[發明專利]一種海水淡化高壓泵過流部件匹配優化設計方法

有效

• 申請號: 201810985444.3
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109145461B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 裴吉;鄧起凡;王文杰;袁壽其;甘星城;蔣偉;曹健
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 程小芳

本發明公開了一種反滲透海水淡化高壓泵過流部件匹配優化設計方法，主要是優化葉輪、導葉和反導葉之間的幾何參數匹配。有要包括如下步驟：第一，采用拉丁方試驗設計獲得海水淡化高壓泵多方案設計，然后對泵多參數進行敏感性分析，通過逐一改變相關設計變量數值的方法來解釋優化目標受這些因素變動影響大小的規律。同時，采用響應面試驗設計方法設計多組試驗方案，并建立優化目標和設計變量間的二次項的函數，并進行二次回歸分析，從而獲得顯著影響泵性能的設計變量，去除影響性能較小的設計參數。第三，采用粒子群智能優化算法實現性能的全自動優化，經過多次迭代計算，可以在全局范圍內獲得最優過流部件參數組合，實現過流部件的性能匹配設計。

技術領域

本發明涉及到海水淡化系統領域，尤其涉及到一種反滲透海水淡化高壓泵的過流部件匹配優化設計方法。

背景技術

海水淡化是全球沿海國家解決淡水資源短缺的重要途徑。隨著海島開發、遠洋艦船、鉆井平臺等領域的快速發展，海水淡化裝置需求猛增。反滲透海水淡化裝備因其占地面積小，能量消耗少，驅動能源需求低等諸多優勢，成為最常用的海水淡化裝備。海水淡化高壓泵是反滲透海水淡化中的三大關鍵設備之一，其運行能耗占裝置總能耗的40％至80％，是影響產品水成本的主要因素。在千噸級及以上反滲透海水淡化工程中，通常采用多級離心泵。但高壓多級離心泵的核心技術被外國壟斷，且泵設備價格十分昂貴，因此大型海水淡化高壓離心泵是目前我國發展大規模反滲透海水淡化技術迫切需要攻克的關鍵裝備之一。

半經驗半理論設計方法不能滿足泵高效設計要求，特別是對于多級離心泵結構，造成過流部件水力設計不匹配、流動損失大、運行能耗高等問題。另外，目前的優化設計研究主要集中在泵設計工況下單一水力部件幾何參數的優化，過流部件性能匹配優化設計不完善，導致流動損失大，無實現高效運行。

發明內容

發明的目的在于提供一種海水淡化高壓泵的過流部件匹配優化設計方法，在數值模擬的基礎上，采用試驗設計、近似模型和優化算法相結合開展過流部件匹配優化設計，從而提高過流部件幾何參數的匹配，獲得設計工況的最優效率。

為實現上述發明目的，本發明采取的技術方案為：一種海水淡化高壓泵過流部件匹配優化設計方法，包括如下步驟：步驟一，采用拉丁方試驗設計獲得海水淡化高壓泵多方案設計，然后對泵多參數進行敏感性分析，通過逐一改變相關設計變量數值的方法來解釋優化目標受這些因素變動影響大小的規律。同時，采用響應面試驗設計方法設計多組試驗方案，并建立優化目標和設計變量間的二次項的函數，并進行二次回歸分析，從而獲得顯著影響泵性能的設計變量，去除影響性能較小的設計參數。步驟二，采用粒子群智能優化算法實現性能的全自動優化，經過多次迭代計算，可以在全局范圍內獲得最優過流部件參數組合，實現過流部件的性能匹配設計。

本發明的有益效果是：基于Matlab平臺，結合試驗設計、近似模型和優化算法開展數值模擬的過流部件的多參數匹配優化設計，通過Matlab調用數值模擬中需要的三維造型、網格劃分和數值計算軟件，實現自動化計算，達到了在較短的周期內完成對海水淡化高壓泵的過流部件的優化設計，獲得過流部件參數最佳匹配和泵效率最優的作用。

附圖說明

圖1為一種海水淡化高壓泵的過流部件匹配優化設計方法的流程圖。

圖2為基于優化算法的泵性能自動優化流程圖。

圖3為優化后的海水淡化高壓泵葉輪水力圖。

圖4為優化后的海水淡化高壓泵導葉和反導葉水力圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。