[发明专利]一种大型灯泡贯流泵装置

说明书

本发明公开了一种大型灯泡贯流泵装置，包括沿水流方向依次设置的进水口、进水流道、转轮室、导叶体段、灯泡体段、出水流道和出水口。转轮包括导水锥、轮毂和转轮主轴，轮毂外表面呈球面，转轮叶片沿轮毂周向均匀布设，且均为不对称扭曲叶片，导叶体段内置数量为4~6的不对称导叶，单张导叶出口正对进人孔，以减小进人孔对导叶出口流态的影响。灯泡体贯穿导叶体段和灯泡体段，灯泡体尾部为椭圆形，以减小尾部回流区域。本发明经数值模拟与试验验证，泵装置效率可达80%以上，泵叶轮效率可达91%以上，该泵型能够用于中低扬程大流量泵站运行，也可供现有灯泡贯流泵站更新改造使用。

技术领域

本发明涉及流体机械及能源动力技术领域，特别是一种大型灯泡贯流泵装置。

背景技术

南水北调是我国一项对社会、经济、生态来说都具备重要意义的伟大工程。贯流泵是南水北调工程中低扬程、大流量泵站的优选泵型，而卧式安装的灯泡贯流泵具有进、出水流道平顺贯通、水流条件好、水力损失小等优点，因此设计开发高效的灯泡贯流泵对减少能源消耗，获得较为理想的经济效益具有较为深远的意义。

目前，大型灯泡贯流泵机组在国内外的实际应用并不多，主要是对泵型在设计、制造及运行管理方面缺乏经验。日本早在20世纪70年代就建成了新川口泵站，而我国灯泡贯流泵的建设起步较晚，上世纪90年代在江苏建成某泵站是首次采用灯泡贯流式机组，但是泵站投入运行后发现该站机组启动困难、电机超功率、装置效率低，因此已有的灯泡贯流泵站面临着泵装置水力优化设计、结构优化设计等方面需要解决的问题。未来南水北调工程更多将会采用灯泡贯流泵，为了充分实现该工程的高效经济运行，具备更优水力性能的灯泡贯流泵呼之欲出，以发挥该泵型最大优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种大型灯泡贯流泵装置，该大型灯泡贯流泵装置的效率可达80％以上，泵叶轮效率可达91％以上，能够用于中低扬程大流量泵站运行，能解决目前灯泡贯流泵装置所面临的效率低、结构复杂以及泵站轴向尺寸大、投资较高等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种大型灯泡贯流泵装置，包括转轮、导叶、灯泡体、以及沿水流方向依次设置的进水口、进水流道、转轮室、导叶体段、灯泡体段、出水流道和出水口。

转轮设置在转轮室中，转轮包括沿水流方向依次同轴固定设置的导水锥、轮毂和转轮主轴，轮毂外表面呈球面，转轮叶片沿轮毂的周向均匀布设。

灯泡体卧式安装在导叶体段和灯泡体段中，导叶固定设置在灯泡体的头部，转轮主轴与设置在灯泡体内的电动机相连接，灯泡体的尾部呈椭圆形。

还包括进人孔和进线孔，进人孔设置在导叶体段后部且正对单张导叶出口；进线孔设置在灯泡体段，且位于灯泡体的中后部两侧。

进人孔长度L₉、进人孔最大宽度B₃与转轮直径D₁的比值分别为0.430～0.434、0.324～0.328；进线孔截面为圆形，进线孔直径D₇与转轮直径D₁的比值为0.321～0.325。

导叶采用不对称导叶翼型，导叶数为4～6，导叶中线所在截面的翼型弦长c与转轮直径D1的比值为0.581～0.585，导叶中线所在截面的翼型最大厚度d_max与导叶中线所在截面的翼型弦长c的比值为0.033～0.037，导叶中线所在截面的翼型最大弯度f_max与导叶中线所在截面的翼型弦长c的比值为0.098～0.102。

导叶体段长度L4与转轮直径D1的比值为1.051～1.055，导叶体段进口直径D3、导叶体段出口直径D4与转轮直径D1的比值分别为1.017～1.021、1.696～1.700。