深层隧道进流式泵站前池流态及整流措施研究

为改善深层隧道进流式泵站前池内的旋流、偏流等不良流态,基于RNG k-ε湍流模型对前池流态进行数值模拟,研究适用于此类城市排涝泵站的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池、进水池内存在局部立面旋滚、螺旋流、斜向流、流速分布上高下低等不良水力现象,致使泵站进水流道水力条件不佳;采用双层环形板和两组导流墩的组合式整流措施可抑制前池、进水池中的立面旋滚、螺旋流和斜向流流态,从而有效改善流道的进水条件,提高进水流道进口处流速分布均匀度,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。

蒙开个地区河库连通工程的泵站运行方式研究

蒙开个地区河库连通工程包含南洞一级泵站、南洞二级泵站和长桥海泵站,研究水泵机组不同运行方式对各泵站运行能耗的影响有助于提升工程运行效益。构建了考虑定速节流运行方式和变频调节运行方式下3座泵站站内机组优化组合模型,运用标准遗传算法、精英保留遗传算法对模型进行求解,考虑变频调节装置成本,分析了改造方案的经济性。结果表明:精英保留遗传算法在求解精度上与标准遗传算法相差较小,但在求解效率上显著优于标准遗传算法,能够更好地求解蒙开个地区河库连通工程的泵站机组优化组合模型;变频调节运行方式的节能效果最为显著,各级泵站在流量范围中段存在高效节能段;当各级泵站大部分时间提水流量低于0.7 m^(3)/s或接近满带流量,无需变频改造;其他情况下改造后各级泵站能快速实现正向收益,经济效益较为明显。研究可为蒙开个地区河库连通工程的泵站节能改造提供参考。

叶轮中心淹没深度对特低扬程下立式泵装置流道水力性能的影响

为提高特低扬程泵站立式轴流泵装置的水力性能,该研究对叶轮直径为3.0、2.5、2.0、1.5 m的立式轴流泵装置在不同叶轮中心淹没深度下的进、出水流道流场分别进行了三维湍流流动数值计算,并对流道流场和水头损失进行了分析比较;对某特低扬程泵站在叶轮中心淹没深度为3.08、2.38、1.68 m下的立式轴流泵装置水力性能分别进行了数值计算及比较,并进行了泵装置模型试验验证。研究结果表明:叶轮中心淹没深度对肘形进水流道的水流流态及水头损失的影响很小,但对虹吸式出水流道的流态和水头损失影响较大;随着叶轮中心淹没深度的增大,虹吸式出水流道内的流态逐渐改善,流道水头损失基本呈下降趋势,泵装置效率逐渐增大,特低扬程工况下泵装置模型试验最优工况点的效率达75.92%,泵装置能量性能数值模拟结果与模型试验结果基本一致。研究结果可为特低扬程泵站采用立式泵装置的设计提供一定参考依据。

高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程分析

为研究高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程,以某高扬程泵站的出水流道及出水池为研究对象,建立三维模型并使用Fluent仿真计算了虹吸管流态变化。针对3种出水池水位使用VOF模型计算其压力、流速等参数。驼峰段原角度为段前150°、段后160°,在虹吸段顶端使用DN350的真空破坏阀,同时改变驼峰段角度进行优化,发现将段前角度增加10°后,虹吸形成时间为448 s,相较于优化前缩短了56 s,改善了泵启动过程。分析发现,不同水位下虹吸形成时压力分布较为均匀;水位较低时流速分布不均,不良流态产生,低水位造成的负面影响远大于高水位;在驼峰段安装DN350真空阀能减小水力损失,对虹吸形成过程起到促进作用;真空阀会影响经典断面处流速分布,产生高流速区,出水池水位较低时,该现象使得流速分布不均。

基于Java的排涝泵站站内优化调度软件开发

【目的】针对安装全调节轴(混)流泵的排涝泵站开发计算软件确定运行中的最优开机台数组合和各机组的叶片角度,以获得最高装置效率或最大流量。【方法】根据实测的扬程和电动机输入功率等运行参数,结合水泵性能曲线推算水泵流量和流道阻力参数,研究装置效率随叶片角度变化规律。以平均装置效率最高或总流量最大为目标函数,建立动态规划模型进行站内运行优化调度,获得最优的开机组合和运行机组的叶片角度。在集成环境IntelliJ IDEA下,采用Java开发了通用的可视化的计算软件。【结果】对某排涝泵站,通过软件获得并分析了装置效率随叶片角度(或流量)的变化曲线,给出了在Hsy=5.3 m条件下不同需要流量下的优化运行方案。当需要流量为32 m^(3)/s时,与各机组均以+1.0°叶片角度的简单决策方案相比,软件给出的优化方案装置效率提高了0.76%。【结论】实际工程应用表明所开发的软件性能稳定,计算精确,实用性强。

基于CNN闸泵站共体式结构变形预测的全局敏感性分析

针对设计阶段传统的结构变形敏感性分析计算成本较大的问题,引入了CNN模型,预测在不同材料参数和水位条件下闸泵站共体式结构的变形,并对所建模型进行全局敏感性分析,从而大幅降低计算成本。首先通过ANSYS的PDS模块计算出200组结构变形数据,并基于这些数据构建和训练CNN结构变形预测模型,随后运用Sobol法分析设计参数对结构变形的敏感性。结果表明,闸泵站共体式结构的变形以沉降为主,在竖直方向上的位移受复合地基弹性模量的影响较大,在顺河向和横河向上的位移受上下水位影响较大,结构的最大应力受上下游水深和混凝土弹性模量影响较大。研究结果可为相关设计提供参考依据。

大偏角短引渠侧向进水泵站流场流态优化

为了改善大偏角短引渠侧向进水泵站前池、进水池内偏流、回流和漩涡等不良流态,以某大型大偏角短引渠侧向进水泵站工程为研究对象,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方式对初步设计方案下的前池、进水池流态进行分析,提出流速偏差系数λ作为评价指标,对工程进行优化,探讨前池的结构性改造对水流的整流效果,得出“弧形隔墩+改变底坡坡度+开设消涡孔”的组合方案为推荐整流方案,有效解决了前池及进水池内原设计存在的不良流态。研究结果表明,该整流方案使各个机组进水池偏差系数分别下降了37.03%、12.99%、22.29%、22.04%,显著改善了前池,进水池流态。研究结果可为类似大偏角短引渠侧向进水泵站前池及进水池流场流态优化提供参考,也可为类似短引渠泵站工程和进水建筑物的设计提供参考。

立式轴流泵装置叶轮与导叶间非定常流场分析

为了分析立式轴流泵装置叶轮和导叶体的非定常流场特征,采用ANSYS CFX对立式轴流泵装置全流道进行三维非定常数值计算,预测泵装置的能量性能,并通过物理模型试验进行验证。结果表明,各流量工况时,叶轮进口圆周测线的轴向速度分布均呈类正弦分布,波峰、波谷数与叶轮的叶片数相一致。小流量工况时,叶轮进口面的速度分布受叶轮的影响明显,速度加权偏流角与导叶体出口的平均涡角均最大。随着流量的增大,肘形进水流道的能量损失逐渐增大;导叶体的能量损失随着流量的增大呈先减小后增大的趋势,在最优工况时导叶体的能量损失最小,在小流量工况时60°弯管和虹吸式出水流道的能量损失之和最大。研究结果有利于立式轴流泵装置的结构优化与能效提高。

基于生物多样性保护的泵型研究与探讨

泵站工程建设的同时必须考虑生物多样性,适于鱼类的洄游和迁徙,保证鱼类自然生态系统的可持续性。以某低扬程泵站为工程案例研发灯泡贯流泵的水力模型,通过分析影响鱼类友好型水泵研发的机械结构、流体动力学和生物学三大因素,提出基于生物多样性保护的鱼类友好型水泵优化设计的两类目标函数。

大型混流泵大修难点分析及应对措施

南水北调东线一期工程于2012年全线通水以来,已有10年,所有梯级泵站机组已进入大修改造阶段。以南水北调第六梯级江苏省皂河抽水站主水泵大修为例,分析阐述特大型混流泵在大修中的一些难点,以及针对这些难点采取的应对措施,对其他泵站大修、改造具有一定的借鉴意义。

焦港提水泵站流量系数率定分析

受地区条件限制影响,如皋等地水资源开发利用主要依靠焦港提水泵站工程,而流量系数率定是泵站工程运用中的一个重要且必不可少的组成部分。为设计合理、可靠的测验方案,收集泵站22组实测数据,建立流量与有关水力因素的相关关系,经过检验定线,确定水位流量关系公式,为获取可靠、准确的实时流量以及抽水量奠定了基础,也能够更加精准的评价水泵的运行效能,满足经济社会高质量发展对水文数据提出的要求。

大型泵站叶片调节机构改进分析

叶片调节机构是大型泵站极其重要和关键的部件之一,它在某种程度上代表了大型泵站的发展水平。分析了传统的机械调节和液压调节存在的主要问题,介绍了一种新型水泵内置式叶片调节机构,该调节机构采用液压调节、内供油形式,通过设计优化,具有体积小、造价低、结构简单、精准调节、维护方便等优点,极大地提高了叶片调节操作和主机运行的安全可靠性,已在各地大型泵站的建设和更新改造中被成功应用,具有极高的推广价值和应用价值。

离心泵变频调速在长距离输水工程中的应用与研究

介绍了南水北调大兴支线工程输水管道系统,特别是在处理水锤现象和保证安全输水方面的应对措施。对整个输水系统建立数学模型,阐述数学模型在供水系统瞬变流数值计算中的应用,对比离心泵启动及停止瞬态过程中工频与变频的变化对整个系统安全运行的影响,并提出了大兴支线输水工程过渡过程计算分析结果。通过建立合理的数学模型和设置边界条件,可有效解决供水系统瞬变流产生的问题,保证输水管道系统的安全稳定运行,为长距离输水工程设计及运行管理提供参考依据。

石港抽水站调节器改造技术应用分析

为提高石港抽水站工作效率,对抽水站调节器进行改造。通过分析石港抽水站调节器项目改造现状及改造后调节器构造,阐述该系统动力元件、执行元件、控制元件等工作特性和调节器改造后的工作原理,并对水泵叶片朝正、负角方向的调节流程进行了研究,可为类似抽水站调节器改造提供参考。

贯流泵站前池表面涡数值预测与分析

贯流泵站因其流道水力损失小,装置效率高的优点在灌溉、调水和排水等领域应用广泛,受水位、工况等影响,泵站前池常出现表面漩涡等不良现象,影响泵站效率及稳定性。以淮安三站灯泡式贯流泵站为研究对象,通过计算流体动力学数值模拟了泵站进水流道和前池,采用BM模型捕捉表面涡的旋转特性,采用S-CLSVOF跟踪自由表面,研究了设计工况下贯流泵站的内部的流动规律和表面涡的发展,结果表明:淹没深度越大,表面涡越弱,但水面的波动更强;表面涡的出现将使进水流道流速均匀性降低。研究结果为大中型贯流泵站吸气涡的数值模拟提供理论参考。

睢宁二站水泵填料自动供水电路优化设计

1工程概况睢宁二站工程位于徐州市睢宁县沙集镇境内的徐洪河输水线上,与沙集站及运河线上的刘老涧泵站枢纽共同组成南水北调东线工程的第五个梯级。工程主要任务是与沙集站共同实现向骆马湖调水100 m^(3)/s的目标,与中运河共同满足向骆马湖调水275 m^(3)/s的目标。

不同开机组合下泵站前池与进水池中的水流流动特性

泵站前池和进水池能够为泵站提水提供良好的保障。运用立式离心式水泵泵站模型,在参数确定后,构建泵站前池与进水池计算模型。基于此计算模型,制定8种不同的开机组合方案,进行前池与进水池的流态、吸入管进口的流动、瞬间流动特征的分析,进而研究不同开机组合下泵站前池与进水池中的水流流动特性,揭示不同开机组合对泵站前池与进水池内部水流流动的影响,为泵站的安全稳定运行提供有利支持。

基于麻雀搜索算法的梯级泵站优化调度

针对梯级泵站系统运行效率普遍偏低、能耗损失较大等问题,建立了梯级泵站优化调度模型,引入了寻优能力强、搜索精度高的麻雀搜索算法(SSA),对算法中安全阈值和侦察者占比两参数进行了比选;据此提出了基于SSA算法的梯级泵站优化调度方法,并将其应用于密云水库调蓄工程中的三级泵站优化调度研究。结果表明,三种不同流量工况下,相较于现状方案,PSO及GA算法所得优化方案其系统运行效率可提升0.03%~0.18%,年运行成本可节省¥9,700~¥69,500。利用SSA算法所获优化方案在两项指标改进方面更为突出,可达到0.98%~1.20%的效率提升及¥369,000~¥443,900的年运行费用的节省,验证了SSA算法在梯级泵站优化调度中的可行性和高效性,可为梯级泵站优化调度提供一种合理可靠的方法。

泵站-水库原水调水系统经济运行方式优化

为提高泵站-水库原水调水系统中泵站的运行效益,最大限度降低输水系统的运行成本.通过分析该类输水系统特性以及供水方式,基于遗传算法构建泵站机组流量分配模型,优化分配泵站运行流量.在此基础上,考虑泵站时间维度上的运行方式,结合亳州加压泵站的工程状况和区域分时电价,以单位提水费用最小为优化目标,构建经济运行模型.将该方法应用于亳州供水工程,结果表明模型效果显著,并对历史运行区间内周期输水量进行离散计算,拟合得出周期内单位提水费用最低工况,进而对拟合结果进行分析.结果表明:所构建经济运行模型具有较好的适用性,可降低工程运行费用,为工程优化调度提供指导;受到泵站运行效率和分时电价的影响,泵站单位提水费用随调水量增加先降低后升高.

北三抽泵站改造方案及效益评价

结合北三抽灌溉系统的实际情况,对泵站更新改造方案及效益进行分析评价。北三抽灌溉系统一、二、三级站主要改造内容包括:加固进水池、拆除原址重建压力管道、出水池等内容。通过泵站更新改造工程,可以提高片区水资源利用效率、促进当地经济发展、改善水生态环境,具有良好的社会效益。经过工程经济分析,该泵站改造工程也具备经济可行性。建议加快推进泵站改造工程的实施。