大型低扬程泵装置空化性能推算方法_2

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根据所述L个模型水累各叶片安放角的空化性能各自的特点,逐个模型水累、 逐个叶片安放角建立所述模型水累临界空化余量(NPSHcJij与流量Qm之间关系的表达式: (W脚ICm\ =(SJ" +讯),乱記+(Fml诏
[0061] (/ = 1,2,3......,1;j= 1,2,3,4,5 > (17)
[00创式中,(NP甜Cm)u--第1个模型水累第j个叶片安放角的临界空化余量;技)1,、 (Tm)1.,、化)U和(Vm)1.,一-根据第1个模型水累第j个叶片安放角的临界空化余量(NPSHcJ 1,与流量Qm之间关系算得的系数;下标1 = 1,2,3,……,以为所述模型水累及相应原型水 累的编号,下同;
[0063] 3.根据(17)式和水累汽蚀相似律有关原、模型水累临界空化余量的换算公式,逐 个原型水累、逐个叶片安放角推算出临界空化余量(NP甜Cp)i,与流量Qp之间的关系式:
[0064]
(/= 1,2,3......,1;7 = 1,2,3,4,5 ) (18) W化]式中,(NP甜Cp)u--第1个原型水累第j个叶片安放角的临界空化余量,(m); 化)1--第1个模型水累的叶轮直径,(m) ;(r〇i--第1个模型水累的额定转速,(r/ min);值p)i- 一第1个原型水累的叶轮直径,(m) ;(np)i- 一第1个原型水累的额定转速, (r/min);
[0066] 4.列出所述累装置空化性能3个最不利工况点并将其依次编号为:第1个最不利 工况点一一所述累装置进水池最低运行水位所对应的工况点;第2个最不利工况点一一所 述累装置最高扬程工况点;第3个最不利工况点一一所述累装置最低扬程工况点;列出所 述3个最不利工况点所对应的进水池水位、扬程、流量和水累叶片安放角等有关参数;
[0067]5.根据与所述L个原型水累所述3个最不利工况点相对应的流量(Qp)11,采用 CFD数值计算方法,逐个原型水累、逐个最不利工况点计算所述累装置进水流道的水头损失 (Ah进水流道)U; W側 6.根据所述L个原型水累所述3个最不利工况点的流量(Qp)ii,对所述L个原型 水累逐一进行下列计算,即逐个原型水累、逐个最不利工况点计算原型水累的临界空化余 量甜Cp)ii:
[0069] ①第1个最不利工况点的原型水累临界空化余量
[0070]
(投)
[0071] ②第2个最不利工况点的原型水累临界空化余量
[0072] (20)
[0073] ③第3个最不利工况点的原型水累临界空化余量
[0074]
(21) 阳07引式中,(NP甜Cp) 11、(NP甜Cp) 12和(NP甜C P)。一-第1个原型水累所述第1、第2和第 3个最不利工况点的临界空化余量,(m) ;(Qp)ii、(Qp)i2和(Qp)n-一第1个原型水累所述第 1、第2和第3个最不利工况点的流量,(m3/s);
[0076] 7.取第6步骤计算得到的(NP甜Cp) 11、(NP甜Cp) 12和(NP甜CP)。中的最大者为第1 个原型水累的临界空化余量(NP甜Cp)i,即
[0077] (NPSHc^), =mmip^PSHc^)",,(NPMc^)"} (7:=1,么:3,玉)£22)
[0078] 8.对所述L个原型水累逐一推求所对应的水累叶轮中屯、高程:
[0079]
(23)
[0080] 式中,仍7廊。滞帖一-与第1个原型水累所对应累装置的水累叶轮中屯、高程,(m); (V进村A-一与第1个原型水累临界空化余量(NP甜Cp)i所对应的累装置空化性能最不利工 况点的进水池水位,(m) 道)1-一与第1个原型水累临界空化余量(NP甜Cp)i所对 应的累装置空化性能最不利工况点的进水流道水头损失,(m);值p)i- 一第1个原型水累的 叶轮直径,(m) 化]一一给定的累装置抗空化安全系数;(NP甜Cp)i- 一由第7步骤得到 的第1个原型水累的临界空化余量,(m);
[00川 9.将第8步骤计算得到的巧綠叶隨中。及相应的水累型号,按(▽水宅叶指中,。去:的计算结果 由大到小排序;
[0082] 10.根据第9步骤得到的结果,在兼顾累装置的能量性能和空化性能的情况下优 先采用排序靠前的水累选型方案。
[0083] 与现有方法相比,本发明具有W下有益效果:
[0084] 第一,可在大型累站初步设计阶段推算累装置的空化性能,定量评价累装置的抗 空化设计。
[0085] 第二,可根据所要求的累装置抗空化安全系数选择合适的水累和确定合理的水累 叶轮中屯、高程。
[0086] 第=,采用本发明对大型低扬程累装置进行空化性能的推算、评价和调整,可保证 累装置的抗空化设计满足要求、实现累装置运行的持久稳定。
【附图说明】
[0087]图1是根据本发明推导的关系式绘制的TJ04-Zkl9号模型水累叶片安放角分别 为一4°,一2°,0°,巧。和+4。的空化性能曲线。
【具体实施方式】
[0088] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。 阳089] 实施例1
[0090] 某大型低扬程累站,采用斜式轴伸累装置,累轴与水平面夹角为a= 15°;初步 设计阶段初选了TJ04-Zkl9号模型水累,模型水累的叶轮直径Dm= 0. 3m、水累额定转速= 145化/min,初定累装置的原型水累的叶轮直径Dp= 3. 55m、额定转速rip= 11化/min,初定 水累叶轮中屯、高=-2.8m。该站斜式轴伸累装置的水累叶轮直径大、运行时间长 且重要性突出,要求其累装置抗空化安全系数k抗空化 > 比抗空化]=1.40。
[0091] 本实施例是应用本发明检验所述累装置抗空化安全系数是否满足要求,步骤如 下:
[0092] 1.对进水池最低运行水位所对应的工况点、最高扬程工况点和最低扬程工况点等 所述斜式轴伸累装置空化性能3个最不利工况点进行编号并列出所对应的进水池水位、扬 程、流量、水累叶片安放角等有关参数(见表1)。
[0093] 表1实施例1所述3个最不利工况点的编号及相应参数
[0094]
[0095] 2.针对初步设计阶段设计完成的所述累装置进水流道=维形体,根据表1所列3 个最不利工况点相对应的流量(Qp)i,采用CFD数值计算方法逐一计算所述累装置进水流道 的水头虹失(Ah进水流道)i;计算结果为:(Ah进水流道)1=0. 081m,(Ah进水流道)2=0. 026m, (Ah进水流道)3= 0. 106m;
[0096] 3.逐一计算所述3个最不利工况点的累装置有效空化余量:
[0097] ①第1个最不利工况点的累装置有效空化余量为
[0098]
[0099] ②第2个最不利工况点的累装置有效空化余量为 阳100]
阳101]③第3个最不利工况点的累装置有效空化余量为 阳102]
阳10引式中,(WS化)1、(WS化)2、(WS化)3--所述第1、第2和第3个最不利工况点的 累装置有效至化余量,(m) ; (Ah进水流道)1、(Ah进水流道)2、(Ah进水流道)3 所述第1、第2和 第3个最不利工况点的进水流道水头损失,(m) 巧巧胃3;--所述第1、 第2和第3个最不利工况点的进水池水位,(m); 阳104] 4.根据TJ04-Zkl9号模型水累5个叶片安放角的空化性能各自的特点,计算并列 出叶片安放角为-4。、-2。、0°、巧。和+4。的临界空化余量(NP甜Cm)i与流量Qm之间的 关系式:
[0105] (1)水累叶片安放角为一4°时:
[0106] ('.V化77(.…=24.041 -34.244。,,, --246.%狂,-+f5fS6.15结, 阳107] (2)水累叶片安放角为一2°时:
[0108]矜取邸及曲):2=24.942-巧.4?昭。-162.75^,;+-;98.]2化 阳109] (3)水累叶片安放角为0°时:
[0110] ('.V7)'S7/r,,'、= :26.! 67 - 4S. 149y- 59.316达,+ 161.55抹, 阳111] (4)水累叶片安放角为巧。时:
[0112] ('、'巧'化=巧.853-44.95此-67.2M站,+ 156.5哈:, 阳113] (5)水累叶片安放角为+4。时:
[0114] (WAS'/fcm )5 = 28.878 - 48.OW0田-42.277结+11L斜爲農:
[0115]式中,(NP甜Cm)1、(NP甜Cm)2、(NP甜Cm)3、(NP甜Cm)4和(WSHc J5_ _ TJ04_Zkl9号 模型水累在叶片安放角分别为一4°、一2°、0°、巧。和+4。时的临界空化余量,(m);
[0116] 图1所示为根据上述5个关系式绘制的所述5个叶片角度的空化性能曲线;
[0117] 5.根据第4步骤列出的关系式和原、模型水累临界空化余量之间的换算关系,经 推导得到所述累装置原型水累叶片安放角为-4°、一 2°、0°、+2°和+4°的临界空化余 量(NP甜Cp)i与流量QP的关系式:
[0118](1)水累叶片安放角为一4°时: 阳119]
阳120] (2)水累叶片安放角为一2°时:
[0121]
夏 阳122] (3)水累叶片安放角为0°时: 阳123]
阳124] (4)水累叶片安放角为巧。时: 阳1巧]
[0126] (5)水累叶片安放角为+4。时: 阳127]
阳1測式中,(NP甜Cp)i、(NP甜Cp)2、(NP甜Cp)3、(NP甜Cp)4和(NP甜Cp)5--所述初步设计 阶段初定的原型水累在叶片安放角分别为一4°、一 2°、0°、+2°和+4°时的临界空化余 量,(m);
[0129] 6.逐一计算与所述3个最不利工况点相对应的原型水累临界空化余量:
[0130]①根据表1,第1个最不利工况点的流量和叶片安放角分别为50m3/s和一2°,该 工况点的原型水累临界空化余量(NP甜Cp) 1为
[0131]
[0132]②根据表1,第2个最不利工况点的流量和叶片安放角分别为28. 2m3/s和一4°, 该工况点的原型水累临界空化余量(NP甜Cp) 2为 阳1;33]
[0134] ③根据表1,第3个最不利工况点的流量和叶片安放角分别为57. 3m3/s和一2°, 该工况点的原型水累临界空化余量(NP甜Cp) 3为 阳135]
[0136] 7.逐一计算所述3个最不利工况点的累装置抗空化安全系数:
[0137] ①第1个最不利工况点的累装置抗空化安全系数为 阳13引
[0139] ②第2个最不利工况点的累装置抗空化安全系数为
[0140]
阳141]③第3个最不利工况点的累装置抗空化安全系数为 阳142]
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