探索關(guān)于電站循環(huán)水泵進(jìn)水流道水力特性及整流優(yōu)化

徐文吉 劉艷鵬

摘要：在電站當(dāng)中，循環(huán)水泵進(jìn)水條件的變化會對于循環(huán)水泵的運(yùn)行效率以及振動(dòng)情況帶來直接的影響。循環(huán)水泵通常會被設(shè)置在電站、熱源或冷源等處。循環(huán)水泵設(shè)置于熱力站（熱力中心）、熱源或冷源等處。循環(huán)水泵的工作時(shí)制并非是將水調(diào)到更高處，而是使水在系統(tǒng)內(nèi)周而復(fù)始地循環(huán)，克服環(huán)路的阻力損失，與建筑物的高度無直接關(guān)系，因此我們叫它循環(huán)水泵。本文就針對電站循環(huán)水泵進(jìn)水流道水力特性進(jìn)行了簡要的探討分析，并對其優(yōu)化改造方案進(jìn)行研究，通過研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)水流的到斜坡坡度較大時(shí)，水流的擴(kuò)散和分布會受到阻礙，此時(shí)水流流動(dòng)的速度較快，在斜坡的底部和進(jìn)水渠處會因水流的流速而產(chǎn)生漩渦，泵吸水喇叭口截面水流存在不對稱的情況，從而引發(fā)偏流，泵進(jìn)水情況也會因此而受到影響。如果可以采取科學(xué)合理的整流措施，既可促進(jìn)水流循環(huán)，使水流的流速變得更為均勻，從而實(shí)現(xiàn)對于泵進(jìn)水條件的改善。

關(guān)鍵詞：電站;循環(huán)水泵;進(jìn)水流道;水力特性;整流優(yōu)化

一、引言

火電廠循環(huán)水流道通常由三大部分組成，分別為引水段、前池以及進(jìn)水池，之所以要構(gòu)建循環(huán)水流通道，最主要的作用就是為了實(shí)現(xiàn)冷卻塔與泵房兩大部分的連接，從而充分改善水流的流態(tài)，營造更為優(yōu)質(zhì)的進(jìn)水條件。流道內(nèi)的水流受到進(jìn)水條件的影響，如果長期存在漩渦、回流等不良情況，流道的水流也會因此而受到干擾，呈現(xiàn)出水流不均勻的現(xiàn)象，長此以往，還會干擾循環(huán)水泵的運(yùn)行效率。不僅如此，一旦出現(xiàn)了震動(dòng)和輕微的腐蝕現(xiàn)象，對于循環(huán)水泵所帶來的惡性影響是十分嚴(yán)重的。對于循環(huán)水流到水力性能以及內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，我們通常會采取數(shù)值模擬以及物理模型試驗(yàn)兩類方法。早在很久以前，在我國就已經(jīng)有學(xué)者針對此類問題進(jìn)行了深入的研究，并提出了合理的完善方法。但是值得注意的是，物理模型實(shí)驗(yàn)法雖具備著一定的優(yōu)勢性，但卻容易受到縮尺效應(yīng)的干擾，因而相對來說數(shù)值模擬法更適合被應(yīng)用于此類研究當(dāng)中。

二、循環(huán)水流道的流場分析

循環(huán)水流道的特征截面通常需要依據(jù)整體的流道水力特性及流態(tài)進(jìn)行設(shè)置。一般來說，當(dāng)將水流引入道流道之內(nèi)以后，無論是在斜坡腳處，還是擴(kuò)散角處，水流的流通路徑都會有所擴(kuò)大，水流流速最高的部分在水面表層，水面底層的就去與水面表層存在著一定的差異。當(dāng)水流涌入斜坡段之后，如果存在擴(kuò)散不均勻的現(xiàn)象，就會產(chǎn)生較大的漩渦。泵體的中心截面水流方向會出現(xiàn)混亂，此時(shí)泵進(jìn)水的條件較差。不僅如此，泵體周邊的水流也會失去秩序，各個(gè)方位的流速均有不同，泵體周邊存在著較為明顯的漩渦，對比來看，流道內(nèi)測所出現(xiàn)漩渦的更為突出。當(dāng)喇叭口截面的水流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時(shí)，水流偏流嚴(yán)重，會對于喇叭口處的進(jìn)水情況造成影響。由此可見，在循環(huán)水流道之內(nèi)，當(dāng)水泵周邊出現(xiàn)漩渦時(shí)，對于進(jìn)水口以及流場產(chǎn)生連帶影響，造成泵體震動(dòng)，甚至?xí)绊懙剿玫氖褂眯省?/p>

三、喇叭口周圍的流場分析

之所以需要在水泵的出水口處安裝喇叭口，最主要的目的就是為了實(shí)現(xiàn)與出水管之間的連接。很多時(shí)候，為了有效減小水泵出水管所產(chǎn)生的水頭損失，所選取的出水管管徑通常要較水泵出的水口口徑更大一些。這時(shí)，喇叭口也就發(fā)揮了作用。通過在水泵的出水口部分安裝上喇叭口，然后再使其與管道連接，就相當(dāng)于起到了水流漸變過渡運(yùn)用，不致于產(chǎn)生較大的水頭損失。通過觀察喇叭口處截面的速度變化情況，我們可以了解到流速的大小及各處的不同流速。泵進(jìn)水情況的變化通常由喇叭口周邊的流暢情況來決定，想要充分保障泵進(jìn)水的情況，就應(yīng)當(dāng)從確保流速的均勻分布、限制流速的平均水平來入手。當(dāng)喇叭口處截面出現(xiàn)異常時(shí)，同體周邊的流速會出現(xiàn)較為突出的不同。細(xì)致觀察水流速度，我們可以發(fā)現(xiàn)，流道外側(cè)的水流速度通常叫流道內(nèi)側(cè)的水流速度更高些。如果水流在前池沒有經(jīng)過充分?jǐn)U散，即使逐漸流入水池，也會存在流速不均勻的情況，就會導(dǎo)致酮體周邊的水流流速不具備均勻性特質(zhì)。如果存在水流流速較快的情況，水流對于泵體所產(chǎn)生的作用并不均勻，進(jìn)水條件會因此而受到干擾，同時(shí)也會連帶著致使泵體受到不均勻的力的影響。

四、泵體附近的流速分布

我們這里所說的泵體附近包括泵體四周的每一個(gè)方位。在喇叭口截面周圍，一側(cè)的水流速度通常會大于對面一側(cè)，兩側(cè)受力存在明顯的差異，就會導(dǎo)致水流情況受到影響。在喇叭口截面以上的一部分去當(dāng)中，同樣會存在泵體一側(cè)的水流速度遠(yuǎn)高于另一側(cè)的情況，但其他方位的水流速度不會存在明顯的差異，因而另外兩個(gè)方位的受力情況大致均勻。在水下不同區(qū)域的泵體，與喇叭口附近截面相同，同樣是一側(cè)的受力情況高于另一側(cè)，久而久之就會造成水流不平衡?？傮w來看，問題周邊流速分布不均勻的情況即便是在不同區(qū)域也普遍存在，泵體因而難以獲得均勻的受力情況，在具體運(yùn)行時(shí)，就會隨之而出現(xiàn)振動(dòng)情況。

五、整流優(yōu)化的應(yīng)對措施分析

在應(yīng)對運(yùn)行振動(dòng)問題時(shí)，通常會在循環(huán)水流道前的斜坡處運(yùn)用整流優(yōu)化措施。采取此那措施，即便難以完全消除沖擊波對于循環(huán)水流道造成的干擾，也可以有效削弱對于流態(tài)以及流速等方面所產(chǎn)生的不良影響。也就是說，通過科學(xué)合理的采取整流措施，可以達(dá)到削弱甚至是消除循環(huán)水流到平面旋流并且使流速的分布變得更加均勻，真正的發(fā)揮了整流的作用。具體來說，我們可以在流道的斜坡部分上方增設(shè)適宜大小的壓水板，并設(shè)置相應(yīng)的均流板和導(dǎo)流敦。值得注意的是，均流板和導(dǎo)流墩分別設(shè)置在前池的入口處以及末尾處。

在運(yùn)用了整流優(yōu)化措施之后，泵體的進(jìn)水情況明顯獲得了優(yōu)化，水流的流速變得越來越均勻，水流的方向得到了校正，喇叭口區(qū)域的流態(tài)得到了控制，回流問題和漩渦問題得到了解決。細(xì)致觀察泵體周邊水流的流速情況，我們可以發(fā)現(xiàn)在運(yùn)用的整流優(yōu)化措施之后，我們前面所提到的泵體對應(yīng)兩側(cè)流速的不均勻性得到了明顯的改觀，流速之間所存在的差異逐步減少，問題兩側(cè)的受力情況也越來越對稱，水流流速幾乎相同，泵體的受力情況基本處于平衡狀態(tài)?？傮w來看，整流優(yōu)化措施發(fā)揮了極為突出的作用，對于泵體周圍的速度起到了改善作用，泵體的受力情況也逐步趨于平衡狀態(tài)，進(jìn)水條件也得到了完善。

六、總結(jié)

綜上所述，電站循環(huán)水泵進(jìn)水流道水力特性情況決定著整體系統(tǒng)的運(yùn)行情況。但通常情況下，循環(huán)水泵進(jìn)水流道的水力情況都會存在著一些問題，當(dāng)循環(huán)水流道口擴(kuò)散角和斜坡的坡度較大時(shí)，水流在流入斜坡段之后，由于未能得到均勻的擴(kuò)散，其流速受到限制，表層流速較快，而下層流速卻難以得到提升，因而時(shí)常會出現(xiàn)漩渦情況。加之喇叭口兩側(cè)的水流情況也存在較大的差異，長此以往，偏流情況越來越突出，泵進(jìn)水的條件也就自然難以得到保障。為解決此類問題，我們提出了一種整流優(yōu)化策略，科學(xué)合理地采取此類腫瘤措施，可以削弱甚至是消除循環(huán)水流到運(yùn)行過程中所存在的不良情況，能夠促進(jìn)水流的均勻分布，實(shí)現(xiàn)對于循環(huán)水泵進(jìn)水情況的優(yōu)化與改善，值得推廣應(yīng)用。

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