一种新型立式潜水泵装置出水流道的制作方法

1.本实用新型属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种新型立式潜水泵装置出水流道，用于改善出水流道流态、减少流道水头损失，提高泵装置运行效率和稳定性。


背景技术：

2.立式潜水泵装置具有结构简单紧凑、便于日常维护和安装检修等优点，在我国平原地区的水资源调配、水环境改善、农业灌溉以及城市防洪等领域的低扬程泵站中得到了十分广泛的应用。立式潜水泵装置主要由进水流道、叶轮、导叶体和出水流道组成。出水流道由竖直圆形井筒和水平圆形直管垂直相贯而成。这种型式出水流道的结构简单，但出水流道内的水流流态紊乱，在竖直圆形井筒与水平圆形直管交界处存在因脱流而产生的漩涡，如图3所示，增大流道水头损失，不利于泵装置的稳定运行。


技术实现要素：

3.本实用新型是针对现有立式潜水泵装置出水流道中存在的问题，在保留立式潜水泵装置结构简单紧凑、便于日常维护和安装检修等优点的基础上，提供一种新型立式潜水泵装置出水流道，用于改善出水流道流态、减少流道水头损失，提高泵装置运行效率和稳定性。本实用新型可以保证立式潜水泵装置出水流道中的水流在从竖直井筒段流向水平管道的过程中保证水流流动平顺无旋涡，同时也降低水流在流道内的能量损耗，并提高泵装置在运行时的稳定性与效率。
4.一种新型立式潜水泵装置出水流道采用如下技术方案：
5.（1）一种新型立式潜水泵装置出水流道依次由竖直井筒、过渡段和水平直管构成；
6.（2）所述竖直井筒断面为圆形，竖直井筒中间位置布置潜水电机，潜水电机进口与导叶体轮毂出口连成一体；所述竖直井筒顶部设置活动盖板，潜水电机通过竖直井筒顶部的活动盖板吊出；
7.（3）所述水平直管为一顺直管道，用于将过渡段进入的水流引入泵站出水池；水平直管断面形状为圆形，水平直管进口与过渡段出口相接；
8.（4）所述过渡段是竖直井筒和水平直管之间的连接段；过渡段进口断面位于竖直井筒中心线处，过渡段出口断面位于水平直管进口处，所述过渡段的型体变化是从进口断面的椭圆形渐变为出口断面的圆形；过渡段在立面方向上通过圆弧连接竖直井筒与水平直管，以使水流在立面方向平顺地由竖直井筒进入水平直管，消除转向后的漩涡；过渡段在平面方向上通过平滑的多次曲线连接竖直井筒与水平直管，所述多次曲线的起点与竖直井筒边壁相切，所述多次曲线的终点与水平直管边壁相切，以使得水流在平面方向能够平顺地由竖直井筒进入水平直管。
9.与现有立式潜水泵装置出水流道相比，本实用新型出水流道具有以下有益效果：
10.第一，本实用新型可以改善立式潜水泵装置出水流道内的水流流态、减小出水流道的水头损失，提高泵装置的工作效率。
11.第二，本实用新型可以消除立式潜水泵装置出水流道内水流转向时产生的漩涡，提高泵装置运行稳定性。
12.第三，本实用新型可以有效地提高出水流道的结构稳定性以及加大出水流道的结构强度。
附图说明
13.图1（a）为本实用新型立式潜水泵装置出水流道立面示意图；
14.图1（b）为本实用新型立式潜水泵装置出水流道平面示意图；
15.图1（c）为本实用新型立式潜水泵装置出水流道过渡段立面示意图；
16.图1（d）为本实用新型立式潜水泵装置出水流道过渡段平面示意图；
17.图2为本实用新型立式潜水泵装置出水流道立体示意图；
18.图3为本实用新型实施例常规立式潜水泵装置出水流道纵剖面流场图；
19.图4为本实用新型实施例新型立式潜水泵装置出水流道纵剖面流场图；
20.图中：1竖直井筒，2过渡段，3水平直管，4潜水电机，5活动盖板，6平面方向上边线，7平面方向下边线，8立面方向上边线，9立面方向下边线，10漩涡。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述和说明。
22.一种新型立式潜水泵装置出水流道采用如下技术方案：
23.（1）一种新型立式潜水泵装置出水流道依次由竖直井筒1、过渡段2和水平直管3构成，如图1（a）、1（b）、1（c）、1（d）和图2所示；
24.（2）竖直井筒1的断面直径为d1、高度为h1；所述竖直井筒1的中间位置布置直径为d3的潜水电机4，潜水电机4的进口与导叶体轮毂出口连成一体；所述竖直井筒1的顶部设置活动盖板5，潜水电机4通过竖直井筒1顶部的活动盖板5吊出，如图1（a）所示；
25.（3）水平直管3为一顺直管道，用于将过渡段2进入的水流引入泵站出水池；水平直管3的断面形状为圆形，水平直管3的进口与过渡段2的出口相接，如图1（a）、1（b）和图2所示；水平直管3的断面直径为d2、长度为l2；
26.（4）过渡段2是竖直井筒1和水平直管3之间的连接段，如图1（a）、图2所示，过渡段2在立面方向上通过半径为r的圆弧连接竖直井筒1与水平直管3，以使水流在立面方向平顺地由竖直井筒1进入水平直管3，消除转向后的漩涡；如图1（d）所示，过渡段2在平面方向上通过平滑的多次曲线平面方向上边线6和平面方向下边线7连接竖直井筒1与水平直管3，所述多次曲线的起点与竖直井筒1的边壁相切，所述多次曲线的终点与水平直管3的边壁相切，以使得水流在平面方向能够平顺地由竖直井筒1进入水平直管3；所述过渡段2的进口断面位于竖直井筒1的中心线处，过渡段2的出口断面位于水平直管3的进口处，过渡段2的长度l1=0.50 d1 r；所述过渡段2的型体变化是从进口断面的椭圆形渐变为出口断面的圆形，过渡段2进口断面椭圆的长轴长度a0=d2 2r、短轴长度b0=d1，过渡段2出口断面位于距离竖直井筒1中心线0.50 d1 r处，过渡段2出口断面直径为d2，如图1（c）和图1（d）所示。
实施例
27.某立式潜水泵站单泵设计流量5.6 m3/s，叶轮直径1200mm、水泵转速370r/min。水平管道3出口断面至水泵叶轮中心的水平距离19.70m；潜水电机4的直径d3=1.2m，竖直井筒1的直径d1=2.0m；水平直管3与竖直井筒1垂直相贯连接，水平直管3的直径d2=1.6m。
28.采用流道三维流动数值模拟方法，对水平直管3与竖直井筒1垂直相贯的常规立式潜水泵装置出水流道流场进行数值计算，根据计算结果，水平直管3与竖直井筒1垂直相贯连接的常规立式潜水泵装置出水流道纵剖面流场如图3所示，可以看到水平直管3进口下方存在较大范围的旋涡10，设计流量时的流道水头损失为0.96m，水头损失大。
29.本实施例的立式潜水泵站出水流道在应用了本实用新型之后，通过设置过渡段2有效地消除了存在于水平管道3进口下方处的大范围低速区以及漩涡，如图4所示，同时在设置了过渡段2之后设计流量时的流道水头损失为0.78m，有效降低了井筒式出水流道的水头损失，提高泵装置效率。


技术特征：
1.一种新型立式潜水泵装置出水流道，其特征是，所述新型立式潜水泵装置出水流道依次由竖直井筒、过渡段和水平直管构成；所述竖直井筒断面为圆形，竖直井筒中间位置布置潜水电机，潜水电机进口与导叶体轮毂出口连成一体；所述水平直管为一顺直管道，用于将过渡段进入的水流引入泵站出水池；水平直管断面形状为圆形，水平直管进口与过渡段出口相接；所述过渡段是竖直井筒和水平直管之间的连接段；过渡段进口断面位于竖直井筒中心线处，过渡段出口断面位于水平直管进口处，所述过渡段的型体变化是从进口断面的椭圆形渐变为出口断面的圆形。2.根据权利要求1所述的一种新型立式潜水泵装置出水流道，其特征是，所述竖直井筒顶部设置活动盖板，潜水电机通过竖直井筒顶部的活动盖板吊出。3.根据权利要求1所述的一种新型立式潜水泵装置出水流道，其特征是，所述过渡段在立面方向上通过圆弧连接竖直井筒与水平直管，以使水流在立面方向平顺地由竖直井筒进入水平直管，消除转向后的漩涡。4.根据权利要求3所述的一种新型立式潜水泵装置出水流道，其特征是，所述过渡段在平面方向上通过平滑的多次曲线连接竖直井筒与水平直管，所述多次曲线的起点与竖直井筒边壁相切，所述多次曲线的终点与水平直管边壁相切，以使得水流在平面方向能够平顺地由竖直井筒进入水平直管。

技术总结
本实用新型公开了一种新型立式潜水泵装置出水流道，属于水利工程泵站技术领域。其特征是：所述泵装置出水流道顺水流方向依次由竖直井筒、过渡段和水平直管构成，竖直井筒中间位置布置潜水电机、顶部设置活动盖板；所述过渡段进口断面位于竖直井筒中心线处，过渡段出口断面位于水平直管进口处，断面形状由椭圆形渐变为圆形；过渡段在立面方向上通过圆弧连接竖直井筒与水平直管，在平面方向上通过多次曲线连接竖直井筒与水平直管；所述多次曲线的起点与竖直井筒边壁相切，所述多次曲线的终点与水平直管边壁相切，提供过渡段平面方向多次曲线的设计方法。本实用新型可以保证所述出水流道内水流平顺无旋涡、流道水头损失小，泵装置运行稳定高效。运行稳定高效。运行稳定高效。


技术研发人员：徐磊 黄国豪 吉冬涛 施伟 夏斌 李非凡 张虎城 陆伟刚 陆林广
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2021.01.20
技术公布日：2021/10/15