[01070670]低扬程泵装置动力特性和优化设计关键技术研究及应用

轴流泵以及高比转数混流泵属于低扬程泵，具有流量大扬程低的特点，其装置形式在农田灌溉、城市防洪、大型调水工程、电厂循环水工程等方面有着广泛应用，对社会和经济发展作用重大，影响面广。同时，随着中国大中型泵站更新改造的全面展开和南水北调东线大型低扬程泵站工程的加紧建设，大型低扬程泵装置运行的经济性和可靠性问题得到了越来越多的关注。项目深入研究了大型低扬程泵装置的动力特性，预测泵装置运行的经济性与可靠性，并研究和开发了高效率典型低扬程泵装置模型，得到了以下创造性成果：1)提出了适用于轴流泵以及导叶式混流泵在任意工况点下的泵及泵装置效率表达和换算方法，创建了低扬程泵系统起动和停泵动态特性数学模型和计算方法，解决了低扬程泵装置动力特性预测的难题，为泵及泵装置的优化设计和安全稳定、经济运行提供指导。2)提出了结合参数化设计软件和CFD技术进行泵站进、出水流道的优化设计方法，分析了虹吸出水流道驼峰断面位置对其水力性能的影响机理，开发了不同进出水流道形式的高效泵装置模型，使低扬程立式模型泵装置效率达到了80%以上，比国内外同类技术提高泵装置效率3%以上。3)成功研制了一种基于圆柱绕流理论的新型绕流管差压流速流量计，可实现低扬程泵装置在无等径直管条件下流量测定。解决了大型低扬程泵站单泵机组流量测试困难且费用较高的难题，为泵站的安全和经济运行提供保障。项目成果中高效泵装置的研究开发可以为泵装置的优化设计提供依据，能够有效提高泵站的运行效率，降低调水成本。还可应用于大型低扬程泵站的现场流量测试、泵及泵装置的效率特性以及过渡过程特性的预测，对于改善泵机组过渡过程特性、确保泵站安全可靠运行、节省工程投资等均有重要意义。综合技术指标达到国际先进水平。授权和申请国家专利5项，登记软件著作权6项，出版专著1部，发表第一作者学术论文30余篇，培养研究生10余名。研究成果已成功应用于南水北调东线工程中的刘山泵站、宝应泵站、解台泵站等工程，同时还被安徽省水利水电勘测设计院等设计单位广泛采用，近三年累计节约工程投资和运行费用约5996万元。江苏双达泵阀集团有限公司等水泵生产厂家在具体泵和泵装置的优化设计中广泛采用该成果，提高了泵及泵装置效率水平2%以上，近三年累计新增利润2701万元。该项目取得了显著的经济和社会效益，对中国泵站建设水平的提高具有重要的促进作用，具有广阔的推广应用前景。