泵站进水池不良流态及改善措施
泵站进水池不良流态及改善措施
摘要:大、中型低扬程泵站在我国分布广泛,应用范围广,发挥作用大。 泵站进水池是泵站的一个重要的组成部分,进水的水力特性对水泵性能有着直接的影响,良好的进水条件可以使水泵装置达到良好的运行状态,获得较高的效率。如果水泵进水设计不当, 可能使水流产生不良流态,进而影响到泵站的运行。
关键词:泵站、进水池、流态、改善措施
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一、引言
进水池是泵站重要的进水设施, 是连接泵站前池和水泵进口之间的过渡段, 其作用是进一步改善前池来流的流态, 使水流平稳地转向和加速,以尽量满足水泵进口的设计条件,从而对水泵机组的安全高效运行产生影响。不良流态严重时将导致机组剧烈震动,影响到泵站的进水池进水流态的改善。
进水池内的水力条件决定于池内水流在平面和垂直面上的功量分布和流速分布。通过闸墩、
拦污栅及其它障碍物时的能量损失和流速变化,以及上游和吸水周围发生水流旋转的趋势等因素。而池内的流态又对水泵的运行效率起着重要作用。如果进水池的型式和尺寸设计不当就会产生旋涡或加大旋涡强度, 从而增加吸入水的挟气量,这就破坏了水泵设计的进水先决条件使转轮叶片进口速度环量不再是零值,而使泵组的运行效率降低。
二、进水池的不良流态分析
虽然进水池内水力损失很小,但是流态不好,对水泵的安全运行及效率的影响很大。因为水泵是在进口水流均匀流的假设下进行设计的这就要求进水池中大部分的过流断面特别是叶轮进口有均匀的流速分布, 涡流小到可以忽略或不致引起水流脉动。但是由于水泵吸水管的吸水作用,以及水流流过吸水管时绕流作用难免会有局部漩涡出现, 如果进水池本身形状、尺寸设计不当,就会产生漩涡或加大涡强度破坏水泵设计的先决条件;如果漩涡呈涡带进入水泵次日造成水泵叶片通道的不平衡负荷, 引起机组振动。空气进入泵内还造成水泵流量减小、效率降低严重时水泵不能工作。
漩涡往往是引发振动、气蚀和水泵效率降低的主要原因, 严重时将导致泵站不能正常工作。进水池中可能出现的旋涡, 一般分为自由表面旋涡和水中旋涡两种, 其中表面涡对工程影响较大, 通常是关注的重点
进水池中旋涡的生成往往是因为池中存在一个或多个旋涡源, 如: 进水池或引水渠方位设置不当引起的不均匀行近水流; 存在流速梯度较大的剪切流; 沿行近水流方向设置的几何体或障碍物引起的旋转尾流等情况下都可能会诱发旋涡.
三、进水池的不良流态的危害
1.导致过水断面流速分布的不均匀,降低水泵的抽水性能
2.空气的吸入会严重影响水泵的效率并诱发汽蚀的产生。
当1%(体积比)的空气进入泵内时,便能引起离心泵效率下降15%;当进气量超过10%,水泵便不能工作。
3.叶轮切割涡带,使叶轮受力不平衡,导致水泵振动。
4.当进水池池内漩涡方向变化时,将导致流量、扬程的减小或使电机超载造成损坏。当漩涡方向与叶轮转向一致时:水泵的流量将降低,同时扬程减小,最终降底泵的利用率。当漩涡方向与叶轮转向相反时:水泵的功率迅速提高,最终将导致超载。
5.进水池内的不良流态必然导致能量损失的增加,从而引起不必要的浪费。
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四、改善进水池不良流态的措施
进水池的水流流态对导流墩的布设位置、形状、高度等均较敏感;导流墩位置和尺寸的微小变化都会引起池内流态的变化。要改善泵进口流场最主要的措施就是消除吸水管中心的漩涡。可以采取如下手段消除水中的漩涡:
1.采取在水下设置盖板、盖箱,在水上盖板上设置双进水口、在喇叭口底部设置导流锥等手段
改善水泵的进水池流态依旧是一个值得研究探讨的问题。
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