[实用新型]新型蜗壳流道高效率泵装置

说明书

1.技术领域

本实用新型是一种新型蜗壳流道高效率泵装置。新型蜗壳流道高效率泵装置进水采用新型蜗壳型流道，出水也采用新型蜗壳型流道；新型蜗壳流道高效率泵装置主要适用于立轴式低扬程大型轴流泵及导叶式混流泵泵站工程。

2.背景技术

低扬程大型泵安装型式有立轴式、卧轴式、斜轴式及贯流式等，其中立轴式泵配置不同进、出水流道又形成多种泵装置型式。国内已建300余座低扬程大泵站基本均用立轴泵，其进水流道多采用肘形弯管式；出水流道有弯管—直管式和弯管—虹吸管式。根据泵站技术发展和实践，立轴式大型泵进水和出水均采用蜗壳型流道是完全可行的。与常规立轴式泵装置及与卧轴式贯流泵装置相比，采用蜗壳进水、蜗壳出水的泵装置，有以下突出优点：①流道型线简单，施工方便。②基础埋深小。以泵叶轮直径D为基数，站身底板可抬高0.5D以上。③机泵轴向尺寸短。以泵叶轮直径D为基数，通常可缩短0.5D以上。④泵体可采用抽芯结构，能方便地从出水流道整体吊出，安装、检修方便。⑤与弯管—虹吸管出水流道方案及与贯流泵方案相比，顺水流方向尺寸短。以泵叶轮直径D为基数，通常可缩短(3～5)D甚至更多。⑥新型蜗壳流道高效率泵装置与常规立轴式泵装置及贯流泵装置相比，泵站水下土建结构工程量及投资可节省1/5以上。

3.发明内容

根据试验实测，常规蜗壳进水流道水力损失稍大于合理设计的肘形弯管进水流道；常规蜗壳出水流道水力损失也大于合理设计的弯管—直管式或弯管—虹吸管式出水流道。但是，根据试验和分析，蜗壳进水流道水力损失主要是蜗壳段损失，减少水力损失可以通过改善型线和扩大断面实现；蜗壳出水流道水力损失主要是与蜗壳段型线、尺寸密切相关的泵出口扩散损失，其次是流道出口段损失。减少泵出口扩散损失重点是泵导叶后扩散管、导流锥合理设计和优化；同时，适当扩大过流断面效果显著。本实用新型蜗壳进、出水流道主要特征：进、出水流道蜗壳段平面宽度分别大于进口与出口段流道净宽；泵吸水室导水锥与喇叭管之间形成环形渐缩过流通道；泵出水室导水锥与喇叭管之间形成环形渐扩过流通道。本实用新型蜗壳进水流道的设计方法在于：在保持流道宽度不变的条件下，将蜗壳段弧线曲率半径加大，以加大吸水喇叭管直径，减小蜗壳断面及喇叭管下柱形断面流速，改善泵进口流态，减少水力损失。通过泵站结构分析可知，加大蜗涡壳段曲率半径，对多机组泵站中隔墩刚度、强度并无影响，但过流断面却明显加大。本实用新型蜗壳出水流道的设计方法在于：在保持流道宽度不变的条件下，将蜗壳段弧线曲率半径加大，以加大扩散管直径，减小扩散管出口及蜗壳断面流速，减少水力损失。经高精度专门试验台模型试验验证，新型蜗壳流道泵装置以叶轮直径D＝0.3m模型泵进、出水流道阻力损失系数S_m(s²/m⁵)衡量，其数值可由6.0～8.0降至3.5～4.0；采用优秀水力模型、正常流道宽度、净扬程5m左右条件下，D＝0.3m模型泵装置效率可提高3～4％，最高可达到79～80％，接近或达到平直流动的贯流泵装置理想的效率指标。

4.附图说明

图1为新型蜗壳进水流道图，上部(1)系剖面图，下部(2)系平面图；图2为新型蜗壳出水流道图，上部(1)系剖面图，下部(2)系平面图；图3为蜗壳进出水流道泵装置示意图，图中L_s、L_d分别表示进水、出水流道段长度，▽₀～▽₅表示相应部位高程，D、D₁分别表示上、下喇叭口直径。

5.具体实施方式

对照附图1，本实用新型蜗壳进水流道包括进口段、直线段和蜗壳段。本实用新型蜗壳进水流道设计除满足常规成熟的设计要求外，在特定流道宽度条件下，将蜗壳段弧线曲率半径适当加大，减小蜗壳断面及喇叭管下柱形断面流速，改善泵进口流态，减少水力损失。

对照附图2，本实用新型蜗壳出水流道类似倒置的蜗壳进水流道，包括蜗壳段、直线段和出口段。本实用新型蜗壳出水流道设计除满足常规成熟的设计要求外，在特定流道宽度条件下，将蜗壳段弧线曲率半径适当加大，减小扩散管出口及蜗壳断面流速，减少水力损失。

对照蜗壳进出水流道泵装置示意图(附图3)，本实用新型蜗壳出水流道的设计方法还在于：将流道直线段底壁适当下倾，以加大出口断面，减小水力损失，提高泵装置效率。

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