CN205478549U - 一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道，属于水利工程泵站技术领域。本实用新型所提供的出水流道三维形体过流面通过基于CFD的优化水力设计研究方法得到；所述出水流道由进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段组成，出水流道的断面形状由进口的圆形渐变为出口的矩形；提供曲线过渡段立面示意图，含断面位置线、平面示意图，含断面位置线，和断面尺寸数据表；所述出水流道过流面的各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D ₀为基准的相对值表示。应用本实用新型得到的前置型卧式泵装置出水流道水流转向有序、扩散平缓、流道水头损失小。

Description

一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道

技术领域

本实用新型属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道，适用于指导工程技术人员设计高性能大流量泵站前置竖井式贯流泵装置、前置灯泡式贯流泵装置、前置电机卧式轴伸泵装置和前置卧式潜水泵装置的出水流道。

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重要领域。设计扬程在3m以下的大流量泵站较多地采用了水力性能好的卧式泵装置。卧式泵装置分为前置型和后置型两种基本型式，每种基本型式又包括灯泡式、竖井式、轴伸式和潜水泵式等多种型式。虽然不同型式的前置型卧式泵装置的进水流道各具特点、差别很大，需根据各种型式的不同特点对进水流道进行专门的设计，但它们的出水流道实际上具有基本相同的条件和要求，可以进行统一的优化水力设计和采用相同的应用方法，以便进一步提高出水流道的水力性能并为实现标准化设计奠定基础。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述问题，提供了一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道。本实用新型的特征是：所提供的出水流道三维形体过流面通过基于CFD的优化水力设计研究方法得到；所述出水流道由进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段组成，曲线过渡段的断面形状由进口的圆形渐变为出口的矩形；提供含曲线过渡段断面位置的所述出水流道立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；所述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即可得该泵站出水流道实际需要的尺寸；所述出水流道主要几何参数可在一定范围内进行调整，以适应不同泵站具有不同的流量、扬程及出水池水位的实际情况。应用本实用新型得到的前置型卧式泵装置出水流道水流转向有序、扩散平缓、流道水头损失小，对于确保大流量泵站安全、稳定和高效运行具有重要意义。

为实现本实用新型的目的，采用如下技术方案：

1.一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道，该出水流道采用基于CFD的优化水力设计研究方法得到，经测试证明其水力性能优异，设计流量时的水头损失小于0.20m，已在大流量泵站得到成功应用；

所述出水流道包括依次设置的进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段；曲线过渡段的断面形状由进口断面的圆形渐变为出口断面的矩形；出口上升段内设有中隔墩；

所述出水流道各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示；

所述进口圆台段的长度L_圆台段＝0.704D₀，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.052D₀，出口断面直径D_{圆台段出口}＝1.166D₀；

所述曲线过渡段的长度L_过渡段＝1.970D₀，出口断面宽度B_{过渡段出口}＝1.646D₀，出口断面高度H_{过渡段出口}＝1.333D₀；提供含曲线过渡段断面位置的所述出水流道立面示意图、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_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出水流道曲线过渡段断面尺寸数据表

所述出口上升段的长度L_上升段＝2.573D₀，底边倾角β＝5°，出口断面宽度B_{上升段出口}＝2.273D₀，出口断面高度H_{上升段出口}＝1.582D₀；所述中隔墩的长度L_隔墩＝2.573D₀，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＝0.4m。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型的前置型卧式泵装置出水流道水力性能优异、便于工程技术人员采用，可保证出水流道的设计质量，对于确保大流量泵站的安全、稳定和高效运行具有重要意义。

第二，本实用新型提供的出水流道主要几何参数可在一定范围内进行调整，可以适应不同泵站具有不同流量、扬程及出水池水位的实际情况。

第三，本实用新型提供的前置型卧式泵装置出水流道水力性能优异，设计流量时的水头损失小于0.20m，已在大流量泵站得到成功应用。

第四，不同型式的前置型卧式泵装置的出水流道具有基本相同的条件和要求，本实用新型提供了经过统一优化水力设计的出水流道，便于进一步提高其水力性能并为实现前置型卧式泵装置出水流道的标准化设计奠定基础。

附图说明

图1a是本实用新型出水流道立面示意图；

图1b是本实用新型出水流道平面示意图；

图1c是图1a和图1b中的A_i-A_i断面示意图；

图2a是本实用新型出水流道曲线过渡段断面位置立面示意图；

图2b是本实用新型出水流道曲线过渡段断面位置平面示意图；

图3是本实用新型出水流道进口圆台段长度调整示意图；

图4a是本实用新型出水流道出口上升段长度调整示意图；

图4b是本实用新型出水流道出口上升段出口断面宽度调整示意图；

图4c是本实用新型出水流道出口上升段底边倾角调整示意图；

图中：1进口圆台段，2曲线过渡段，3出口上升段，4中隔墩，5立面上边线，6立面下边线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

1.一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道，该出水流道采用基于CFD的优化水力设计研究方法得到，经测试证明其水力性能优异，设计流量时的水头损失小于0.20m，已在大流量泵站得到成功应用；

如图1a和图1b所示，所述出水流道包括进口圆台段1、曲线过渡段2和出口上升段3；曲线过渡段2的断面形状由进口断面的圆形渐变为出口断面的矩形；出口上升段3内设有中隔墩4；

所述出水流道各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示；

如图1a和图1b所示，所述进口圆台段1的长度L_圆台段＝0.704D₀，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.052D₀，出口断面直径D_{圆台段出口}＝1.166D₀；

所述曲线过渡段2的长度L_过渡段＝1.970D₀，出口断面宽度B_{过渡段出口}＝1.646D₀，出口断面高度H_{过渡段出口}＝1.333D₀；提供含曲线过渡段2的断面位置的所述出水流道立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表；如图1c所示，断面尺寸包括各断面的立面上边线5的坐标(X_1i，Y_1i)、立面下边线6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；所述出水流道曲线过渡段2断面位置的立面和平面示意图如图2a和图2b所示，各断面编号i及数据列于表1；

所述出口上升段3的长度L_上升段＝2.573D₀，底边倾角β＝5°，出口断面宽度B_{上升段出口}＝2.273D₀，出口断面高度H_{上升段出口}＝1.582D₀；所述中隔墩4的长度L_隔墩＝2.573D₀，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＝0.4m。

实施例

本实施例大流量泵站采用前置竖井式贯流泵装置，水泵叶轮直径D₀＝3.3m，要求应用本实用新型设计水力性能优异的出水流道，根据泵站布置需要，确定出水流道出口上升段的长度为8.2m、出口断面宽度为7.8m、底边倾角为8°，进口圆台段的长度为2.2m。

应用本实用新型设计所述大流量泵站前置竖井式贯流泵装置出水流道的步骤如下：

1.如图1a和图1b所示，所述前置竖井式贯流泵装置出水流道包括依次设置的进口圆台段1、曲线过渡段2和出口上升段3；曲线过渡段2的断面形状由进口断面的圆形渐变为出口断面的矩形；出口上升段3内设有中隔墩4；

将应用本实用新型设计的前置型卧式泵装置出水流道各几何尺寸相对值乘以所述大流量泵站的水泵叶轮直径D₀＝3.3m，得到该泵站前置竖井式贯流泵装置出水流道的尺寸：

(1)所述进口圆台段1的长度L_圆台段＝0.704D₀＝2.323m，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.052D₀＝3.472m，出口断面直径D_{圆台段出口}＝1.166D₀＝3.848m；

(2)所述出水流道曲线过渡段2的长度L_过渡段＝1.970D₀＝6.501m，出口断面宽度B_{过渡段出口}＝1.646D₀＝5.432m，出口断面高度H_{过渡段出口}＝1.333D₀＝4.399m；所述出水流道曲线过渡段2的断面尺寸包括各断面的立面上边线5的坐标(X_1i，Y_1i)、立面下边线6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2；

表2本实施例出水流道曲线过渡段断面尺寸数据表

(3)所述出水流道出口上升段3的长度L_上升段＝2.573D₀＝8.491m，底边倾角β＝5°，出口断面宽度B_{上升段出口}＝2.273D₀＝7.501m，出口断面高度H_{上升段出口}＝1.582D₀＝5.221m；所述中隔墩4的长度L_隔墩＝2.573D₀＝8.491m，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＝0.4m；

2.第1大步骤第(1)步中计算得到的进口圆台段1的长度L_圆台段＝2.323m，需缩短0.123m才能满足本实施例大流量泵站出水流道进口圆台段1的长度L_圆台段＝2.2m的要求，缩短方式如图3所示；

3.第1大步骤第(3)步中计算得到的出口上升段3的长度L_上升段＝8.491m，需缩短0.291m才能满足本实施例大流量泵站出水流道出口上升段3的长度L_上升段＝8.2m的要求；中隔墩4的长度也需相应地缩短0.291m；它们的缩短方式如图4a所示；

4.第1大步骤第(3)步中计算得到的出口上升段3的出口断面宽度B_{上升段出口}＝7.501m，需加大0.299m才能满足本实施例大流量泵站出水流道出口上升段3的出口断面宽度B_{上升段出口}＝7.8m的要求，加大方式如图4b所示；

5.本实用新型设计的出口上升段3的底边倾角β＝5°，需加大3°才能满足本实施例大流量泵站出水流道出口上升段3的底边倾角为8°的要求，加大方式如图4c所示；

6.根据计算和调整后的所述出水流道的几何参数，在AUTO CAD绘图软件中绘制所需的前置竖井式贯流泵装置出水流道单线图。

Claims (2)

1.一种前置型卧式泵装置出水流道，其特征是，

所述出水流道包括依次设置的进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段；曲线过渡段的断面形状由进口断面的圆形渐变为出口断面的矩形；出口上升段内设有中隔墩；

所述出水流道各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示；

所述进口圆台段的长度L_圆台段＝0.704D₀，进口断面直径D_{圆台段进口}＝1.052D₀，出口断面直径D_{圆台段出口}＝1.166D₀；

所述曲线过渡段的长度L_过渡段＝1.970D₀，出口断面宽度B_{过渡段出口}＝1.646D₀，出口断面高度H_{过渡段出口}＝1.333D₀；

所述出口上升段的长度L_上升段＝2.573D₀，底边倾角β＝5°，出口断面宽度B_{上升段出口}＝2.273D₀，出口断面高度H_{上升段出口}＝1.582D₀；所述中隔墩的长度L_隔墩＝2.573D₀，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＝0.4m。

2.根据权利要求1所述的前置型卧式泵装置，其特征是，所述出水流道提供含曲线过渡段断面位置的断面尺寸数据表；断面尺寸包括各断面的立面上边线坐标(X_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 出水流道曲线过渡段断面尺寸数据表