[發明專利]一種用于大流量低揚程泵站的協同優化設計方法

有效

• 申請號: 201410361355.3
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104265652A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 陸林廣;陸偉剛;徐磊;王海;李亞楠
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;F04D13/02;F02B63/06
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.一種用于大流量低揚程泵站的協同優化設計方法，包括建立低揚程泵裝置水力設計和泵房及泵機組結構設計參數化數學模型，列出對泵站協同優化設計具有重要影響的水力設計變量、結構設計變量和互相關設計變量，并對其影響泵站水力性能、結構設計安全度的規律進行研究，按影響程度的大小將它們分別分為主要變量、次要變量和一般變量等3個層次；建立泵裝置水力設計數據庫和建立泵裝置的分層次優化水力設計方法、泵房及泵機組的分層次結構設計方法和安全度評價方法、泵裝置與泵房及泵機組分層次協同優化設計方法，其特征是，還包含以下步驟：

(1)建立泵裝置優化水力設計的目標函數、確定邊界條件和約束條件：

①建立泵裝置進水流道和出水流道優化水力設計的目標函數，進水流道為流道出口流速均勻度，出水流道為水頭損失系數；

②根據泵裝置中進水流道和出水流道的水流流動狀態，確定進水流道和出水流道三維湍流流動數值計算的邊界條件；

③確定泵裝置進水流道和出水流道優化水力設計的約束條件；

(2)確定泵裝置優化水力設計的初步方案：根據泵站基本設計參數、泵裝置型式和相關設計準則，參考泵裝置水力設計數據庫中的相近方案，確定泵裝置優化水力設計的初步方案；

(3)進行泵裝置的優化水力設計：

(4)進行泵房及泵機組的結構設計和安全度評價：

(5)進行互相關變量調整：在對泵房及泵機組抗振安全度指標進行分析的基礎上，根據互相關變量對泵裝置水力性能和泵房及泵機組抗振安全度的影響規律，分層次地對互相關變量進行適當調整；

(6)進行泵裝置水力設計與泵房及泵機組結構設計的協同優化：將步驟(5)調整后的互相關變量作為約束條件，返回第(3)步，反復進行第(3)、(4)、(5)步的工作，直到泵機組抗振安全度滿足要求，同時又使泵裝置水力性能達到可能的最優化；

(7)生成并輸出低揚程泵站協同優化設計成果：根據泵站協同優化設計結果，生成并輸出泵裝置優化水力設計、泵房及泵機組結構設計的有關技術圖紙和數據資料。

2.根據權利要求1所述的用于大流量低揚程泵站的協同優化設計方法，其特征在于，步驟(1)進水流道優化水力設計的目標函數為流道出口速度均勻度，其表達式為

Vu=min[Σi=1m|uti|/mu‾a]]]>

式中：u_ti和分別為進水流道出口斷面各單元的橫向速度和平均軸向流速，m為該斷面的單元數。

3.根據權利要求1所述的用于大流量低揚程泵站的協同優化設計方法，其特征在于，步驟(1)中所述出水流道水頭損失系數的表達式為

ξoc=min[gΔhocvoco2]]]>

式中：g為重力加速度，Δh_oc為出水流道水頭損失，v_oco為出水流道出口斷面平均流速。