CN204704122U - 一种性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置，属于水利工程泵站技术领域。其特征是：在竖直平面内布置进水流道、轴流泵泵体和出水流道，将卧式安装的电机布置在进水流道的上方；将进水流道设计成弯曲形，使泵轴由泵体叶轮室前部穿出进水流道，并依次与轴承、齿轮箱和电机连接；进水流道分为直线段和弯曲段，其中，形体复杂的弯曲段提供详细的断面数据；出水流道分为弯曲段和直线段，其中，形体复杂的弯曲段提供详细的断面数据；泵装置的尺寸均用相对值（以水泵叶轮直径D为基准值）表示。本实用新型提供的电机前置上卧式轴流泵装置具有水力性能优异、结构简单、电机散热条件好、机组安装检修方便、工程造价低等优点。

Description

一种性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置

技术领域

本实用新型属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置，主要用于指导工程技术人员设计水力性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置，保证大型卧式低扬程泵站电机前置上卧式轴流泵装置设计的质量。

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以下的大型特低扬程泵站较多地采用了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：在流道内设置空间尺寸较小的、密闭的灯泡体，将电机、齿轮箱、轴承等设备都布置在灯泡体内。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十分紧张，同时还带来结构复杂、电机散热条件差、造价高等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述传统灯泡式贯流泵装置的缺陷，提供了一种性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置。本实用新型的特征是：所述电机前置上卧式轴流泵装置由进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成，布置在竖直平面内；所述进水流道为弯曲形，泵轴由泵体叶轮室前部穿出进水流道；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进水流道的上方，依次与所述穿出进水流道的泵轴连接；进水流道分为直线段和弯曲段，出水流道分为弯曲段和直线段；泵装置的所有尺寸均用相对值(以水泵叶轮直径D为基准值)表示，将这些相对值乘以水泵叶轮直径D即可得到应用本实用新型的泵站所需的流道尺寸(单位为m)。本实用新型的电机前置上卧式轴流泵装置具有水力性能优异、结构简单、电机散热条件好、机组安装检修方便、工程造价低等优点。

为实现本实用新型的目的，采用如下技术方案：

1.提供的电机前置上卧式轴流泵装置由在竖直平面内布置的进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成；

2.将所述进水流道设计成弯曲形，可使泵轴由泵体叶轮室前部穿出进水流道，以便与轴承、齿轮箱和卧式电机等连接；

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进水流道的上方，依次与所述穿出进水流道的泵轴连接；

4.所述进水流道由较短的直线段和较长的弯曲段组成，其中，直线段提供取值范围，几何形体复杂的弯曲段提供详细的断面数据；

5.根据泵站扬程选用适合的高性能轴流泵，其泵体由叶轮、叶轮室和导叶体组成；

6.所述出水流道由较短的弯曲段和较长的直线段组成，其中，弯曲段提供详细的断面数据，直线段提供取值范围；

7.对所述进、出水流道进行充分、细致的优化水力设计研究，确保流道和泵装置水力性能优异；

8.所述泵装置的所有尺寸均用相对值(以水泵叶轮直径D为基准值)表示，将这些相对值乘以水泵叶轮直径D即可得到应用本实用新型的泵站所需的流道尺寸(单位为m)。

本实用新型的目的是这样实现的：

1.提供的电机前置上卧式轴流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设计流量的水头损失Δh≤0.10m；

(2)出水流道：设计流量的水头损失Δh≤0.12m；

(3)泵装置：设计工况的泵装置效率η≥80％；

2.所提供的电机前置上卧式轴流泵装置几何形体表达方式；

(1)所述电机前置上卧式轴流泵装置分为进水流道、轴流泵泵体和出水流道3个部分；

(2)所述进水流道弯曲段的作用是引导水流有序地进行“S”形转向流动，同时流道断面形状由矩形渐变为圆形，几何形体复杂，流道内的水流流态复杂，该段线形设计对流道水力性能影响很大；为使该段流道断面形状的变化尽可能平缓，其断面形状采用连续变化的直边圆角形，该段形体采用详细的断面数据表示；提供进水流道弯曲段的断面位置图和断面数据表，数据表中包括弯曲段各断面的纵剖面上边线坐标(X₁,Y₁)_i、纵剖面下边线坐标(X₂,Y₂)_i、断面高度H_wi、断面宽度B_wi、断面圆角半径R_wi等数据；

(3)所述进水流道弯曲段由一系列连续变化的直边圆角形断面构成，从进口的矩形断面渐变为出口的圆形断面，断面的高度H_wi、宽度B_wi和圆角半径R_wi在该段内连续变化；当R_wi＝0时，其为矩形；当H_wi＝B_wi＝2R_wi时，其为圆形；

(4)所述进水流道直线段位于弯曲段之前，其作用是对由泵站前池流入的水流进行整流，该段的几何参数包括流道直线段水平长度L₁、底边下降角α、进口断面宽度B₁、进口断面高度H₁、流道进口的顶板圆弧半径R；

(5)所述轴流泵泵体位于进水流道和出水流道之间，其作用是向水流提供能量、使其产生扬程，可根据泵站扬程选用适合的高性能轴流泵；

(6)所述出水流道弯曲段的作用是引导从水泵导叶体流出的水流平缓转向，同时流道断面形状由圆形向矩形渐变，几何形体较为复杂；为使该段流道断面形状的变化尽可能平缓，其断面形状采用连续变化的直边圆角形，该段形体采用详细的断面数据表示；提供出水流道弯曲段的断面位置图和断面数据表，数据表中包括弯曲段各断面的纵剖面上边线坐标(X₁,Y₁)_i、纵剖面下边线坐标(X₂,Y₂)_i、断面高度H_wi、断面宽度B_wi、断面圆角半径R_wi等数据；

(7)所述出水流道弯曲段由一系列连续变化的直边圆角形断面构成，从进口的圆形断面渐变为出口的矩形断面，断面的高度H_wi、宽度B_wi和圆角半径R_wi在该段内连续变化；当H_wi＝B_wi＝2R_wi时，其为圆形；当R_wi＝0时，其为矩形；

(8)所述出水流道直线段位于弯曲段之后，其作用是引导水流向斜上方流动，并在此过程中平缓扩散、将水流动能转化为压能，该段的几何参数包括流道直线段水平长度L₂、底边上升角β、出口断面宽度B₂和出口断面高度H₂。

本实用新型具有以下有益效果：

第一，所提供的电机前置上卧式轴流泵装置可在扬程低于3m的低扬程及特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前置上卧式轴流泵装置结构简单、电机布置空间尺寸较宽松且有较好的散热条件、机组安装检修方便。

第三，所提供的性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置使用方法简单，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前置上卧式轴流泵装置工程造价较低。

上述优点对于确保大型低扬程泵站的安全、稳定和高效运行具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型的电机前置上卧式轴流泵装置立面单线图。

图2是本实用新型的电机前置上卧式轴流泵装置平面单线图。

图3是本实用新型的电机前置上卧式轴流泵装置进水流道及弯曲段断面位置图。

图4是本实用新型的电机前置上卧式轴流泵装置出水流道及弯曲段断面位置图。

图5是本实用新型的电机前置上卧式轴流泵装置进、出水流道弯曲段第i个断面的示意图。

图中：1进水流道，2泵体，3出水流道，4泵轴，5轴承，6齿轮箱，7卧式电动机，8进水流道直线段，9进水流道弯曲段，10出水流道弯曲段，11出水流道直线段，12进水流道弯曲段纵剖面上边线，13进水流道弯曲段纵剖面下边线，14出水流道弯曲段纵剖面上边线，15出水流道弯曲段纵剖面下边线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型的目的：(1)提供一种性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置，对所述泵装置进、出水流道进行充分、细致的优化水力设计研究，确保流道和泵装置水力性能优异；(2)提供的性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置由在竖直平面内布置的进水流道1、轴流泵泵体2和出水流道3组成；(3)所述进水流道1由较短的进水流道直线段8和较长的进水流道弯曲段9组成，其中，进水流道直线段8提供取值范围，几何形体复杂的进水流道弯曲段9提供详细的断面数据表；(4)所述出水流道3由较短的出水流道弯曲段10和较长的出水流道直线段11组成，其中，出水流道弯曲段10提供详细的断面数据表，出水流道直线段11提供取值范围；(5)所述泵装置的所有尺寸均采用以水泵叶轮直径D为基准值的相对值表示。

(1)提供的电机前置上卧式轴流泵装置水力性能优异；

①进水流道：出口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设计流量的水头损失Δh≤0.10m；

②出水流道：设计流量的水头损失Δh≤0.12m；

③泵装置：设计工况的泵装置效率η≥80％；

(2)本实用新型提供的性能优异的电机前置上卧式轴流泵装置由进水流道1、泵体2和出水流道3组成，如图1和图2所示；将进水流道1设计成弯曲形，使泵轴4由泵体2叶轮室前部穿出进水流道1；与泵体2配套使用的轴承5、齿轮箱6和卧式电机7布置在进水流道1的上方，依次与穿出进水流道1的泵轴4连接，如图1所示；所述进水流道1由较短的进水流道直线段8和较长的进水流道弯曲段9组成，如图3所示；所述出水流道3由较短的出水流道弯曲段10和较长的出水流道直线段11组成，如图4所示；

所述泵装置的水平总长度L为11.676D，进水流道进口宽度B₁和出水流道出口宽度B₂相等，均为2.206D；

所述进水流道直线段8的水平长度L₁为2.025D、进口高度H₁为1.529D、底边下降角α为2°、顶板圆弧半径R＝0.24D+0.3m；所述进水流道弯曲段9由一系列连续变化的直边圆角形断面构成，断面形状如图5所示；进水流道弯曲段9各断面纵剖面上边线12的坐标(X₁,Y₁)_i、纵剖面下边线13的坐标(X₂,Y₂)_i、断面高度H_wi、断面宽度B_wi、断面圆角半径R_wi等数据见表1，进水流道弯曲段9各断面的位置如图3所示；表1中上边线12和下边线13的坐标原点位于所述进水流道弯曲段9的纵剖面下边线13的进口；表1中各数据为相对值(以水泵叶轮直径D为基准值)；

表1进水流道弯曲段断面数据表

所述出水流道弯曲段10由一系列连续变化的直边圆角形断面构成，断面形状如图5所示；出水流道弯曲段10各断面的纵剖面上边线14的坐标(X₁,Y₁)_i、纵剖面下边线15的坐标(X₂,Y₂)_i、断面高度H_wi、断面宽度B_wi、断面圆角半径R_wi等数据见表2，出水流道弯曲段10各断面的位置如图4所示；表2中上边线14和下边线15的坐标原点位于所述出水流道弯曲段10的纵剖面进口的中点；表2中各数据为相对值(以水泵叶轮直径D为基准值)；所述出水流道直线段11的水平长度L₂为4.343D、出口高度H₂为1.471D、底边上升角β为8°；

表2出水流道弯曲段断面数据表

(3)根据换算后的所述电机前置上卧式轴流泵装置的几何参数，在AUTO CAD软件中绘制所需的电机前置上卧式轴流泵装置单线图。

Claims (5)

1.一种电机前置上卧式轴流泵装置，其特征是，所述轴流泵装置由进水流道、轴流泵泵体和出水流道组成，所述轴流泵装置布置在竖直平面内；所述进水流道为弯曲形，泵轴由泵体叶轮室前部穿出进水流道；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进水流道的上方，所述穿出进水流道的泵轴依次与轴承、齿轮箱和卧式电机连接；所述泵装置的水平总长度L为11.676D，进水流道进口宽度B₁和出水流道出口宽度B₂相等，均为2.206D，D为水泵叶轮直径。

2.根据权利要求1所述的电机前置上卧式轴流泵装置，其特征是，所述进水流道由直线段和弯曲段组成；所述进水流道直线段的水平长度L₁为2.025D、进口高度H₁为1.529D、底边下降角α为2°、顶板圆弧半径R＝0.24D+0.3m；所述进水流道弯曲段流道断面形状由矩形渐变为圆形，进水流道弯曲段断面形状采用一系列连续变化的直边圆角形，进水流道弯曲段三维形体采用断面位置和断面数据表示；提供进水流道弯曲段的断面位置和断面数据表，数据表中包括弯曲段各断面的纵剖面上边线坐标(X₁,Y₁)_i、纵剖面下边线坐标(X₂,Y₂)_i、断面高度H_wi、断面宽度B_wi、断面圆角半径R_wi；表1中上边线和下边线的坐标原点位于所述进水流道弯曲段纵剖面的下边线进口；表中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值，

表1 进水流道弯曲段断面数据表

3.根据权利要求1所述的电机前置上卧式轴流泵装置，其特征是，所述进水流道弯曲段从进口的矩形断面渐变为出口的圆形断面，断面的高度H_wi、宽度B_wi和圆角半径R_wi在进水流道弯曲段内连续变化；当R_wi＝0时，断面为矩形；当H_wi＝B_wi＝2R_wi时，断面为圆形。

4.根据权利要求1所述的电机前置上卧式轴流泵装置，其特征是，所述出水流道由弯曲段和直线段组成，出水流道弯曲段断面形状由圆形向矩形渐变，出水流道弯曲段断面形状采用一系列连续变化的直边圆角形，出水流道弯曲段三维形体采用断面位置和断面数据表示；提供出水流道弯曲段的断面位置和断面数据表，数据表中包括弯曲段各断面的纵剖面上边线坐标(X₁,Y₁)_i、纵剖面下边线坐标(X₂,Y₂)_i、断面高度H_wi、断面宽度B_wi、断面圆角半径R_wi；表2中上边线和下边线的坐标原点位于所述出水流道弯曲段纵剖面进口的中点；表中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值；所述出水流道直线段的水平长度L₂为4.343D、出口高度H₂为1.471D、底边上升角β为8°，

表2 出水流道弯曲段断面数据表

5.根据权利要求1所述的一种电机前置上卧式轴流泵装置，其特征是，所述出水流道弯曲段从进口的圆形断面渐变为出口的矩形断面，断面的高度H_wi、宽度B_wi和圆角半径R_wi在出水流道弯曲段内连续变化；当H_wi＝B_wi＝2R_wi时，断面为圆形；当R_wi＝0时，断面为矩形。