[发明专利]一种立式轴流泵泵段

说明书

本发明公开了一种立式轴流泵泵段，包括从下至上依次同轴固定设置的导水锥管、转轮室和导叶体；转轮室内设有转轮，转轮包括导水锥、轮毂、主轴和转轮叶片；转轮叶片采用不对称扭曲叶片，叶片根部至叶缘翼型采用不等厚度不等弦长的翼型组成。轮毂为球面，轮毂底部与导水锥固定连接，导水锥用以保持轴流泵进口水流流态平稳，流速均匀分布；导叶体位于转轮出口，内置数量为5~7的不对称固定导叶，以回收转轮出口环量。泵段扬程范围为1~5m，经数值模拟与试验验证，泵装置效率可达75%以上，泵叶轮效率可达90%以上，发电工况下，发电效率在65%以上，叶轮效率在85%以上，该泵型能够用于中低扬程大流量泵站运行，也可供现有轴流泵站更新改造使用。

技术领域

本发明涉及流体机械及能源动力技术领域，特别是一种立式轴流泵泵段。

背景技术

南水北调工程穿越长江流域、淮河流域、黄河流域和海河流域，是关系到我国经济、社会和生态环境可持续发展的重大基本建设项目。轴流泵是南水北调工程低扬程、大流量泵站的优选泵型，立式轴流泵装置具有安装方便，运行稳定可靠性高和投资省、维护费用少等突出优点，因此设计开发高效的立式轴流泵对减少能源消耗，获得较为理想的经济效益具有较为深远的意义。

目前，大型立式轴流泵在国内外的运用比较多，在管理等面方面已积累了丰富的经验，但当立式泵装置应用于低扬程泵站时，因泵轴竖直安装，水流经过两次90°转向而导致流道水力损失较大，与卧式泵相比，立式轴流泵装置的流道效率和泵装置效率都比较低。不少轴流泵站根据水泵机组的可逆特性，利用节制闸下泄的水资源进行水泵机组反向发电，但多数轴流泵在发电工况，发电效率普遍比较低。因此已有的轴流泵泵站面临着泵装置水力优化设计、结构优化等方面的问题需要解决。未来在众多的低扬程、大流量泵站工程更多将会采用轴流泵，为了充分实现低扬程、大流量泵站的高效经济运行，具备更优的轴流泵必不可少，以发挥轴流泵的最大优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种立式轴流泵泵段，该立式轴流泵泵段的扬程适用范围为1～5m，能解决以往轴流泵流泵装置效率低、水流流态差、结构复杂、发电工况效率低等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种立式轴流泵泵段，包括从下至上依次同轴固定设置的导水锥管、转轮室和导叶体；转轮室内设置有转轮，转轮包括导水锥、轮毂、主轴和转轮叶片；导水锥、轮毂和主轴从下至上依次同轴固定设置，导水锥底部位于导水锥管内，转轮叶片沿周向布设在轮毂上，主轴与传动装置相连接。

导叶体内设置有若干个固定导叶，用于回收转轮出口环量。

每个转轮叶片均为不对称扭曲叶片，每个转轮叶片从轮毂侧至轮缘侧均采用不等厚度不等弦长的翼型。

每个转轮叶片均由空间截面Span＝0、0.25、0.50、0.75、1.0处的5个不同翼型拟合而成，其中Span＝0为轮毂侧截面，Span＝1.0为轮缘侧截面。

以转轮叶片的转动轴与各个空间截面的交点为原点建立坐标系，X为各坐标系的横坐标，Y为各坐标系的纵坐标；则每个转轮叶片在空间截面Span＝0、0.25、0.50、0.75、1.0处的5个不同翼型曲线上点的坐标将能以如下公式进行表示：

Span＝0处翼型压力面曲线拟合方程为：Y＝-3E-07X³+1E-04X²-0.6528X+68.870；

Span＝0处翼型吸力面曲线拟合方程为：Y＝-4E-07X²+0.0004X²-0.6683X-65.048；

Span＝0.25处翼型压力面曲线拟合方程为：Y＝-1E-07X³+8E-05X²-0.4959X+28.666