一种获取双吸离心泵Suter曲线的方法
【专利摘要】本发明涉及一种获取双吸离心泵Suter曲线的方法，其包括以下步骤：1)选择目标双吸离心泵，计算该双吸离心泵的叶轮比转速；2)将步骤1)中的叶轮比转速，代入单级单吸离心泵Suter曲线中表征扬程特性曲线的通用公式和表征转矩特性曲线的通用公式，获取表征扬程特性曲线和表征转矩特性曲线；3)根据步骤2)中表征扬程特性曲线和表征转矩特性曲线的拐点分布规律，将表征扬程特性曲线和表征转矩特性曲线的相对流动角划分成多个修正区间，并利用单级单吸离心泵Suter曲线中表征扬程特性曲线的修正公式，获取表征扬程特性曲线各修正区间对应的双吸离心泵表征扬程特性曲线，并利用单级单吸离心泵Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式，获取表征转矩特性曲线各修正区间对应的双吸离心泵表征转矩特性曲线。
【专利说明】
-种获取双吸离心累Suter曲线的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种获取双吸离屯、累Suter曲线的方法，属于水利工程累站技术领域。
【背景技术】
[0002] 双吸离屯、累站广泛应用于长距离调水、农业灌概、城市供水等领域。如果要保证双 吸离屯、累站不发生有害水键，则需要在双吸离屯、累站设计阶段进行较为准确的水键计算与 分析。其中，双吸离屯、累的Suter曲线对累站水键的计算精度起着至关重要的作用。由于获 取双吸离屯、累Suter曲线的水累装置试验极其复杂，因此，工程中双吸离屯、累的Suter曲线 很少见，能够见到的水累Suter曲线多是针对单级单吸离屯、累的。现有技术中，获取双吸离 屯、累Suter曲线的方法，一般是采用相同比转速的单级单吸离屯、累Suter曲线来近似代替。 如果找不到相同比转速的单级单吸离屯、累Suter曲线，则需要借助已有典型比转速的单级 单吸离屯、累Suter曲线，然后通过插值计算得到。但是，由于运种方法所获得的双吸离屯、累 Suter曲线会和实际有较大差异，因此常常会影响到双吸离屯、累站水键的计算精度。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种获取双吸离屯、累Suter曲线的方法，能够 用于双吸离屯、累站的水键计算与分析，W检测双吸离屯、累站的设计和运行调度是否合理。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取W下技术方案:一种获取双吸离屯、累Suter曲线的方 法，其包括W下步骤：1)选择目标双吸离屯、累，计算该双吸离屯、累的叶轮比转速;2)将步骤 1)中的叶轮比转速，代入单级单吸离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的通用公式和表 征转矩特性曲线的通用公式，获取单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线和单级单吸离屯、累表 征转矩特性曲线;3)根据步骤2)中的单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线的拐点分布规律， 将单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线的相对流动角划分成多个修正区间，并利用单级单吸 离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的修正公式，获取单级单吸离屯、累表征扬程特性曲 线各修正区间对应的双吸离屯、累表征扬程特性曲线，同时根据单级单吸离屯、累表征转矩特 性曲线的拐点分布规律，将单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线的相对流动角划分成多个修 正区间，并利用单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式，获取单级单吸 离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间对应的双吸离屯、累表征转矩特性曲线。
[0005] 在所述步骤1)中，计算叶轮比转速所依据的公式：
[0006]
(I)
[0007] 式中，ns表示叶轮比转速，其取值范围为30《ns《300，Q表示额定流量，N表示额定 转速，H表示额定扬程，m表示吸水室类型，其中，m= 1为单吸累，m= 2为双吸累，n表示叶轮级 数，其中，n = l为单级累，n = 2为两级累。
[000引在所述步骤2)中，单级单吸离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的通用公式：
[0009]
(2)
[0010] 式中，Wh单表示单级单吸离屯、累Suter曲线表征扬程特性的值，X表示相对流动角， 其取值范围为《化；
[0011] 单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特性曲线的通用公式：
[0012] i
(3)
[OOU] 式中，Wbiji表示单级单吸离屯、累Suter曲线表征转矩特性的值。
[0014] 在步骤3)中，单级单吸离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的修正公式：
[001引
泌
[0016] 巧甲，Wh跟蒙不诚吸罔位泉巧化物巧特性的但，不早缴早吸罔位泉洲ter曲线 中各修正区间的相对流动角，Xil表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间的左边 界，Xi2表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间的右边界，Wh单il表示单级单吸离 屯、累表征扬程特性曲线各修正区间左边界的怖单值，Wh单12表示单级单吸离屯、累表征扬程特 性曲线各修正区间右边界的Wh单值，ail表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间 左边界Wh单值的修正系数，ai2表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间右边界刚啤 值的修正系数；
[0017] 单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式：
[001引
巧）
[0019]式中，Wb双表示双吸离屯、累表征转矩特性的值，W表示单级单吸离屯、累表征转矩特 性曲线各修正区间的左边界，XW表示单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间的右边 界，Wb觀1表示单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间左边界的Wb单值，Wb单W表示单 级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间右边界的Wb单值，bw表示单级单吸离屯、累表征 转矩特性曲线各修正区间左边界Wb单值的修正系数，bw表示单级单吸离屯、累表征转矩特性 曲线各修正区间右边界师单值的修正系数。
[0020] 在所述步骤3)中，单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线修正区间的个数为7个，单级 单吸离屯、累表征转矩特性曲线修正区间的个数为6个。
[0021] 单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间的左边界分别为0、0.8 5 6 8、 1.6422、2.7132、3.1416、3.927和4.7838;单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间的 右边界分别为0.8568、1.6422、2.7132、3.1416、3.927、4.7838和6.2832。
[0022] 单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间左边界Wh单值的修正系数分别为 0.60、0.82、0.82、0.94、0.86、1.00和1.00;单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间 右边界的怖单值的修正系数分别为0.82、0.82、0.94、0.86、1.00、1.00和0.60。
[0023] 单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间的左边界分别为0、0.357、0.8568、 2.0706、3.927和5.5692;单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间的右边界分别为 0.357、0.8568、2.0706、3.927、5.5692和6.2832。
[0024] 单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间左边界Wb单值的修正系数分别为 1.46、4.40、0.80、1.00、1.00和1.00;单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间右边界 Wb单值的修正系数分别为4.40、0.80、1.00、1.00、1.00和1.46。
[0025] 所述双吸离屯、累的叶轮级数为单级式或多级式。
[0026] 本发明由于采取W上技术方案，其具有W下优点：1、本发明建立了求解单级单吸 离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的通用公式和表征转矩特性曲线的通用公式，根据 单级单吸离屯、累的叶轮比转速，能够快速地获取单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线和表征 转矩特性曲线。2、本发明建立了单级单吸离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的修正公 式，能够快速地得到单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间对应的双吸离屯、累表征 扬程特性曲线，同时建立了单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式，能 够快速地得到单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间对应的双吸离屯、累表征转矩 特性曲线。3、本发明利用获得的双吸离屯、累Suter曲线，在进行双吸离屯、累站水键分析时， 能够得到较为精确的过渡过程计算结果，为检测双吸离屯、累站的运行调度是否安全合理提 供必要依据，本发明使用效率高。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明双吸离屯、累模型的结构示意图 [002引图2是本发明双吸离屯、累Suter曲线图
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0030] 本发明的获取双吸离屯、累Suter曲线的计算方法，其包括W下步骤：
[0031] 1)选择目标双吸离屯、累，计算该双吸离屯、累的叶轮比转速；
[0032] 在步骤I)中，计算叶轮比转速所依据的公式：
[0033]
- (1)
[0034] 式中，ns表示叶轮比转速，其取值范围为30《ns《300，Q表示额定流量，N表示额定 转速，H表示额定扬程，m表示吸水室类型，其中，m= 1为单吸累，m= 2为双吸累，n表示叶轮级 数，其中，n = l为单级累，n = 2为两级累。
[0035] 2)将步骤1)中的叶轮比转速，代入单级单吸离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲 线的通用公式和表征转矩特性曲线的通用公式，获取单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线和 单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线；
[0036] 根据现有的试验数据，其中，叶轮比转速ns为30~300,能够将单级单吸离屯、累 Suter曲线的表征扬程特性曲线和表征转矩特性曲线分别拟合成关于叶轮比转速和相对流 动角的函数式；
[0037] 在步骤2)中，单级单吸离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的通用公式：
[00；
(2)
[0039] 式中，Wh单表示单级单吸离屯、累Suter曲线表征扬程特性的值，X表示相对流动角， 其取值范围为《化；
[0040] 在步骤2)中，单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特性曲线的通用公式：
[0041
(3)
[0042] 式中，Wb单表示单级单吸离屯、累Suter曲线表征转矩特性的值。
[0043] 3)根据步骤2)中的单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线的拐点分布规律，将单级单 吸离屯、累表征扬程特性曲线的相对流动角划分成7个修正区间，并利用单级单吸离屯、累 Suter曲线中表征扬程特性曲线的修正公式进行多项式插值，获取单级单吸离屯、累表征扬 程特性曲线各修正区间对应的双吸离屯、累表征扬程特性曲线，同时根据单级单吸离屯、累表 征转矩特性曲线的拐点分布规律，将单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线的相对流动角划分 成6个修正区间，并利用单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式进行多 项式插值，获取单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间对应的双吸离屯、累表征转矩 特性曲线；
[0044] #击驢3)中.单统单断离;I',、最SiI tAr曲錶中亲佈扬賴特忡曲錶的倏TF公古，
[0045]
)
[0046] 式中，Wh双表示双吸离屯、累表征扬程特性的值，XU表示单级单吸离屯、累Suter曲线 中各修正区间的相对流动角，Xil表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间的左边 界，表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间的右边界，Wh单Il表示单级单吸离 屯、累表征扬程特性曲线各修正区间左边界的怖单值，Wh单12表示单级单吸离屯、累表征扬程特 性曲线各修正区间右边界的Wh单值，ail表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间 左边界Wh单值的修正系数，ai2表示单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间右边界刚啤 值的修正系数；
[0047] 在步骤3)中，单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式：
[004引
[0049] 式中，Wb双表示双吸离屯、累表征转矩特性的值，Xji表示单级单吸离屯、累表征转矩特 性曲线各修正区间的左边界，XW表示单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间的右边 界，Wb单ji表示单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间左边界的Wb单值，Wb单j2表示单 级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间右边界的Wb单值，bw表示单级单吸离屯、累表征 转矩特性曲线各修正区间左边界Wb单值的修正系数，bw表示单级单吸离屯、累表征转矩特性 曲线各修正区间右边界Wb单值的修正系数。
[0050] 上述实施例中，单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间的左边界分别为0、 0.8568、1.6422、2.7132、3.1416、3.927和4.7838;单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修 正区间的右边界分别为0.8568、1.6422、2.7132、3.1416、3.927、4.7838和6.2832。
[0051] 上述实施例中，单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线各修正区间左边界Wh单值的修 正系数分别为0.60、0.82、0.82、0.94、0.86、1.00和1.00;单级单吸离屯、累表征扬程特性曲 线各修正区间右边界的刚谭值的修正系数分别为0.82、0.82、0.94、0.86、1.00、1.00和0.60。
[0052] 上述实施例中，单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间的左边界分别为0、 0.357、0.8568、2.0706、3.927和5.5692;单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间的 右边界分别为0.357、0.8568、2.0706、3.927、5.5692和6.2832。
[0053] 上述实施例中，单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修正区间左边界Wb单值的修 正系数分别为1.46、4.40、0.80、1.00、1.00和1.00;单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线各修 正区间右边界Wb单值的修正系数分别为4.40、0.80、1.00、1.00、1.00和1.46。
[0054] 上述实施例中，双吸离屯、累的叶轮级数可W是单级式或多级式。
[00对实施例：
[0056] 如图1所示，本发明的双吸离屯、累模型包括吸水室1、叶轮2和压水室3,其中，叶轮2 为单级叶轮或多级叶轮。选用单级双吸离屯、累的额定流量Q = O.405立方米/秒，额定扬程H =81米，额定转速N=1480转/分。
[0057] 1)根据公式（1)，得到叶轮比转速ns等于90.0;
[0058] 2)根据单级单吸离屯、累Suter曲线的通用公式(2)、（3)，得到单级单吸离屯、累表征 扬程特性曲线和表征转矩特性曲线；
[0059] 3)将单级单吸离屯、累表征扬程特性曲线上相对流动角X各修正区间左边界Xii值0、 0.8568、1.6422、2.7132、3.1416、3.927和4.7838,相对流动角X各修正区间右边界Xi2值 0.8568、1.6422、2.7132、3.1416、3.927、4.7838和6.2832，^及相对流动角义各修正区间左 边界怖单值的修正系数ail值0.60、0.82、0.82、0.94、0.86、1.00和1.00，相对流动角X各修正 区间右边界怖单值的修正系数ai2值0.82、0.82、0.94、0.86、1.00、1.00和0.60，对应代入单级 单吸离屯、累Suter曲线中表征扬程特性曲线的修正公式(4)，得到双吸离屯、累表征扬程特性 曲线；同时将单级单吸离屯、累表征转矩特性曲线上相对流动角X各修正区间的左边界Xjl值 0、0.357、0.8568、2.0706、3.927和5.5692，相对流动角X各修正区间的右边界Xj2值0.357、 0.8568、2.0706、3.927、5.5692和6.2832，W及相对流动角X各修正区间左边界师单值的修正 系数b ji值1.46、4.40、0.80、1.00、1.00和1.00，相对流动角X各修正区间右边界Wb单值的修正 系数bj2值4.40、0.80、1.00、1.00、1.00和1.46代入单级单吸离屯、累Suter曲线中表征转矩特 性曲线的修正公式(5)，得到双吸离屯、累表征转矩特性曲线(如图2所示）。
[0060] 采用本发明的双吸离屯、累Suter曲线，在通过常规累站水键计算程序对事故停累 工况进行水键分析时，所得到的累站系统最大压力为121.4X IO3毫米水柱，比由单级单吸 离屯、累Suter曲线代替双吸离屯、累Suter曲线方法计算的最大压力值小14.2%;所得到的累 站系统最小压力均为水的汽化压力，但对应其所发生的管线范围比由单级单吸离屯、累 Suter曲线代替双吸离屯、累Suter曲线方法计算的管线范围大16.3%;所得到的双吸离屯、累 的最大倒流量为-0.455立方米/秒，比由单级单吸离屯、累Suter曲线代替双吸离屯、累Suter 曲线方法计算的最大倒流量大18.8 % ;所得到的双吸离屯、累的最大倒转速为-1910.0转/ 分，比由单级单吸离屯、累Suter曲线代替双吸离屯、累Suter曲线方法计算的最大倒转速小 7.4%。与由传统的单级单吸离屯、累Suter曲线代替双吸离屯、累Suter曲线方法相比，本发明 的双吸离屯、累Suter曲线，可W较大程度地提高双吸离屯、累站的水键计算精度。
[0061] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可W有所 变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的 保护范围之外。
【主权项】
1. 一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其包括以下步骤： 1) 选择目标双吸离心栗，计算该双吸离心栗的叶轮比转速； 2) 将步骤1)中的叶轮比转速，代入单级单吸离心栗Suter曲线中表征扬程特性曲线的 通用公式和表征转矩特性曲线的通用公式，获取单级单吸离心栗表征扬程特性曲线和单级 单吸离心栗表征转矩特性曲线； 3) 根据步骤2)中的单级单吸离心栗表征扬程特性曲线的拐点分布规律，将单级单吸离 心栗表征扬程特性曲线的相对流动角划分成多个修正区间，并利用单级单吸离心栗Suter 曲线中表征扬程特性曲线的修正公式，获取单级单吸离心栗表征扬程特性曲线各修正区间 对应的双吸离心栗表征扬程特性曲线，同时根据单级单吸离心栗表征转矩特性曲线的拐点 分布规律，将单级单吸离心栗表征转矩特性曲线的相对流动角划分成多个修正区间，并利 用单级单吸离心栗Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式，获取单级单吸离心栗表征 转矩特性曲线各修正区间对应的双吸离心栗表征转矩特性曲线。2. 如权利要求1所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于:在所述步 骤1)中，计算叶轮比转速所依据的公式：⑴ 式中，ns表示叶轮比转速，其取值范围为30<ns<300，Q表示额定流量，N表示额定转速， H表示额定扬程，m表示吸水室类型，其中，m= 1为单吸栗，m = 2为双吸栗，η表示叶轮级数，其 中，η = 1为单级栗，η = 2为两级栗。3. 如权利要求1所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于:在所述步 骤2、士 站如站抓这T ?、石本。切rttr祕rh主々工七乙rttr祕奶二围m/人二^式中，Whipi表示单级单吸离心栗Suter曲线表征扬程特性的值，X表示相对流动角，其取 值范围为OSx彡 单级单吸离心栗Suter曲线中表征转矩特性曲线的通用公式：式中，Wbipi表示单级单吸离心栗Suter曲线表征转矩特性的值。4. 如权利要求1所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于:在步骤3) 中，单级单吸离心栗Suter曲线中表征扬程特性曲线的修正公式：式中，Wh双表示双吸离心栗表征扬程特性的值，Xij表示单级单吸离心栗Suter曲线中各 修正区间的相对流动角，Xi1表示单级单吸离心栗表征扬程特性曲线各修正区间的左边界， Xl2表示单级单吸离心栗表征扬程特性曲线各修正区间的右边界，Wh单u表示单级单吸离心 栗表征扬程特性曲线各修正区间左边界的Wh单值，Wh^ l2表示单级单吸离心栗表征扬程特性 曲线各修正区间右边界的Wh单值，au表示单级单吸离心栗表征扬程特性曲线各修正区间左 边界Wh单值的修正系数，a i2表示单级单吸离心栗表征扬程特性曲线各修正区间右边界Wh单值 的修正系数； 单级单吸离心栗Suter曲线中表征转矩特性曲线的修正公式：式中，Wb双表示双吸离心栗表征转矩特性的值，^:表示单级单吸离心栗表征转矩特性曲 线各修正区间的左边界，XE表示单级单吸离心栗表征转矩特性曲线各修正区间的右边界， Wb^1表示单级单吸离心栗表征转矩特性曲线各修正区间左边界的Wb单值，Wb^j2表示单级单 吸离心栗表征转矩特性曲线各修正区间右边界的Wb单值，表示单级单吸离心栗表征转矩 特性曲线各修正区间左边界Wb单值的修正系数，b j2表示单级单吸离心栗表征转矩特性曲线 各修正区间右边界Wb单值的修正系数。5. 如权利要求1所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于:在所述步 骤3)中，单级单吸离心栗表征扬程特性曲线修正区间的个数为7个，单级单吸离心栗表征转 矩特性曲线修正区间的个数为6个。6. 如权利要求5所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于：单级单吸 离心栗表征扬程特性曲线各修正区间的左边界分别为O、0.8568、1.6422、2.7132、3.1416、 3.927和4.7838;单级单吸离心栗表征扬程特性曲线各修正区间的右边界分别为0.8568、 1.6422、2.7132、3.1416、3.927、4.7838和6.2832。7. 如权利要求5所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于：单级单吸 离心栗表征扬程特性曲线各修正区间左边界Wh单值的修正系数分别为O . 60、0.82、0.82、 0.94、0.86、1.0 O和1.0 O;单级单吸离心栗表征扬程特性曲线各修正区间右边界的Wh单值的 修正系数分别为0.82、0.82、0.94、0.86、1.00、1.00和0.60。8. 如权利要求5所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于：单级单吸 离心栗表征转矩特性曲线各修正区间的左边界分别为0、0.357、0.8568、2.0706、3.927和 5.5692 ;单级单吸离心栗表征转矩特性曲线各修正区间的右边界分别为0.357、0.8568、 2.0706、3.927、5.5692和6.2832。9. 如权利要求5所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于：单级单吸 离心栗表征转矩特性曲线各修正区间左边界Wb单值的修正系数分别为1.46、4.40、0.80、 1.00、1.00和1.00;单级单吸离心栗表征转矩特性曲线各修正区间右边界Wb单值的修正系数 分别为 4.40、0· 80、1.00、1.00、1.00和 1.46。10. 如权利要求1所述的一种获取双吸离心栗Suter曲线的方法，其特征在于:所述双吸 离心栗的叶轮级数为单级式或多级式。
【文档编号】F04D15/00GK106015030SQ201610482033
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】王福军, 王玲, 黎珉
【申请人】中国农业大学