供水泵站智慧化管理系统的功能架构与实现

供水泵站在市政供水系统中发挥着至关重要的作用。供水泵站的安全和高效运行是保障供水系统安全性和经济性的基础。要实现供水泵站的高效运行,除了选用高效的泵站设备外,设计合理的泵站运行控制策略也是提高泵站运行效率的有效途径。要保证泵站机组的安全运行,需要对泵站机组的运行状态进行实时监测和有效干预,以防止故障的发生。同时在故障出现时,应能准确诊断并加以处置,以确保安全。对于优化运行而言,要科学地分析系统的能量需求,在把握能量需求的基础上,优化供水泵站的水泵运行台数和运行参数,可实现供水泵站的高效运行;对于运行状态评估和故障诊断而言,要研究能评估泵站健康状态和故障诊断的数据监测手段,通过有效算法对泵站系统设备的健康状态进行评估。基于泵站高效和安全的需求,提出市政供水泵站智慧化管理系统的功能和软硬件架构,并结合实际案例对相关算法进行说明。研究为供水泵站智慧系统的设计和实现提供有力支持。

旋流泵叶轮内部流动的研究

建立了试验装置,测试了旋流泵叶轮流道内轴垂直断面上的速度分布和叶片表面压力分布,并建立了计算旋流泵叶轮内流动的流动模型,提出了旋流泵叶轮内流场的全三维边界元解法。将计算结果与试验结果对比得出,计算速度场与测试结果的趋势是一致的,叶片表面压力的计算值与测量值吻合良好。

缝隙引流叶轮离心泵空化试验研究

在额定转速、不同流量工况下,对带有缝隙引流叶轮和常规叶轮的低比转数离心泵进行空化试验,通过安装在待测试离心泵不同位置上的加速度传感器获得相应的振动加速度信号,进而分析2种叶轮离心泵的空化特征信号,对比2种离心泵的空化特性.试验结果表明:缝隙引流叶轮离心泵比常规叶轮离心泵有更好的抗空化性能;Q=26 m3/h时,在空化过程中3个振动测点处的加速度信号有效值均随有效空化余量的减小而增大,并且缝隙引流叶轮离心泵的振动弱于常规叶轮离心泵,说明振动加速度测试可有效监测空化发生前后信号的变化;在本次试验的多个测点中,出口处的振动测点对空化较为敏感,更适宜作为空化监测点.

轴流泵模型多叶片安放角的数值计算

在同一轴流泵模型0°安放角数值计算结果的基础上,应用ANSYS CFX软件,选择标准k-ε湍流模型和可伸缩壁面函数,在不同的叶片安放角下,采用全六面体网格和经网格无关性分析的网格数,分别在定常和非定常条件下进行了多工况的数值模拟和外特性计算,并将计算结果与试验结果进行对比.在规范使用工具软件的条件下,分析了CFD数值模拟技术预估轴流泵性能的精度及其误差的特点.结果表明,非定常计算扬程值略高于试验值,而定常计算扬程值低于试验值,非定常计算的总体精度高于定常计算,且误差可控制在5%以内;定常和非定常预测的效率误差可控制在7%以内,且非定常计算的效率与试验效率存在一相对固定幅度的偏差,据此可用于修正同类模型效率的预测值.基于非定常计算的结果,进一步分析了叶轮和导叶圆柱面上流线分布、叶片截线压力分布和轴流泵过流部件各部分水力损失随叶轮叶片安放角和流量的变化规律,发现在小流量工况,靠近轮毂位置存在旋涡堵塞现象;在计算工况范围内,导叶段和出水段水力损失随流量的增大呈现先减小后增大的趋势.

大型泵站计算机监控系统的开发

结合国内外的情况并根据作者的实际经验，从计算机监控系统的功能、结构等方面对大型泵站计算机监控系统的开发进行了论述。

螺旋离心泵叶轮结构参数的定义与确定

以两种不同的方法对螺旋离心泵叶轮的结构参数进行了定义，在此基础上提出这些结构参数的确定方法，并提供了有关试验结果。

单台轴流泵模型0°安放角的数值计算分析

作者针对一轴流泵模型,基于ANSYSCFX软件,选用标准k-ε和可伸缩壁面函数,在0o叶片安放角下,采用全六面体网格,通过网格无关性分析,选择合适的网格数,分别在定常和非定常条件下进行了多工况点的数值模拟和外特性计算。在此基础上,将数值计算结果与物理模型实验结果进行对比,分析两者的差异,为逐步认识轴流泵CFD数值计算的精度,更好地指导工程应用提供基础。

基于流动控制技术的低比转速离心泵叶轮研发

低比转速离心泵由于叶轮直径大,出口宽度小,流道扩散严重等原因,导致其效率偏低且很难改善.在计算流体动力学数值模拟和模型泵性能试验基础上,分析了低比转速离心泵效率与内部流动特性之间的关系,为改善泵内流动结构和提高效率提供依据.基于以控制边界层分离为目的的流动控制技术,提出了两种新型的离心泵叶片结构,研制了新的叶轮.为便于比较分析,对新叶轮在保证原模型泵叶轮直径、出口宽度和安装尺寸等主要几何参数不变的前提下进行加工制造,并分别将常规设计的叶片、分流叶片和两种新型叶片的叶轮在同一泵体内进行试验.试验结果表明:分流叶片提高了泵在大流量区域的效率但不能拓宽流量范围,引流叶片使水泵在更大流量范围内运行,并且在整个流量范围内都显著地提高了泵效率.流动控制技术成功地改善了低比转速离心泵内部流动结构并提高了泵性能.

轴流泵液压式叶片调节机构调节过程受力分析

采用试验测量和数值计算2种方法,研究分析轴流泵液压式叶片调节机构在调节过程中的受力情况.一方面对江都抽水站某轴流泵进行试验测量,获得叶片角度从-6°增加到+2°过程中接力器活塞上下油缸的压力,然后通过换算得到作用在拉杆上的调节力.结果表明,调节力随着叶片角度的增加而逐渐减小;另一方面,对轴流泵原型进行全流道的三维湍流数值模拟,以0.2°为1个增长单位,计算了叶片从-6°增加到+2°过程中所受到的水力矩、离心力矩和摩擦力矩,同时发现水力矩和离心力矩的共同作用会使叶片有向关闭方向旋转的趋势.综合各力矩作用计算得到拉杆调节力,并与试验结果比较,发现两者的趋势一致,调节力均随着叶片角度的增加而逐渐减小,且曲线的变化规律均近似于线性.研究结果可为轴流泵液压式叶片调节机构的设计提供参考依据.

基于CFD的分段翼型控制研究

为提升流体机械在非设计工况下的性能,借鉴飞行器起飞阶段通过调节前缘缝翼来提高升阻比的思想,设计了一个可调前缘缝翼的分段翼型.利用稳态CFD模拟建立输入变量(前缘缝翼的偏转角度、重叠量和缝道宽度参数)与输出变量(翼型升阻比)之间的数值模型,通过遗传算法以不同攻角下最高升阻比为目标对各个参数进行寻优,建立了来流攻角与最优缝翼位置间的对应关系,从而为实现流动的主动控制提供理论依据.对分段翼型的研究表明:应用遗传算法优化缝翼参数能提高计算效率,其计算次数仅为全部计算的40%左右.优化的缝翼参数有效地改善了翼型的气动性能,与原始翼型相比通过调整前缘缝翼位置提高了其在大攻角下的升阻比,可为设计多工况高效流体机械提供参考思路.

旋流泵叶片表面的压力测量

一、前言随着国民经济的发展,各部门对污水污物泵的需求量逐步增加,因此对其性能、可靠性等提出了较高的要求。旋流泵由于结构简单、无堵塞性能好,并且有较好的可靠性,得到了越来越广泛的应用。由于以前尚未搞清旋流泵的工作原理和内部流动规律,因此,设计中盲目性大。随着计算机技术的逐步普及,已可对泵内流动进行数值模拟。

单流道泵内部非定常流动特性

将叶片和蜗室作为一个整体,对单流道泵内部三维非定常流动特性进行研究,经分析提出了单流道泵内部三维非定常势流流动和三维非定常湍流流动的数值模拟方法,分别计算了单流道泵内部的速度场、压力场和叶片表面的压力分布,对进一步研究单流道泵内部流动具有重要意义。在此基础上计算了叶轮所受的径向力及其变化趋势,为提高单流道泵运行稳定性提供了理论依据。此外还计算了扬程、平均水功率和效率,并与试验值作对比。尽管忽略粘性使得势流计算得到的速度场在蜗壳的局部区域出现反方向流动,从而导致叶片压力面压力沿展向波动变化,但其性能曲线与试验值变化趋势一致,粘性计算结果与试验值相比,精度较高。

轴流泵叶片调节力的分析与研究

本文分析了轴流泵叶片调节所需克服的各种阻力矩,并选用标准k-ε模式,基于RANS方程,对轴流泵内部全三维湍流流场进行了数值模拟。得到了作用在转轮叶片上的水力矩,同时计算了离心力矩,在此基础上进一步确定拉杆所需要承受的叶片调节力,为调节机构的设计提供了依据。

旋流泵叶轮内流速场的初步测量

本文评述了利用探针测量旋流泵叶轮内部流场的原理和方法,以及测试装置,并提供了模型旋流泵叶轮内部流场的初步测量结果。

旋流泵叶轮中全三维势流的直接边界元解法

在前人对无叶腔内流场和作者对叶轮内流场测试的基础上,建立流动模型,提出了求解旋流泵叶轮内流场的全三维势流边界元解法,计算结果与实测值吻合较好。

旋流泵叶轮内部旋转流场的测试

作者首次构造了试验装置，测量了旋流泵叶轮流道内轴垂直断面上的速度分布和叶片表面压力分布，并详述了测试方法，提供了对模型泵的测试结果，经分析计算。

单流道泵内部流动研究方法探讨

该文将单流道泵叶轮和涡壳作为一个整体,利用势流理论计算了单流道泵内部流动,对流场进行初步分析,得到了叶轮转至不同角度时水对叶轮的径向力以及水功率.同时,作者还利用湍流模型对单流道泵内三维湍流流动进行了数值模拟,并通过两种方法的结果比较和与实验对比以及对应用前景分析等验证了研究方法的实用性.

刘老涧抽水站的技术特点

论述了刘老洞抽水站所采用的模型、流道、泵型、辅机等的技术特点，供今后大型抽水站建设时参考。

泵站微机综合自动化系统的开发

1 引言 我国是一个水资源比较丰富的国家,总量居世界第6位,但人均与亩均水资源拥有量却十分贫乏,属于世界上13个贫水国家之一。为了满足工农业生产、人民生活、排涝抗旱的需要,使全国范围内的水资源得到优化分配、合理利用,近年来新建、改建、扩建了一大批大型泵站。如何对大型泵站进行管理、控制,使其安全、高效运行已成为摆在我们面前的一个重要、不可回避的现实课题。

大型泵站用轴流泵结构的开发与应用

论述了大型泵站用井筒立式轴流泵的结构特征，采用优化水利计算对泵站进水流道进行优化设计，对泵体结构进行改造。说明该泵的优点及实际应用效果，并介绍了该泵的安装方法。