[发明专利]一种泵站用的斜式进水流道的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于泵站的应用领域,特别涉及一种斜式进水流道的设计方法。

背景技术

斜式进水流道是适用于大型低扬程泵站的一种泵装置型式。根据泵轴轴线与水平线的夹角，斜式进水流道采用的泵轴倾角一般为15°，30°和45°等3种。与立式泵装置相比，斜式进水流道具有流道弯曲程度小、水力损失较小、厂房高度小和散热条件好等优点，因而特别适用于低扬程大型泵站，曾被南水北调东线工程作为首选装置型式。斜式进水流道二十多年前在我国开始得到应用。由于斜式泵装置的泵轴倾斜安装，轴承的受力相对较为复杂，对轴承有较高要求。国内大型斜式进水流道所采用的轴承曾一度受到质疑，因而目前这种型式的泵装置在大型低扬程泵站的实际应用还比较少。随着我国近一些年来机械制造业整体水平的快速提高，解决大型泵站斜式进水流道轴承问题的条件己具备。

大型斜式泵站必须配置斜式进水流道，将进水池中的水流平顺地引至水泵进口，为水泵提供良好的进水流态，以充分发挥斜式水泵效率高和水力性能优良等优点。斜式进水流道的出口离弯曲段很近，其出口断面的流速和压力分布受弯曲段离心力的影响又很大，故要求进水流道必须具有合理的几何参数。

由于斜式进水流道的应用时间还不长，对斜式进水流道的水力设计方法尚缺乏研究。为使斜式进水流道的水力设计更加合理，实现以尽可能少的投资达到最佳的水泵装置性能，本人提供了一种泵站用的斜式进水流道的设计方法。

专利号为CN201520043127.1号的中国发明专利中公开了一种斜式进水流道的优化设计方法，并公开了水力性能优异的系列斜式进水流道及其应用方法。提供倾角为15°、20°、25°、30°、35°和40°的斜式轴伸泵配套使用的6种斜式进水流道的立面图(含断面位置线)、平面展开图(含断面位置线)和断面数据表。然而其并没有给出任意倾角斜式的设计方法。

发明内容

针对以上存在的不足之处，本发明人发明了一种泵站用的斜式进水流道的设计方法。不仅给出了任意倾角斜式流道的设计方法，而且实用性强、应用方便,对保证斜式进水流道的设计质量,确保泵站的安全、稳定和高效运行具有重要意义。

斜式进水流道的作用是为了尽可能降低进水流态的水力损失，因此对吸水室的设计要求比较高。传统的设计只是相对降低其水力损失，对于其稳定性、安全性以及经济性考虑较少，而这些恰恰都是泵站设计中不可忽略的地方，因此，对其进一步进行优化设计显得尤为重要。本发明为了解决上述的问题，给出了不同于传统设计的斜式进水流道的设计方法。

本发明通过改善斜式进水流道的几个重要几何参数，尽可能降低在进水流道内的水力损失，以此提高泵站的高效性和稳定性。

为了实现以上所述得目的而所采用的技术方案是：给定泵站用泵的设计工况流量Q、设计工况扬程H、设计工况转速n、泵站用泵的叶轮直径D₀、进口倾角θ等几个参数，来计算一种泵站用的斜式进水流道的主要几何参数：包括：流道出口锥角γ，水泵叶轮的中心相对流道底部的高度H_w，流道进口宽度B_j，流道长度X_L，流道底部倾角β，进口段的进口高度H_j，圆锥段长度H_Z，流道顶部倾角α，管口淹水深H₁，

(1)流道出口锥角γ的设计公式为：

式中：

θ—斜式进水流道进口倾角，度；

γ—流道出口锥角，度。

(2)水泵叶轮的中心相对流道底部的高度H_w的设计公式为：

式中：

θ—斜式进水流道进口倾角，度；

D₀—叶轮直径，米；

H_w—水泵叶轮的中心相对流道底部的高度，米。

(3)流道进口宽度B_j的设计公式为：

B_j＝-1.23Q^-0.591·D₀^2.182+3.919·D₀(3)

式中：

D₀—叶轮直径，米；

Q—泵站用泵的流量，米³/秒；

B_j—流道进口宽度，米。

(4)流道长度X_L的设计公式为：