游测压断面Ⅱ之间的当量压差：
Figure FDA0002405745530000018
式中，D为下游测压断面II的直径，m；α为泵轴倾角，单位为(°)；ρ为试验条件下水的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；ΔH为当量压差，m；
步骤七：根据步骤六获取的当量压差，通过式(5)获取斜轴泵实际工作流量：
Figure FDA0002405745530000021
式中，Q为斜轴泵实际工作流量，m3/s。
2.根据权利要求1所述的一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法，其特征在于，在所述步骤一中，上游测压断面I位于进水流道进口顶端圆弧切点处，断面形状为矩形，断面与铅垂线夹角为0度；下游测压断面II位于进水流道末端，断面形状为圆形，断面与铅垂线夹角与泵轴倾角相等，均为α。
3.根据权利要求1所述的一种用于确定斜轴泵站实际工作流量的方法，其特征在于，在所述步骤三中，测点P1、P2分别位于上游测压断面I的左右两侧，处于同一水平面内；测点P3、P4分别位于下游测压断面II的左右两侧，处于同一水平面内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112833030B (zh) * 2021-01-08 2022-08-16 扬州大学 一种基于前置竖井式进水流道的泵站现场流量监测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004069593A (ja) * 2002-08-08 2004-03-04 Tokyo Gas Co Ltd 平均流量測定方法
DE19503360B4 (de) * 1994-02-03 2005-07-07 Hitachi, Ltd. Pumpe und Verfahren zur Steuerung einer Pumpe
CN104334881A (zh) * 2012-04-12 2015-02-04 Itt制造企业有限责任公司 确定旋转式容积泵中的泵流量的方法
CN106127359A (zh) * 2016-08-30 2016-11-16 北京协同创新智能电网技术有限公司 一种基于局部加权线性回归模型的变频水泵出口流量预警方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19503360B4 (de) * 1994-02-03 2005-07-07 Hitachi, Ltd. Pumpe und Verfahren zur Steuerung einer Pumpe
JP2004069593A (ja) * 2002-08-08 2004-03-04 Tokyo Gas Co Ltd 平均流量測定方法
CN104334881A (zh) * 2012-04-12 2015-02-04 Itt制造企业有限责任公司 确定旋转式容积泵中的泵流量的方法
CN106127359A (zh) * 2016-08-30 2016-11-16 北京协同创新智能电网技术有限公司 一种基于局部加权线性回归模型的变频水泵出口流量预警方法

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