[01561619]大中型水泵装置理论与关键技术

一、任务来源与背景国家自然科学基金项目（编号：50179032）和江苏省水利科技重点项目（编号：2001063）；项目背景：南水北调东线工程开工建设。二、技术原理及性能指标分析了大中型泵站存在的问题，针对南水北调东线工程的特点，从提高泵机组可靠性和装置效率出发，该项目主要做了以下工作。1、从可靠耐久性能、能量性能、安装维修性能等方面，对大中型水泵系统结构形式进行了综合分析比较，提出了选用原则；对可靠性的主要影响因素——泵机组部件配合质量、水泵导轴承故障与荷载、配套电机过载及其功率备用系数等进行了深入研究。水泵系统可靠性显著提高。2、分析泵装置效率特性，研究了泵站变角、变速经济运行和变角-变速综合经济运行及方案，泵装置效率提高5%-10%。3、优化设计五孔探针测量系统，对轴流泵叶片进口流场和出水流道内部流场及水力损失进行了深入细致的测试，并与数值模拟结果比较，揭示了泵装置内部流动特性、形成机理及其对外特性的影响，提出了泵装置优化设计原则和方法，泵装置效率提高4%-30%。4、应用五孔探针测定大中型水泵流量，突破了难点，方法简便易行，测量1次仅需0.2-0.3万元，精度达2.1%。三、技术的创造性与先进性1、水泵装置选择考虑因素更为全面，提出泵机组部件配合质量控制关键技术。2、创建水泵导轴承概率荷载理论。3、创建基于可靠度的电机功率备用系数理论。4、提出泵站变速-变角综合经济运行理论。5、提出提高五孔探针测量精度的综合措施。6、发现立式轴流泵进口流场的不均匀性，提出叶轮对进口流场反作用理论。7、揭示轴流泵单孔出水流道不规则螺旋流、双孔出水流道偏流和流速极不均匀的规律及其形成机理。8、采用五孔探针准确测定出水流道非渐变流断面能量，发现并分析了水力损失的异常规律。9、提出基于内部流态和水力损失的泵装置出水优化设计理论。10、采用五孔探针测定大中型水泵流量，方法简便易行、精度高。四、技术的成熟程度，适用范围和安全性该项目技术已成熟应用，适用于各类大中型泵站和水泵系统。五、应用情况及存在的问题提出的泵站经济运行方案、探针测定水泵流量、机组选择和质量控制方法，已用于南水北调东线前期工程、一期工程及其他工程的多座泵站，提高了水泵系统的可靠性和经济性，取得了较好的社会经济效益。该项目技术在南水北调东线二期、三期工程及其他调水、抗旱排涝、排污泵站的设计选型、安装维修和优化运行方面有很好的推广应用前景。