CN112049190B - 一种立式轴流泵逆向流导流系统 - Google Patents

一种立式轴流泵逆向流导流系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种立式轴流泵逆向流导流系统，包括第一支撑块、逆向流出口闸门、逆向流导流管、泵站出口闸门、逆向流入口闸门、第二支撑块、第一转轴、第二转轴与流体速度传感器、闸门控制系统；逆向流导流管与轴流泵管道连接，第一支撑块与第二支撑块均安装在轴流泵管道内部，逆向流出口闸门与逆向流入口闸门安装在逆向流导流管的两端，第一转轴与第二转轴分别与逆向流出口闸门、逆向流入口闸门连接，流体速度传感器安装在轴流泵管道出口处，流体速度传感器与闸门控制系统连接，闸门控制系统控制逆向流出口闸门、逆向流入口闸门的开启与闭合。该导流系统避免了逆向流带来的水锤、抬机、飞逸等故障，增加了泵系统的运行稳定性。

Description

一种立式轴流泵逆向流导流系统
技术领域
本发明具体涉及一种立式轴流泵逆向流导流系统。
背景技术
轴流泵机组起动、停泵的可靠性是泵站安全运行的重要保障。然而在立式轴流泵机组正常停机以及泵机组事故停机的过渡过程中，会出现因泵转速下降和出口闸门没有完全关闭导致的回流现象。这种情况轻则导致轴流泵叶轮反转影响泵的稳定性，重则产生水锤效应，抬机现象甚至叶轮飞逸，严重影响泵机组的安全、寿命和稳定运行。
目前阻断或者缓解灌流泵系统流体逆向流动的方式有两种：
A、通过控制出口闸门的快速关闭来减少流体的倒流。这种方式只能通过控制的相关原理缓解流体倒流对泵产生的影响，并不能阻断流体的倒流，特别是在大型泵站中。
B、另外一种是通过逆止阀阻断逆向流的方式控制流体只能单向流动。这种方式能有效阻止流体的倒流，但是流体在逆止阀内部的流动具有相当的不稳定性，会产生振动和噪声等不良现象，因此在大型泵站等流量较大的系统中应用非常少。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种立式轴流泵逆向流导流系统。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种立式轴流泵逆向流导流系统，包括第一支撑块、逆向流出口闸门、逆向流导流管、泵站出口闸门、逆向流入口闸门、第二支撑块、第一转轴、第二转轴与流体速度传感器、闸门控制系统；
逆向流导流管与轴流泵管道连接，第一支撑块与第二支撑块均安装在轴流泵管道内部，逆向流出口闸门与逆向流入口闸门安装在逆向流导流管的两端，第一转轴与第二转轴分别与逆向流出口闸门、逆向流入口闸门连接，流体速度传感器安装在轴流泵管道出口处，能够检测流体流动方向，流体速度传感器与闸门控制系统连接，能够将流体流动方向信息传输至闸门控制系统，闸门控制系统控制闸门的开启与闭合。
进一步地，逆向流导流管呈“L”形状，逆向流导流管的出口端与轴流泵管道的竖直管道连接，逆向流导流管的入口端与轴流泵管道的横向管道连接。
进一步地，逆向流出口闸门安装在逆向流导流管的出口端；逆向流入口闸门安装在逆向流导流管的入口端。
进一步地，第一支撑块和第二支撑块分别嵌于轴流泵管道的竖直管道与横向管道内壁。
进一步地，还包括第三转轴与第四转轴，第一支撑块和第二支撑块分别与第三转轴、第四转轴连接。
本发明的有益效果是：
本发明的一个导流系统将立式轴流泵过渡过程中出现的逆向流直接从泵系统的出口处引至进口处；在泵正常运行时逆向流出口闸门与逆向流入口闸门的表面以及第一支撑块和第二支撑块的表面都与管道壁面贴合，对流体的稳定流动不产生影响。整个逆向流流动过程避开了轴流泵，完全避免了逆向流带来的水锤、抬机、飞逸等故障，增加了泵系统的运行稳定性，延长了泵机组的使用寿命。
附图说明
图1为流体逆向流回时的管道系统以及流体运动状态示意图。
图2为流体经过轴流泵正向流动时的管道系统以及流体运动状态示意图。
图3为闸门控制系统工作过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当指出的是，具体实施方式只是对本发明的详细说明，不应视为对本发明的限定。
如图1-2所示，一种立式轴流泵逆向流导流系统包括第一支撑块2，逆向流出口闸门3，逆向流导流管4，泵站出口闸门5，逆向流入口闸门6，第二支撑块7、第一转轴10、第二转轴8、流体速度传感器9、闸门控制系统；当泵站机组正常运行时，高度较低处的水流经过轴流泵的作用从泵站入口流经泵再从打开的泵站出口闸门5流出到达高度更高的区域。如果没有逆向流导流系统，则因泵转速过低引起的逆向流会经过泵站出口闸门5流回高度更低的泵站入口，本发明的导流系统能够避免逆向流带来的水锤、抬机、飞逸等故障，增加了泵系统的运行稳定性，延长了泵机组的使用寿命。
逆向流导流管4与轴流泵管道1连接，第一支撑块2与第二支撑块7均位于轴流泵管道1内部，分别安装在轴流泵管道1内壁，逆向流出口闸门3与逆向流入口闸门6安装在逆向流导流管4的两端，第一转轴10与第二转轴8分别与逆向流出口闸门3、逆向流入口闸门6转动连接，流体速度传感器安装在轴流泵管道1出口处，具体地，安装在靠近泵站出口闸门5的下方，能够检测流体流动方向；流体速度传感器与闸门控制系统连接，能够将流体流动方向信息传输至闸门控制系统，闸门控制系统控制闸门(所述闸门包括逆向流出口闸门3、逆向流入口闸门6)的开启与闭合，闸门控制系统工作原理如图3的流程图所示。在一些优选的方式中，如图1-2所示，第一转轴10与第二转轴8分别安装在轴流泵管道的竖直管道内壁与横向管道内壁。
在一些优选的方式中，逆向流导流管4呈“L”形状，因为轴流泵管道1包括竖直管道与为横向管道，轴流泵位于竖直管道内，竖直管道与横向管道11连接；逆向流导流管4一端(即逆向流导流管4的出口)与轴流泵管道1的竖直管道连接，逆向流导流管4另一端(即逆向流导流管4的入口)与横向管道11连接。
在一些优选的方式中，第一支撑块2安装在轴流泵管道1内部，第一支撑块2能够支撑逆向流出口闸门3，使之保持开启，具体地，逆向流出口闸门3打开后，第一支撑块2能够支撑该闸门使之保持开启，避免因闸门的重力对第一转轴10带来扭矩。
在一些优选的方式中，第二支撑块7安装在横向管道11内部，第二支撑块7一方面是起到限位作用，使逆向流入口闸门6保持90度，逆向流入口闸门6与横向管道11管壁之间缝隙最小，避免逆向流泄露；另一方面是承受逆向流在改变流向时的冲击作用，避免第二转轴8产生扭矩。
在一些优选的方式中，竖直管道与横向管道臂内部分别安装有第三转轴与第四转轴22，第一支撑块2和第二支撑块7分别嵌于轴流泵管道的竖直管道与横向管道11内壁，第一支撑块2和第二支撑块7分别与第三转轴、第四转轴22连接，通过控制第三转轴、第四转轴22的旋转来控制第一支撑块2和第二支撑块7的旋转，实现第一支撑块2和第二支撑块7的打开、收回及保持位置不变。在一些优选的方式中，管壁中预留有与第一支撑块2、第二支撑块7形状相匹配的凹槽，以及用于第一支撑块2、第二支撑块7、第三转轴与第四转轴22安装的安装孔，第一支撑块2和第二支撑块7收回的时候与凹槽贴合，减小第一支撑块2和第二支撑块7收回后管壁上的间隙。在一些优选的方式中，第一支撑块和第二支撑块的结构一样，第一支撑块成对设置，第二支撑块也是成对设置，第一支撑块和第二支撑块只是作用不一样，第一支撑块支撑逆向流出口闸门3的重力，第二支撑块承受逆向流入口闸门6受到的逆向流冲击力。
在一些优选的方式中，第一支撑块2打开时，第一支撑块2的上表面与逆向流出口闸门3的下表面相接触，如图1所示。在一些优选的方式中，第二支撑块7的结构与第一支撑块2的结构和运动方式相同，第二支撑块7的右表面与逆向流入口闸门6表面相接触。为了使流体的流动稳定，逆向流导流管4与正向流管道的结构相近。
在一些优选的方式中，逆向流出口闸门3安装在逆向流导流管4的出口端，与靠近轴流泵管道1进口处的第一转轴10相连；逆向流入口闸门6安装在逆向流导流管4的入口端，和靠近泵站出口闸门5处的第二转轴8连接；第一转轴10与第二转轴8能够分别带动逆向流出口闸门3、逆向流入口闸门6进行旋转实现关闭与开启。
当靠近泵站出口闸门5的流体速度传感器检测到流体的流向逆转时，闸门控制系统将会控制逆向流入口闸门6和逆向流出口闸门3同时迅速旋转90度打开，如图1所示，第一支撑块2和第二支撑块7会在闸门完全打开之前旋转45度到达指定位置。第一支撑块2支撑逆向流出口闸门3使之保持开启，避免因闸门的重力对第一转轴带来扭矩；同时，第二支撑块7的一个侧平面与逆向流入口闸门6的左表面接触，起支撑作用并能够使逆向流入口闸门6保持90度，与上管壁之间缝隙最小避免逆向流泄露；如图1所示，而且承受逆向流在改变流向时冲击作用，避免转轴产生扭矩。图1为泵机组启动过程中闸门未完全打开或者泵机组停运过程中闸门未完全关闭时，流体从泵站出口闸门5逆向流回时的管道系统以及流体运动状态示意图，其中流体流线如CD所示。在一些优选的方式中，第二支撑块通过磁力作用使逆向流入口闸门保持90度。具体地，第二支撑块与逆向流入口闸门的接触结合部分均采用磁性材料，两者具有不同的磁极，能够相互吸引。
当流体速度传感器检测到的流体方向为泵正常工作时的流向时，逆向流入口闸门6和逆向流出口闸门3处于关闭状态，如图2所示，第一支撑块2和第二支撑块7处于收回状态，其与流体相接触的表面与管道壁面相贴合，不会对流体的稳定流动产生干扰。
本发明的导流系统将立式轴流泵过渡过程中出现的逆向流直接从泵系统的出口处引至进口处。导流系统的逆向流入口闸门6接近泵站出口闸门5，流体经过泵站出口闸门5逆向流回横向管道后，由于逆向流入口闸门6的阻挡作用以及流体自身的重力作用，流流入逆向流导流管4中，再由靠近轴流泵管道1入口处的逆向流出口闸门3流出。
逆向流入口闸门6完全打开后其受到的冲击力经过第二支撑块最后全部传递给管壁，对第二转轴没有扭矩作用；逆向流出口闸门3打开后其重力全部由第一支撑块传递给管壁，对第一转轴没有扭矩作用。转轴没有受到扭矩作用，增加了逆向流导流系统的鲁棒性。在泵正常运行时，逆向流入口闸门6与逆向流出口闸门的表面、第一支撑块2和第二支撑块7的表面都与轴流泵管道1壁面贴合，对流体的稳定流动不产生影响。
整个逆向流流动过程避开了轴流泵，完全避免了逆向流带来的水锤、抬机、飞逸等故障，增加了泵系统的运行稳定性，延长了泵机组的使用寿命。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种立式轴流泵逆向流导流系统，其特征是，包括第一支撑块、逆向流出口闸门、逆向流导流管、泵站出口闸门、逆向流入口闸门、第二支撑块、第一转轴、第二转轴与流体速度传感器、闸门控制系统；
逆向流导流管与轴流泵管道连接，第一支撑块与第二支撑块均安装在轴流泵管道内部，逆向流出口闸门与逆向流入口闸门安装在逆向流导流管的两端，第一转轴与第二转轴分别与逆向流出口闸门、逆向流入口闸门连接，流体速度传感器安装在轴流泵管道出口处，能够检测流体流动方向，流体速度传感器与闸门控制系统连接，闸门控制系统控制逆向流出口闸门、逆向流入口闸门的开启与闭合；
逆向流导流管呈“L”形状，逆向流导流管的出口端与轴流泵管道的竖直管道连接，逆向流导流管的入口端与轴流泵管道的横向管道连接；
逆向流出口闸门安装在逆向流导流管的出口端；逆向流入口闸门安装在逆向流导流管的入口端；
第一支撑块和第二支撑块分别嵌于轴流泵管道的竖直管道与横向管道内壁；
所述导流系统还包括第三转轴与第四转轴，第一支撑块和第二支撑块分别与第三转轴、第四转轴连接；
当靠近泵站出口闸门的流体速度传感器检测到流体的流向逆转时，闸门控制系统将会控制逆向流入口闸门和逆向流出口闸门同时迅速旋转90度打开，第一支撑块和第二支撑块会在闸门完全打开之前旋转45度到达指定位置；第一支撑块支撑逆向流出口闸门使之保持开启，同时，第二支撑块的一个侧平面与逆向流入口闸门的左表面接触，起支撑作用并能够使逆向流入口闸门保持90度，与上管壁之间缝隙最小；当流体速度传感器检测到的流体方向为泵正常工作时的流向时，逆向流入口闸门和逆向流出口闸门处于关闭状态，第一支撑块和第二支撑块处于收回状态，其与流体相接触的表面与管道壁面相贴合，不会对流体的稳定流动产生干扰。
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