[发明专利]一种消除闸站一字形布置条件下泵站进水口吸气涡的方法

说明书

技术领域

本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种消除节制闸与泵站一字形布置条件下泵站进水口吸气涡的方法。

背景技术

由泵站和节制闸组成的泵站枢纽广泛应用于我国平原地区，其节制闸主要用于汛期将上游的大量洪水下泄，其泵站则用于干旱季节将下游的水抽至上游灌溉。闸、站一字形布置是泵站枢纽的布置方式之一，其特点是节制闸中心线与河道中心线一致，泵站位于节制闸的一侧，与节制闸呈“一”字形并排布置，泵站的引河与所述河道斜交。这种布置方式的优点是占地少、投资省、运行效率高，缺点是泵站进水口的流态易受引河来流中横向流速的影响。对于闸、站一字形布置的方式，泵站中心线与引河中心线之间的夹角β愈小，所需的工程量愈大，但愈不易受来流中横向流速的影响。为了不过多地增加工程量，β不宜过小，一般取β＝(8～12)°。在闸、站一字形布置的条件下，泵站运行时进水口的流态或多或少会受到引河来流中横向流速的影响，可能产生可将大量空气带入水泵的吸气涡，导致水泵机组产生强烈振动，威胁到泵站的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供了一种消除闸、站一字形布置条件下泵站进水口吸气涡的方法。本发明的特征是：利用泵站进水侧的清污机桥桥墩遏制泵站进水口由横向流速引发的大回旋流动，从而达到消除泵站进水口吸气涡的目的；清污机桥桥墩相对于泵站进水口的合适位置和桥墩尺寸采用三维湍流流动数值模拟方法进行研究确定，并采用模型试验的方法对数值模拟研究结果进行验证；为实现消除泵站进水口吸气涡的目的，所述清污机桥布置在距泵站进水流道进口断面4D₀(D₀为水泵叶轮直径)处，其桥孔数为所述泵站水泵机组台数的2倍，其桥墩数为所述泵站水泵机组台数的2倍减1；奇数号桥墩的中心线与相应水泵机组中心线在平面方向上对齐，偶数号桥墩的中心线与相应进水流道隔墩的中心线在平面方向上对齐；在所述节制闸与所述泵站之间设置隔墙；所述清污机桥桥墩的位置、长度及宽度和隔墙长度等尺寸可在一定范围内进行调整；所述清污机桥桥墩的布置位置及尺寸和隔墙尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示，将这些相对值乘以水泵叶轮直径D₀即可得到应用本发明的实际尺寸。水工模型试验和工程实践结果表明，本发明可有效消除闸、站一字形布置条件下泵站进水口的吸气涡，对于保证泵站安全和稳定运行具有重要意义。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

1.对于闸、站一字形布置的泵站枢纽，结合泵站进口拦污和清污的需要，利用泵站进水侧的清污机桥桥墩遏制泵站进水口由横向流速引发的大回旋流动，从而达到消除泵站进水口吸气涡的目的；

2.采用三维湍流流动数值模拟的方法研究所述泵站进水口的三维流态及旋涡发生情况，在所述泵站不同进水口水位、不同开机台数和不同流量组合的条件下，寻求可消除泵站进水口吸气涡的清污机桥桥墩位置及桥墩尺寸和隔墙尺寸，并采用水工模型试验的方法对研究成果进行验证；

3.所述清污机桥桥墩的布置位置及尺寸和隔墙尺寸均用以水泵叶轮直径D₀为基准的相对值表示；

4.根据数值模拟和模型试验研究结果，所述泵站枢纽可用于消除泵站进水口吸气涡的清污机桥桥墩及隔墙具有以下特征：

(1)清污机桥桥墩的尾端位于距泵站进水流道进口断面4D₀处；

(2)清污机桥的孔数为所述泵站水泵机组台数的2倍，清污机桥的桥墩数为所述泵站水泵机组台数的2倍减1；

(3)从清污机桥靠近隔墙的第1个桥墩开始对桥墩编号，奇数号桥墩的中心线与相应水泵机组中心线在平面方向上对齐，偶数号桥墩的中心线与相应进水流道隔墩的中心线在平面方向上对齐；

(4)清污机桥桥墩顺水流方向的长度为3D₀，桥墩宽度为0.376D₀，桥墩头部圆弧半径为0.188D₀，桥墩尾部圆弧半径为0.752D₀；

(5)在所述节制闸与所述泵站之间设置隔墙，隔墙超出所述清污机桥桥墩顶端的长度为2.5D₀，隔墙厚度为0.28D₀；

5.所述清污机桥桥墩尾端至泵站进水流道进口断面的距离、桥墩长度及宽度和隔墙长度等尺寸可在一定范围内进行调整，以适应不同泵站枢纽的实际情况；

6.将所述清污机桥桥墩的布置位置及尺寸和隔墙尺寸的相对值乘以水泵叶轮直径D₀即可得到应用本发明的实际尺寸，单位为m；