南水北调工程水泵模型试验关键技术问题处理
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・
ｄ・
小 番被 木
２１ 年第３ ０２ 期
南水北调工程水泵模型试验关键技术 问题处理
张弋扬 姜海峰 何成连 １ ． ２
（一 １中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津，３０２ ； 一 ０２２ ２清华大学，北京，１００ ０００）
摘要 ：本文根据在中水北 方公 司水力模型通用试验台上针对南水北调工程泵站开展的模型试验进行 了改变叶片外 缘 间隙及改变 叶片根部间隙对效率的影响、进水流道进气及水中含有可溶性气体对空化 （ 汽蚀）试验结果 的影响 、不
所示。
２ 试验 台介绍及试验方法 比较
水 力 模 型 通 用 试 验 台于 ２０ ０４年 ７月 ２ ０日通
过 了由水利部组织的技术鉴定 ，试验 台效率综合 允 许 不 确 定 度 优 于 ± ０３％ ， 随 机 不 确 定 度 在 ．
±０１ ． ％以内，综合技术指标居 国内领先水平 。其
结论 ：变转速效率试验结果 表明换算 至 同一
转 速 下 ，在 满 足 试 验 雷 诺 数 进 入 阻 力 平 方 区后 ，
试验转速对效率试验结果无影响。
２２ 空化 （ ． 汽蚀 ） 验 试
在 能量试验之前 ，水泵模型或装置模 型应在
产生 间隙 ，为此在 叶片角度为 ０度时 ，进行 了叶
２１年第３ ０２ 期
效率 （ ％）
小 番柱 采
ＨＬ ２ １一 Ｏ模型 （ － ０ ｌ １ ０度）改变叶片外缘间隙试验
・ ５・
片 根 部 间 隙封 堵 与 未 封 堵 两 种对 比测 试 ，试 验 结 果 如 图 ２所 示 。测 试 结 果 表 明 ，在 此 条 件 下 ，封
堵后最高效率提高约 １ ． ５％。 结 论 ： 由于 在 泵 站 现 场不 可 能 实 现对 叶片 根 部 间隙的封堵 ，因此模型试验时不宜封堵 叶片根 部 间隙进 行试 验。另外 ，从南水北调工程水泵模 型试 验 结 果 看 出 ，某 些 水 泵 模 型 在 高 效 率 区 比较 平 坦即高效率区宽 ，在扬程变化不大的轴流式泵 站可考虑采用 固定叶片式转轮 。 ２１ 变 转 速效率试 验 ．． ３ 以南 水北调 工程 某泵 站竖井 贯流泵 装 置模型试 验为例 。在 Ｇ 一 ０ ０ 模型转轮 一６ Ｌ ２ １－ １ １ 度安放角进
行 了试 验 转 速 为 １５ ｍｎ １ｏ ｍｎ和 １０ ４ ０ｒ ｉ、 ３０ｒ ｉ ／ ／ ２ ０ｒ ，
ａ 的效率试验 。试验水温为 ２ ｒｎ ｉ ５℃，经计算 以上 ３ 个 试 验 转 速 对 应 的 雷 诺 数 分 别 为 ７ ７ ×０、 ． ８ １６ ６ ６ ８ ｘ ０、６ ５ ｘ ０，均 满足试验规范 内规定 的 ． ３ ｌ６ ． ４ ｌ６ ８ ３ 雷诺数大于 ３ １６ ｘ ０ 的要求。试验结果如图 ３ 所示 。
试 验室在封堵叶片根部间隙的条件下进行 ；在混 流泵试验 中采用将叶片外缘 间隙调到最小条件下 进 行 ；飞 逸 （ 速） 试 验 时采 用 卸 脱 开扭 矩 仪 与 转 驱动 电动机之间联轴器 （ 不补偿机械阻力矩） 的 方法进行等。
在 南 水 北 调 工 程 等 模 型 试 验 中 ，对 此类 问题 有 针 对 性 地 进 行 了专 项试 验 研 究 并 对 试 验成 果 进
供公 正水 力 机械 检测数 据 的能力 和资质 。 本 文 根据 在 中水 北 方 公 司 水 力 模 型 通 用试 验 台上 针 对 南 水 北 调 工 程 不 同泵 站 开 展 的模 型试 验 进 行 了 以下 几 项 研究 性试 验 ，试 验 中针 对 不 同 的
试验 方 法得 出 了对 比结 果 。 ２１ 能量试 验 ．
试 验 时 ，每 个 角 度采 用 石 蜡 封 堵 叶 片 根 部 间 隙 的 方 法进行 能量试 验 ，以提 高模 型效率 。 为进 一 步 了解 叶 片 根 部 间 隙 对 水 泵 模 型 性 能 的影 响 ，以南 水北 调 工 程 某 轴 流 泵 模 型 试 验 为 例 进 行 了测 试 。在模 型叶 片角度 为 ＋４度时 根部 间 隙 很 小 ，接近 Ｏ ；而 当 叶片角 度调节 到 Ｏ度 时 ， 由于 轴 流式 转 轮 固有 的特 点 ，叶 片根 部 因调 节 转 角 而
同试验转速对效率 、空化试验结果的影响和飞逸转速试验机械阻力补偿 等项 目进行了深入研究 。
关键 词 ： 水泵 模型试 验
能量试 验 空化 （ 蚀 ） 验 汽 试
飞逸 转速试 验
南水 北调 工程
１ 引 言
在 某 些 叶片 可 调 的轴 流 泵模 型试 验 中 ，一 些
额 定工 况 点运 转 ３ ｉ ０ｍｎ以上 ，这 期 间应 检 查 泵 的 轴 承 、密 封 、噪声 和振 动情 况 。 能量 试验 在无 空化 （ 蚀）条件 下进 行 。但 在 汽 验 证 效 率及 功 率 保 证 值 时 ，应 在 与原 型 泵 安 装 高 程 相对应 的空化 （ 汽蚀）条 件下 进行 。
测 量 参 数 均 通 过 国家 级 计 量认 证 ，具 有 Байду номын сангаас社 会 提
结论 ：叶片外缘 间隙每增大 ０１ ｍ，最高效 ．ｍ 率点效率下降约 １ ％。因此模型试验时应控制叶片 外 缘 间隙在 ０１ ｍ。 ．５ｍ
２１ 叶片根 部 间隙试 验 ．． ２
一
些试 验 室 在 进 行 可 调 节 叶 片 式 轴 流 泵 模 型
行 了总结 ，谨 供参 考 。
试验测量点合理分 布在整个性 能曲线上 ，试 验从零流量开始 ，取 １ 个 以上的不 同流量点 （ ３ 含 零 流量点 ） 。
２１１ 变 叶片外 缘 间隙试验 ．．
以南水北调工程某泵 站混流泵装置模型试验 为 例 。试 验对 Ｈ 一０ １ 型在 ０度 进行 了改变 Ｌ ２ １— ０模 １ 叶片外缘间隙的能量试验 。按照间隙值 从小到大 分别进行 了 ３ 次模型效率测试 。试验结果如 图 １
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小 番被 木
２１ 年第３ ０２ 期
南水北调工程水泵模型试验关键技术 问题处理
张弋扬 姜海峰 何成连 １ ． ２
（一 １中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津，３０２ ； 一 ０２２ ２清华大学，北京，１００ ０００）
摘要 ：本文根据在中水北 方公 司水力模型通用试验台上针对南水北调工程泵站开展的模型试验进行 了改变叶片外 缘 间隙及改变 叶片根部间隙对效率的影响、进水流道进气及水中含有可溶性气体对空化 （ 汽蚀）试验结果 的影响 、不
所示。
２ 试验 台介绍及试验方法 比较
水 力 模 型 通 用 试 验 台于 ２０ ０４年 ７月 ２ ０日通
过 了由水利部组织的技术鉴定 ，试验 台效率综合 允 许 不 确 定 度 优 于 ± ０３％ ， 随 机 不 确 定 度 在 ．
±０１ ． ％以内，综合技术指标居 国内领先水平 。其
结论 ：变转速效率试验结果 表明换算 至 同一
转 速 下 ，在 满 足 试 验 雷 诺 数 进 入 阻 力 平 方 区后 ，
试验转速对效率试验结果无影响。
２２ 空化 （ ． 汽蚀 ） 验 试
在 能量试验之前 ，水泵模型或装置模 型应在
产生 间隙 ，为此在 叶片角度为 ０度时 ，进行 了叶
２１年第３ ０２ 期
效率 （ ％）
小 番柱 采
ＨＬ ２ １一 Ｏ模型 （ － ０ ｌ １ ０度）改变叶片外缘间隙试验
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片 根 部 间 隙封 堵 与 未 封 堵 两 种对 比测 试 ，试 验 结 果 如 图 ２所 示 。测 试 结 果 表 明 ，在 此 条 件 下 ，封
堵后最高效率提高约 １ ． ５％。 结 论 ： 由于 在 泵 站 现 场不 可 能 实 现对 叶片 根 部 间隙的封堵 ，因此模型试验时不宜封堵 叶片根 部 间隙进 行试 验。另外 ，从南水北调工程水泵模 型试 验 结 果 看 出 ，某 些 水 泵 模 型 在 高 效 率 区 比较 平 坦即高效率区宽 ，在扬程变化不大的轴流式泵 站可考虑采用 固定叶片式转轮 。 ２１ 变 转 速效率试 验 ．． ３ 以南 水北调 工程 某泵 站竖井 贯流泵 装 置模型试 验为例 。在 Ｇ 一 ０ ０ 模型转轮 一６ Ｌ ２ １－ １ １ 度安放角进
行 了试 验 转 速 为 １５ ｍｎ １ｏ ｍｎ和 １０ ４ ０ｒ ｉ、 ３０ｒ ｉ ／ ／ ２ ０ｒ ，
ａ 的效率试验 。试验水温为 ２ ｒｎ ｉ ５℃，经计算 以上 ３ 个 试 验 转 速 对 应 的 雷 诺 数 分 别 为 ７ ７ ×０、 ． ８ １６ ６ ６ ８ ｘ ０、６ ５ ｘ ０，均 满足试验规范 内规定 的 ． ３ ｌ６ ． ４ ｌ６ ８ ３ 雷诺数大于 ３ １６ ｘ ０ 的要求。试验结果如图 ３ 所示 。
试 验室在封堵叶片根部间隙的条件下进行 ；在混 流泵试验 中采用将叶片外缘 间隙调到最小条件下 进 行 ；飞 逸 （ 速） 试 验 时采 用 卸 脱 开扭 矩 仪 与 转 驱动 电动机之间联轴器 （ 不补偿机械阻力矩） 的 方法进行等。
在 南 水 北 调 工 程 等 模 型 试 验 中 ，对 此类 问题 有 针 对 性 地 进 行 了专 项试 验 研 究 并 对 试 验成 果 进
供公 正水 力 机械 检测数 据 的能力 和资质 。 本 文 根据 在 中水 北 方 公 司 水 力 模 型 通 用试 验 台上 针 对 南 水 北 调 工 程 不 同泵 站 开 展 的模 型试 验 进 行 了 以下 几 项 研究 性试 验 ，试 验 中针 对 不 同 的
试验 方 法得 出 了对 比结 果 。 ２１ 能量试 验 ．
试 验 时 ，每 个 角 度采 用 石 蜡 封 堵 叶 片 根 部 间 隙 的 方 法进行 能量试 验 ，以提 高模 型效率 。 为进 一 步 了解 叶 片 根 部 间 隙 对 水 泵 模 型 性 能 的影 响 ，以南 水北 调 工 程 某 轴 流 泵 模 型 试 验 为 例 进 行 了测 试 。在模 型叶 片角度 为 ＋４度时 根部 间 隙 很 小 ，接近 Ｏ ；而 当 叶片角 度调节 到 Ｏ度 时 ， 由于 轴 流式 转 轮 固有 的特 点 ，叶 片根 部 因调 节 转 角 而
同试验转速对效率 、空化试验结果的影响和飞逸转速试验机械阻力补偿 等项 目进行了深入研究 。
关键 词 ： 水泵 模型试 验
能量试 验 空化 （ 蚀 ） 验 汽 试
飞逸 转速试 验
南水 北调 工程
１ 引 言
在 某 些 叶片 可 调 的轴 流 泵模 型试 验 中 ，一 些
额 定工 况 点运 转 ３ ｉ ０ｍｎ以上 ，这 期 间应 检 查 泵 的 轴 承 、密 封 、噪声 和振 动情 况 。 能量 试验 在无 空化 （ 蚀）条件 下进 行 。但 在 汽 验 证 效 率及 功 率 保 证 值 时 ，应 在 与原 型 泵 安 装 高 程 相对应 的空化 （ 汽蚀）条 件下 进行 。
测 量 参 数 均 通 过 国家 级 计 量认 证 ，具 有 Байду номын сангаас社 会 提
结论 ：叶片外缘 间隙每增大 ０１ ｍ，最高效 ．ｍ 率点效率下降约 １ ％。因此模型试验时应控制叶片 外 缘 间隙在 ０１ ｍ。 ．５ｍ
２１ 叶片根 部 间隙试 验 ．． ２
一
些试 验 室 在 进 行 可 调 节 叶 片 式 轴 流 泵 模 型
行 了总结 ，谨 供参 考 。
试验测量点合理分 布在整个性 能曲线上 ，试 验从零流量开始 ，取 １ 个 以上的不 同流量点 （ ３ 含 零 流量点 ） 。
２１１ 变 叶片外 缘 间隙试验 ．．
以南水北调工程某泵 站混流泵装置模型试验 为 例 。试 验对 Ｈ 一０ １ 型在 ０度 进行 了改变 Ｌ ２ １— ０模 １ 叶片外缘间隙的能量试验 。按照间隙值 从小到大 分别进行 了 ３ 次模型效率测试 。试验结果如 图 １