No. 102005華北電力技術(shù)NORTH CHINA ELECTRIC POWER5循環(huán)水泵房進(jìn)水流道水力特性試驗(yàn)及研究李書恒',王念慎",鄭大瓊2(1.北京工業(yè)大學(xué)，北京100022;2. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,北京100038)摘要:內(nèi)蒙古托克托電廠二期工程循環(huán)水泵房因受場(chǎng)地限制設(shè)計(jì)了 兩種不同的流道形式，其中3號(hào)機(jī)進(jìn)水前池的底坡設(shè)計(jì)為23.7*,大于規(guī)范要求的底坡不宜陡于1 : 4,對(duì)這兩種流道的模型試驗(yàn)結(jié)果表明,在7 m以上水深時(shí)3號(hào)機(jī)循環(huán)水泵能正常運(yùn)行,但4號(hào)機(jī)進(jìn)水流道流態(tài)及各項(xiàng)性能指標(biāo)要明顯優(yōu)于3號(hào)機(jī)。由于4號(hào)機(jī)進(jìn)水流道設(shè)計(jì)非常合理,對(duì)類似工程具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;進(jìn)水流道;流態(tài);漩渦;預(yù)旋角;最小淹沒深度中團(tuán)分類號(hào):TK284.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-9171(2005)10-0005-04Hydraulic Characteristic Test and Study onCirculating Water Pump StationLi Shu-heng' ,Wang Nian- shen2 ,Zheng Da-qiong2(1. Beijing Polytechnic University ,Beijing 100022 ,China ;2. China Institute of WaterResources and Hydropower Research , Beiing 100038 ,China)Abstract: Two different water inlet conduits are designed due to limitary space in circulating water pumpstation of Tuoketuo Thermal Power Plant . Base slope of unit 3 inlet forebay is designed at 23. 7° , whichsurpasses the standard of the required base slope that is not steeper than 1 ; 4. During model tests on twowater inlet conduits , the resulst shows that circulating water pump for unit 3 can work normally in 7 m abovewater depth and inlet conduit flow pattern and other performance index for unit 4 are obviously better thanthose of unit 3, which is worthful to similiar project because the inlet conduit design of unit 4 is veryreasonable.Key words: cireulating water pump; inlet conduit; flow pattern; vortex; pre-swirl angle; minimumsubmergence depth循環(huán)水泵是火電廠最重要的輔機(jī)之一,對(duì)電.于1:4(即14.04°)。為了驗(yàn)證流道內(nèi)水流能否滿廠的安全運(yùn)行起著十分關(guān)鍵的作用,而循環(huán)水泵足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,是否會(huì)發(fā)生氣蝕以及水泵能否站進(jìn)水流道形式的合理選擇和設(shè)計(jì),直接關(guān)系到安全穩(wěn)定運(yùn)行,中國(guó)水利水電科學(xué)研究院對(duì)這兩流道內(nèi)水頭損失的大小和流態(tài)的好壞,對(duì)循環(huán)水種流道分別進(jìn)行了模型試驗(yàn),試驗(yàn)是在進(jìn)水流道泵的安全和高效運(yùn)行起著非常重要的作用,好的及泵房平面布置.主要部件尺寸給定的條件下,研進(jìn)水流道形式應(yīng)該盡可能地減少吸水間內(nèi)部的水究以.上問題的。力損失,盡可能地消除吸水間內(nèi)部的各種漩渦，能1工程概況使循環(huán)水泵的水力性能得到充分發(fā)揮。同時(shí),進(jìn)水流道形式的選擇又直接影響到整個(gè)泵站的投資和內(nèi)蒙古托克托電廠二期工程機(jī)組設(shè)計(jì)容量為施工難度。2X6 I中國(guó)煤化工號(hào)機(jī))，以處理后內(nèi)蒙古托克托電廠二期工程循環(huán)水泵房因受的黃:MHCNMHG:機(jī)兩泵的再循環(huán)場(chǎng)地限制,設(shè)計(jì)了兩種不同的流道形式,其中3號(hào)單元1。兵淚小小示死仇迫也扣冷卻塔集水池、引機(jī)循環(huán)水泵房進(jìn)水前池的底坡設(shè)計(jì)為23.7°,大于水渠(內(nèi)設(shè)攔污柵).前池、吸水間和循環(huán)水泵進(jìn)泵站設(shè)計(jì)規(guī)范要求的正向進(jìn)水的前池底坡不宜陡口。兩臺(tái)機(jī)組共4臺(tái)循環(huán)水泵,是由長(zhǎng)沙水泵廠生華北電力技術(shù)NORTH CHINA ELECTRIC POWERNo.10 2005表1試驗(yàn)工況運(yùn)行流量單泵流量編號(hào)季節(jié)工況原型Q/模型Q/(m3.g-1)(1●s-1)(m3●5-1)(1.s-1)D2泵1機(jī)17. 1254. 148.5627. 07冬季1泵1機(jī)11. 5036. 37③春秋季3泵2機(jī)25.2879. 948. 4326. 6612. 8440. 6025. 28159. 5153. 17注;①~④按重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行試驗(yàn),⑤按日本機(jī)械學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)漩渦相似準(zhǔn)則進(jìn)行試驗(yàn)。產(chǎn)的立式斜流泵,型號(hào)為88LKXA-24。主要的運(yùn).面渦的發(fā)生和觀察等按日本機(jī)械學(xué)會(huì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)試行工況為:熱季為2臺(tái)循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行,流量Q驗(yàn)，即流量比尺:入=λ22=158.49=8.56 m*/s= 30816 t/h,泵出口壓力H=0.245雖然漩渦相似準(zhǔn)則并沒有得到國(guó)際上作為進(jìn)MPa,必須氣蝕余量不大于12.0 m ,效率》> 85%;行泵站流道試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)同,但模擬漩渦相似時(shí)模冷季或汽輪機(jī)低負(fù)荷時(shí)為1臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行,流型流量要比重力相似的模型流量大很多，因而模型量Q=11.5 m*/s=41 400 t/h,泵出口壓力H=試驗(yàn)中水面流態(tài)要比按重力相似觀測(cè)的結(jié)果要惡0.184 MPa,必須氣蝕余量不大于13. 0 m,效率η化。換言之,盡管按)Q= 2，2“2準(zhǔn)則(試驗(yàn)的結(jié)果避免>83%。泵房底板高程一8.7 m,冷卻水塔正常水.出現(xiàn)吸水間不利流態(tài))的要求來控制泵的運(yùn)行條件位-0.5 m。試驗(yàn)工況見表1,原型泵房平面布置偏于保守,但試驗(yàn)結(jié)果具有重要的參考意義。見圖1。2.3水流均勻和穩(wěn)定性的判據(jù)自3號(hào)冷卻塔無論是按重力相似還是按漩渦相似準(zhǔn)則來進(jìn)行觀察,吸水間水面均不得出現(xiàn)大于4級(jí)的漏斗渦，在任何情況下吸水間水下均不得出現(xiàn)有害的水內(nèi)渦和底部渦。各種漩渦的形態(tài)見表2。吸.導(dǎo)流墩引水=I←集水池,花墻中下圖1原型泵房平面布置圖2試驗(yàn)工況及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)圖23號(hào)機(jī)流道模型平面布置圖我國(guó)尚未頒布專門的有關(guān)泵站整體模型試驗(yàn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)或試驗(yàn)規(guī)程,本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照文獻(xiàn)導(dǎo)流錐吸水間引水前池[2]、[3],結(jié)合循環(huán)水泵運(yùn)行參數(shù)和試驗(yàn)場(chǎng)地設(shè)備條件,確定本試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶缀伪瘸?h= 10.0。←集水池住車2.1流態(tài)相似條件切44440487.84 92 +-般流態(tài)按重力相似條件進(jìn)行試驗(yàn)，即257.8Froude數(shù)相似,流量比尺:入Q=λ2.5=316.23。整個(gè)流道從冷卻塔出口開始到循環(huán)水泵進(jìn)口圖34號(hào)機(jī)流道模型平面布置圖管均用有機(jī)玻璃制作,這樣便于觀察泵房?jī)?nèi)水流中國(guó)煤化工的流態(tài)。有機(jī)玻璃糙率0.0088,按重力相似推算，MHCNMH G圖見圖2.3. 4號(hào)機(jī)λ=λ2/8=1. 467 8,換至原型為0.0117,接近原.型混凝土糙率0.012,滿足糙率相似的要求。流道模型的立面布置圖見圖4.2.2漩渦相似條件3.1流量測(cè)量對(duì)于泵房流道進(jìn)水渠、前池、吸水間內(nèi)水流水用矩形薄壁堰作為流量測(cè)量的工具,堰寬No. 10 2005華北電力技術(shù)NORTH CHINA ELECTRIC POWER表2各種漩渦形 態(tài)表類別級(jí)別名稱形態(tài)圖描述0無旋渦未形成旋渦,僅有回流水面渦水面有旋渦,渦心不下陷表面凹陷潤(rùn)水面僅形成較小凹面,并不卷人空氣3漏斗形表面渦￥渦面形成漏斗狀,但未吸人空氣水面禍漏斗渦形成較深漏斗,可吸人微粒,未吸人空氣5間斷性吸氣渦空氣被間斷地吸人,水下時(shí)有小氣泡號(hào)空氣被連續(xù)地吸入喇叭口內(nèi),水中可清晰6連續(xù)性吸氣渦地見到一條禍管-端在喇叭口內(nèi),-端在吸水間底板或水中渦后墻的渦管水面降到喇叭口下緣,喇叭口下旋渦與同心渦吸管同心,吸人大量空氣.257.8_ 92矩形量水堰.z0.1-吸水間-0.42■引水前池集水池橫型聚+Ot底板2-0.87>200支架導(dǎo)流惟2-0.97 .-77777?7777 777圖44 號(hào)機(jī)流道模型立面布置圖0. 30 m,堰高0. 25 m,流量計(jì)算公式為:角過大,可認(rèn)為吸管內(nèi)存在呈螺旋狀上升的水流，Qm=mob V2gH3/2一般認(rèn)為預(yù)旋角在5°內(nèi)是允許的。其中流量系數(shù):支社mo= (0. 405+0.0027).「1+0.55