[发明专利]一种泵站用的虹吸式出水流道的设计方法

说明书

本发明属于涉及泵站的应用领域,特别涉及一种虹吸式出水流道的设计方法。本发明主要是为了针对泵站设计的一种虹吸式出水流道，通过控制出水流道的扩散段、出水弯管段、上升段、驼峰段、下降段、出口段等主要相关参数来降低出水流道的水力损失，达到提高泵站运行的稳定性、高效性、经济性，从而能够延长泵站的维修周期。此外，还可以将其与现代化设备相结合，使参数化设计成为可能。

技术领域

本发明属于涉及泵站的应用领域,特别涉及一种虹吸式出水流道的设计方法。

背景技术

通常来说，大型泵站都是采用立式泵，因此，从水泵导叶出口到出水池之间的过流通道，即出水流道对其就是必不可少的。一般出水流道的形式可分为虹吸式、直管式、双向出水式、屈膝式、猫背式等。

虹吸现象是指：如果将一根弯管充满水，然后把两个不同的水位连接起来，水流将会从高水位自动流向低水位。虹吸式出水流道就是一种利用虹吸原理的弯曲形出水流道，因为它可以跨过堤岸，对堤岸的安全性没有任何影响，同时其断流方式简单可靠，因此，虹吸式出水流道是大型泵站最常用的出水流道之一。

常见的虹吸式出水流道由扩散段、出水弯管段、上升段、驼峰段、下降段、出口段等部分构成。当泵站正常运行时，虹吸式出水流道的驼峰为负压；当泵站停止运行时，只需将驼峰顶部的真空破坏阀打开，空气就会进入流道内，虹吸作用就会中断，从而可以防止流道内的水倒流以及水泵倒转。此外，虹吸式出水流道可以适应水位的变化，避免不必要的能量损失。

申请号为201410777674.2的中国发明专利中公开了一种水力性能优异的虹吸式出水流道及其应用方法，它通过优化主要几何参数来降低出水流道的水力损失，这对于泵站运行的稳定性、高效性、经济性具有重要意义。然而，其并没有给出相对完善的设计公式，这对泵站的建设带来诸多不便。专利号为201420795367.2的中国专利中公开了一种水力性能优异的虹吸式出水流道，其也仅仅给出了设计方法，从一定程度上降低了出水流道的水力损失，但是它也没有系统完善的设计公式。

发明内容

针对以上所述存在的不足之处，本发明人发明了一种泵站用的虹吸式出水流道的设计方法，大大降低了虹吸式出水流道的水力损失。不仅给出了其主要几何参数的具体设计公式，而且可以将其与计算机相结合，可以对虹吸式出水流道进行参数化设计。通过控制出水流道的扩散段、出水弯管段、上升段、驼峰段、下降段、出口段等主要相关参数来降低出水流道的水力损失，达到提高泵站运行的稳定性、高效性、经济性，从而能够延长泵站的维修周期。此外，还可以将其与现代化设备相结合，使参数化设计成为可能。

通过上述计算方法确定虹吸式出水流道的主要几何参数，包括：虹吸式出水流道出水弯管段的出口直径D、虹吸式出水流道扩散段的高度L₁、虹吸式出水流道出水弯管段的曲率半径R₁、虹吸式出水流道出水弯管段的弯曲角α₁、虹吸式出水流道上升段的上升角α、虹吸式出水流道上升段的长度L₂、虹吸式出水流道上升段的平面扩散角Φ、虹吸式出水流道驼峰的弯曲角α₂、虹吸式出水流道驼峰的断面宽度B、虹吸式出水流道驼峰的断面高度h、虹吸式出水流道驼峰的曲率半径R₂、虹吸式出水流道下降段以及出口段的断面高度h_i、虹吸式出水流道下降段以及出口段的断面过渡圆半径r_i、虹吸式出水流道下降段的下倾角β、虹吸式出水流道下降段的长度L₃、虹吸式出水流道出口段的弯曲角α₃、虹吸式出水流道出口段的曲率半径R₃、叶轮中轴线至虹吸式出水流道出口的长度L，以改善流动达到提高泵站的稳定性、安全性、高效性。

为实现上述目的所采用的技术方案是：