贯流式泵站起动过渡过程水力特性研究

摘要

随着工农业生产的发展以及人们生活水平的提高，对水利设施的需求日益增多，泵站建设得到了大量的发展，国内国外已建和将建的大型泵站越来越多。泵站类型有多种，其中贯流式泵站具有低扬程、大流量特点，其水流进出流态好，泵机组装置效率比较高，综合性能比较优。目前，随着贯流泵技术的发展，设备制造费大幅下降，轴系稳定性和检修维护方便性也大大提高。由此，贯流式泵站得到广泛应用，其中，南水北调东线工程中，江苏段拟新建的14座泵站中规划有7座贯流式泵站。由于贯流泵站自身特点，在起动过渡过程中常常因各种不利因素，造成起动困难，从而影响泵系统可靠性。
　　 本文重点针对贯流泵站起动过渡过程特性，研究过渡过程中各种参数的变化及其影响因素。由于贯流泵站出水流道短且直，出口一般设快速闸门，在起动过程中，泵扬程增加速率较快，使水泵水力矩在起动后的短时内出现较大值，容易引起电机超载甚至造成起动失败。对贯流泵起动过渡过程研究目的是为了建立起动过渡过程中各参数的关系及其变化规律，找出过渡过程的主要影响因素，寻求合理的控制方式，采取有效措施以提高机组运行的安全可靠性，充分发挥泵站功能。通过对贯流泵起动过渡过程的研究，改善起动过程特性，提高起动过程可靠性，将有利于贯流式泵站的进一步发展和应用，对贯流泵站建设及运行管理有一定的指导意义和应用价值。
　　 本文全面分析了贯流泵站过渡过程中经历的各主要工况及所涉及的主要工况参数，并结合起动过程中电动机特性及水泵特性建立过渡过程的力矩平衡方程。贯流泵站起动过渡过程是一个复杂的不稳定过程，其特性受各种因素的影响，本文主要针对闸门开启速度、延时开闸时间、胸墙顶部高程以及叶轮安放角对起动过程影响，进行研究分析。文中以胸墙内侧水位分别达到闸门开启时水位、上游水位、胸墙顶高程、胸墙内侧最高水位为临界点，将起动过渡过程分为多个阶段，分析各阶段中各种参数之间的关系及其影响因素，以电机起动特性及水泵特性为已知条件，应用流体力学原理建立贯流泵站起动过程动态数学模型，并以淮安三站为例，进行数值计算。计算结果显示，在贯流泵站起动过程中，闸门开启延时时间以及闸门开启速度对起动过渡过程均有明显影响。适当加快闸门开启速度和加长延时闸门开启时间可改善起动特性，对起动过程有利；对可调节贯流泵，还可以通过减小叶轮安放角来减小起动力矩；胸墙的高度对起动过渡过程也有一定的影响，在满足上游最高运行水位条件下，适当降低胸墙高度可改善起动特性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1-1研究目的及意义

1-1-1泵站类型及其特性

1-1-2贯流泵站特点及其应用

1-1-3泵站过渡过程

1-1-4泵站起动过渡过程研究意义

1-2国内外研究现状

1-3研究方法及研究内容

第二章泵站过渡过程基本理论

2-1水泵的全特性

2-1-1水泵过渡过程各工况

2-1-2水泵的全特性

2-2电动机起动特性

2-3贯流泵起动过渡过程分析

2-4贯流泵机组起动平衡方程

2-5本章小结

第三章 贯流式泵站起动过渡过程水力特性分析

3-1闸门延时开启期间水力过渡过程

3-1-1闸门延时开启期间，机组未达到亚同步

3-1-2闸门延时开启期间，机组达到亚同步

3-2闸门开启至稳定运行期间水力过渡过程

3-2-1泵出流与上游倒流共同作用阶段

3-2-2泵出流部分扬水阶段

3-2-3胸墙溢流阶段

3-2-4胸墙内水位达最大至稳定运行阶段

3-3本章小结

第四章过渡过程计算实例及结果分析

4-1工程简介

4-2起动过渡过程相关参数选择

4-2-1水泵及电动机特性参数

4-2-2其它参数选择及计算

4-3起动过渡过程计算

4-3-1淮安三站正常抽水起动过程

4-3-2闸门开启速度对起动过程各参数影响

4-3-3闸门延时开启时间对过渡过程的影响

4-3叶轮安放角及胸墙高程对起动过影响

4-3-1叶轮安放角对起动过渡过程影响

4-3-2胸墙高程对起动过渡过程影响

4-4本章小结

第五章总结与展望

5-1总结

5-2展望

参考文献

致 谢