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大型齿联灯泡贯流泵的研制与应用

大型灯泡贯流泵机组为卧式布置,进、出水流平顺贯通,具有水流条件好、水力损失小的优点,可在泵站扬程较低的条件下获得较高的装置效率,是(特)低扬程泵站的首选泵型。南水北调东线第一期泵站工程的主要特点是调水流量大、扬程低和年运行时间长,为尽可能地减少能源消耗、获得较高的经济效益,数座低扬程泵站拟采用灯泡贯流泵。目前,国内水泵厂家及科研单位对大型灯泡贯流泵的设计、制造等方面的水平与国外先进水平相比存在一定差距,因此,选择在灯泡贯流泵设计上技术领先的日立泵制造(无锡)有限公司开展大型灯泡贯流泵的研制工作显得十分必要,对南水北调蔺家坝泵站的成功建设奠定重要基础。

课题以研究灯泡贯流泵的水力性能和结构性能为主,为确保机组高效、稳定运行,对其所涉及的关键技术和疑难问题全面进行了深入的研究,最终完成机组的设计、制造。主要包括:(1)大型灯泡贯流泵装置的结构设计:主要完成了机组的整体布置、灯泡体内的设备布置、水泵叶片调节机构的选择与布置、机组传动方式、轴承型式、主轴密封装置、灯泡体的支撑结构及其体内的散热、通风方式等方面的研究工作,使大型灯泡贯流机组具有整体布置紧凑、水力性能优良且便于机组设备的安装、检修和维护的特点;(2)大型灯泡贯流泵装置的水力优化设计:应用先进的CFD(计算流体动力学)技术与装置模型试验相结合,优化设计灯泡贯流机组过流型线、计算出不同流量情况下的水力损失值及设计工况下流道的流场分布和压力场分布情况,并通过装置模型试验进行水泵装置相关特性参数的验证;(3)完成机组的安装、调试和试运行,通过现场测试验证机组的各项性能。

成果的先进性:

1)采用了行星齿轮减速箱、机械式叶片全调节机构、1套双向球面滚子推力轴承及2套径向导轴承的轴系支撑形式、迷宫与围带相结合的主轴密封装置,保证了机组运行稳定可靠;

2)采用CFD计算出流道不同部位的水力损失值,分析出流道优化工作的关键点,将进出水流道水力损失降至最低;

3)经装置模型试验验证,蔺家坝泵站灯泡贯流泵装置在2.4m扬程下,泵装置效率达到78.3%,为国际领先。

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