[發明專利]一種泵站用的虹吸式出水流道的設計方法

有效

• 申請號: 201710086003.5
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106934104B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 付強;張國玉;朱榮生;王秀禮;張本營;劉剛;李夢圓;陳銘
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/18;G06F111/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于涉及泵站的應用領域,特別涉及一種虹吸式出水流道的設計方法。本發明主要是為了針對泵站設計的一種虹吸式出水流道，通過控制出水流道的擴散段、出水彎管段、上升段、駝峰段、下降段、出口段等主要相關參數來降低出水流道的水力損失，達到提高泵站運行的穩定性、高效性、經濟性，從而能夠延長泵站的維修周期。此外，還可以將其與現代化設備相結合，使參數化設計成為可能。

技術領域

本發明屬于涉及泵站的應用領域,特別涉及一種虹吸式出水流道的設計方法。

背景技術

通常來說，大型泵站都是采用立式泵，因此，從水泵導葉出口到出水池之間的過流通道，即出水流道對其就是必不可少的。一般出水流道的形式可分為虹吸式、直管式、雙向出水式、屈膝式、貓背式等。

虹吸現象是指：如果將一根彎管充滿水，然后把兩個不同的水位連接起來，水流將會從高水位自動流向低水位。虹吸式出水流道就是一種利用虹吸原理的彎曲形出水流道，因為它可以跨過堤岸，對堤岸的安全性沒有任何影響，同時其斷流方式簡單可靠，因此，虹吸式出水流道是大型泵站最常用的出水流道之一。

常見的虹吸式出水流道由擴散段、出水彎管段、上升段、駝峰段、下降段、出口段等部分構成。當泵站正常運行時，虹吸式出水流道的駝峰為負壓；當泵站停止運行時，只需將駝峰頂部的真空破壞閥打開，空氣就會進入流道內，虹吸作用就會中斷，從而可以防止流道內的水倒流以及水泵倒轉。此外，虹吸式出水流道可以適應水位的變化，避免不必要的能量損失。

申請號為201410777674.2的中國發明專利中公開了一種水力性能優異的虹吸式出水流道及其應用方法，它通過優化主要幾何參數來降低出水流道的水力損失，這對于泵站運行的穩定性、高效性、經濟性具有重要意義。然而，其并沒有給出相對完善的設計公式，這對泵站的建設帶來諸多不便。專利號為201420795367.2的中國專利中公開了一種水力性能優異的虹吸式出水流道，其也僅僅給出了設計方法，從一定程度上降低了出水流道的水力損失，但是它也沒有系統完善的設計公式。

發明內容

針對以上所述存在的不足之處，本發明人發明了一種泵站用的虹吸式出水流道的設計方法，大大降低了虹吸式出水流道的水力損失。不僅給出了其主要幾何參數的具體設計公式，而且可以將其與計算機相結合，可以對虹吸式出水流道進行參數化設計。通過控制出水流道的擴散段、出水彎管段、上升段、駝峰段、下降段、出口段等主要相關參數來降低出水流道的水力損失，達到提高泵站運行的穩定性、高效性、經濟性，從而能夠延長泵站的維修周期。此外，還可以將其與現代化設備相結合，使參數化設計成為可能。

通過上述計算方法確定虹吸式出水流道的主要幾何參數，包括：虹吸式出水流道出水彎管段的出口直徑D、虹吸式出水流道擴散段的高度L₁、虹吸式出水流道出水彎管段的曲率半徑R₁、虹吸式出水流道出水彎管段的彎曲角α₁、虹吸式出水流道上升段的上升角α、虹吸式出水流道上升段的長度L₂、虹吸式出水流道上升段的平面擴散角Φ、虹吸式出水流道駝峰的彎曲角α₂、虹吸式出水流道駝峰的斷面寬度B、虹吸式出水流道駝峰的斷面高度h、虹吸式出水流道駝峰的曲率半徑R₂、虹吸式出水流道下降段以及出口段的斷面高度h_i、虹吸式出水流道下降段以及出口段的斷面過渡圓半徑r_i、虹吸式出水流道下降段的下傾角β、虹吸式出水流道下降段的長度L₃、虹吸式出水流道出口段的彎曲角α₃、虹吸式出水流道出口段的曲率半徑R₃、葉輪中軸線至虹吸式出水流道出口的長度L，以改善流動達到提高泵站的穩定性、安全性、高效性。

為實現上述目的所采用的技術方案是：