泵站工程研究展望Pongzha.ppt

泵站工程研究展望,泵站工程研究是灌溉與排水學(xué)科機(jī)電排灌工程研究領(lǐng)域的核心部分。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步、學(xué)科基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用技術(shù)水平的不斷提高和完善、機(jī)械和能源工業(yè)的高速發(fā)展以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)對(duì)排灌的要求不斷提高，大大促進(jìn)了我國的機(jī)電排灌事業(yè)的迅速發(fā)展。目前，我國已建成大中小型固定泵站50多萬座，總裝機(jī)容量7000余萬kW，機(jī)電排灌面積近5億畝，泵站的灌溉和排澇面積分別占全國有效灌溉面積和排澇面積的56%與21%。泵站在保證農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，保證和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展，保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全等方面發(fā)揮了重大作用,一、基礎(chǔ)研究方面,水泵內(nèi)部流場(chǎng)分析計(jì)算研究。 在二維、準(zhǔn)三維流動(dòng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，建立三元粘性流動(dòng)計(jì)算模型與計(jì)算方法，進(jìn)一步完善泵內(nèi)流動(dòng)理論，為設(shè)計(jì)高效新型葉輪及過流部件提供理論基礎(chǔ)。,泵水力系統(tǒng)水流運(yùn)動(dòng)研究 泵水力系統(tǒng)是由水泵、進(jìn)出水流道、進(jìn)出水池以及引水、排水河渠等組成的裝置系統(tǒng)。泵水力系統(tǒng)中各個(gè)部分相互影響和相互制約，任何部分的水力性能都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，對(duì)泵站運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性有著直接的關(guān)系。因此，除了對(duì)各部分的水流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究外，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)的水力特性進(jìn)行研究，建立恒定與非恒定流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型及其計(jì)算方法。,泵站群和泵站機(jī)組運(yùn)行調(diào)度研究 合理的運(yùn)行調(diào)度方案是實(shí)現(xiàn)泵站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。應(yīng)根據(jù)供排水的任務(wù)和要求以及水文和氣象預(yù)報(bào)資料，結(jié)合泵站系統(tǒng)水流運(yùn)動(dòng)特性建立泵站優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，以提高泵站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和滿足泵站運(yùn)行管理自動(dòng)化的要求,泵站水力過渡過程研究 水力過渡過程是水電站、泵站以及給排水工程輸水系統(tǒng)中普遍存在的現(xiàn)象。目前，水力過渡過程的研究大多集中在單一的有壓流或無壓流，這對(duì)于具有復(fù)雜輸水系統(tǒng)泵站工程，特別是大型調(diào)水工程是不夠的。這些工程常常是由泵站、水池、明渠、管道、隧洞、箱涵、倒虹吸管和渡槽的建筑物構(gòu)成的復(fù)雜輸水系統(tǒng)。在運(yùn)行工程中，整個(gè)系統(tǒng)可能出現(xiàn)無壓流、有壓流及無壓流和有壓流相互轉(zhuǎn)變的明滿流同時(shí)共存的現(xiàn)象。因此，需要將管道的水力瞬變流和明渠的非恒定流作為一個(gè)整體來研究，建立具有復(fù)雜輸水系統(tǒng)的抽水泵站水力過渡過程數(shù)學(xué)模型及其計(jì)算方法,二、南水北調(diào)工程中的泵站技術(shù)研究,東線工程 東線工程利用江蘇省江水北調(diào)工程，從江蘇省揚(yáng)州附近的長江干流引水，利用京杭大運(yùn)河以及與其平行的河道輸水，連通洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖，并作為調(diào)蓄水庫，經(jīng)泵站逐級(jí)提水進(jìn)入東平湖后，分水兩路，一路向北穿黃河后自流到天津；另一路向東經(jīng)新辟的膠東地區(qū)輸水干線接引黃濟(jì)青渠道，向膠東地區(qū)供水。 從長江至東平湖設(shè)個(gè)梯級(jí)抽水站，總揚(yáng)程。黃河以南輸水干線上設(shè)泵站30處，其中主干線上13處，分干線上17處，設(shè)計(jì)抽水能力累計(jì)共10200m3/s，裝機(jī)容量101.77萬kW，其中可利用現(xiàn)有泵站7處，設(shè)計(jì)抽水能力1100m3/s，裝機(jī)容量11.05萬kW。,南水北調(diào)東線工程泵站的特點(diǎn)是： 揚(yáng)程低(多在26m)。設(shè)計(jì)揚(yáng)程低于4m的水泵占42%，46m的占44%; 單機(jī)流量大，一般為1540m3/s，水泵葉輪直徑一般為2.34m; 運(yùn)行時(shí)間長。黃河以南泵站多年平均運(yùn)行時(shí)間約5000小時(shí)/年，枯水年份有些泵站達(dá)60008000小時(shí)/年 ; 部分泵站兼有排澇任務(wù)，泵站揚(yáng)程變化大。,研制滿足南水北調(diào)東線工程要求的新型水泵 水泵水力性能好，有較寬的揚(yáng)程適應(yīng)范圍，不僅泵段效率高，更須機(jī)組裝置效率高； 水泵結(jié)構(gòu)合理，制造工藝精良，能滿足機(jī)組持續(xù)長時(shí)間運(yùn)行、性能可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、不需經(jīng)常檢修的要求。,研究與水泵相適應(yīng)的進(jìn)、出水流道型式、斷流方式及其設(shè)備 研制供水調(diào)度控制決策支持系統(tǒng) 建立泵站優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度的數(shù)學(xué)模型及其調(diào)度方案，以保證泵站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,西線工程 從長江上游引水入黃河，是解決我國西北地區(qū)和華北部分地區(qū)干旱缺水的戰(zhàn)略性工程，供水范圍初步考慮為青海、甘肅、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古和山西六省區(qū)。 黃河與長江之間有巴顏喀拉山阻隔，黃河河床高于長江相應(yīng)河床80450m。調(diào)水工程需筑高壩壅水或用泵站提水，并開挖長隧洞穿過巴顏喀拉山。引水方式考慮自流和提水兩種。無論采取哪種引水方式，都要修建高200m左右的高壩和開挖100km以上的長隧洞。,工程初步規(guī)劃從通天河、雅礱江、大渡河三條河引水，年最大可調(diào)水量約為200億m3 。 雅礱江引水線：從雅礱江長須附近修建樞紐，自流引水到黃河支流恰給弄。樞紐壩高175m，線路全為隧洞，全長131km，調(diào)水約50億m3 ； 通天河引水線 ：在通天河同加附近建樞紐自流引水到雅礱江，再由雅礱江引水到黃河支流恰給弄。樞紐壩高302m，線路全為隧洞，全長289km，其中同加到雅礱江158km，雅礱江到黃河131km，調(diào)水100億m3。,大渡河引水線 ：在大渡河上游足木足河斜爾尕附近修建樞紐抽水到黃河支流賈曲。樞紐壩高296m，線路全長30km，其中隧洞長28.5km，調(diào)水50億m3。泵站抽水揚(yáng)程458m，年用電量71億kWh。 自流引水與泵站提水方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 泵站提水方案中，適應(yīng)高海拔、高寒環(huán)境的高揚(yáng)程、大流量、抗氣蝕性能好、效率高的新泵型研制。 適應(yīng)高寒環(huán)境的泵站建筑物形式研究。 高揚(yáng)程、長管道泵站水力過渡過程計(jì)算及水錘防護(hù)研究,三、泵站改造技術(shù),前置導(dǎo)輪軸流泵結(jié)構(gòu)和水力特性研究 前置導(dǎo)輪由螺旋形葉片和流線型輪轂組成，揚(yáng)程低、負(fù)荷輕、葉片長、葉片數(shù)量少、輪轂比小，具有較高的抗氣蝕能力。 研究內(nèi)容： 誘導(dǎo)輪中的水流流動(dòng)特性、結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能的影響