[發(fā)明專利]一種應(yīng)急防洪水泵及高速抗汽蝕葉輪的設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310551282.3
• 申請日: 2023-05-17
• 公開（公告）號: CN116428197A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司喬瑞;賀嘉維;田鼎;王鵬;袁建平;居遠(yuǎn)哲
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: F04D13/06
• 分類號: F04D13/06;F04D29/18;F04D15/00;F04D15/02;F04D29/00;F04D29/70;F04D29/66;G06F30/17;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 鄭粟文

本發(fā)明提供一種應(yīng)急防洪水泵及高速抗汽蝕葉輪的設(shè)計方法，涉及抽水設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)急防洪水泵包括浮箱、防洪泵和運行工況監(jiān)測系統(tǒng)，浮箱用于承載和提供浮力；防洪泵設(shè)置于浮箱上或內(nèi)部，防洪泵用于對水體進行抽吸，防洪泵的葉輪為高速抗汽蝕葉輪，高速抗汽蝕葉輪包括同軸設(shè)置的混流部分和軸流部分，混流部分和軸流部分沿著水流動的方向布設(shè)且兩者通過過渡部光滑過渡連接；運行工況監(jiān)測系統(tǒng)用于實時監(jiān)測防洪泵運行工況并根據(jù)防洪泵的運行工況控制防洪泵始終處于高效運行區(qū)域。本發(fā)明提供的應(yīng)急防洪水泵及高速抗汽蝕葉輪的設(shè)計方法能夠?qū)崿F(xiàn)高效排水且高速抗汽蝕葉輪的抗汽蝕能力強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抽水設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)急防洪水泵及高速抗汽蝕葉輪的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

近年來隨著極端天氣增多，洪澇已成為威脅我國人民生命財產(chǎn)安全的主要自然災(zāi)害。內(nèi)澇發(fā)生后，亟需安全高效的大流量排水裝備進行作業(yè)。涵洞、地下車庫和商場、地鐵等是主要的積水點，由于作業(yè)空間狹小、地形復(fù)雜、積水量多、安全隱患大、排水高度多變，往往給應(yīng)急救援帶來困難。以往防洪泵體積大、質(zhì)量重且不易在淺水運行，排澇后還需進行大量的清污作業(yè)，救援效率低。為了解決誒上述問題，專利201811184701.X提出一種輕量化高密度永磁電機驅(qū)動泵，采用濾網(wǎng)浮圈一體式結(jié)構(gòu)，提高了防洪泵布設(shè)的便攜性，但該設(shè)備采用軸流泵排水，在高速下容易發(fā)生汽蝕，制約了該設(shè)備朝著輕量化、低功率的方向發(fā)展，汽蝕狀態(tài)下防洪泵難以正常工作，延緩了救援工作，同時，該設(shè)備采用側(cè)方位進水容易產(chǎn)生卷吸渦導(dǎo)致洪澇難以排干凈，排澇完成后后還需進行大量的清理工作。

綜上，急需提供一種高效、大流量、抗汽蝕能力強的應(yīng)急防洪水泵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)急防洪水泵及高速抗汽蝕葉輪的設(shè)計方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，高效排水且抗汽蝕能力強。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種應(yīng)急防洪水泵，包括：

浮箱，所述浮箱用于承載和提供浮力；所述浮箱相對的兩側(cè)均設(shè)置有能夠折疊的把手，所述浮箱側(cè)壁設(shè)置有與所述把手相匹配的容納槽，所述把手折疊于所述容納槽內(nèi)，所述把手伸展時垂直于所述浮箱側(cè)壁；

防洪泵，所述防洪泵設(shè)置于所述浮箱上或內(nèi)部，所述防洪泵用于對水體進行抽吸，所述防洪泵包括泵體、前導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉、高速抗汽蝕葉輪和一體化快拆接頭，所述高速抗汽蝕葉輪的表面采用仿生青蛇腹鱗微結(jié)構(gòu)，所述高速抗汽蝕葉輪包括同軸設(shè)置的混流部分和軸流部分，所述混流部分和所述軸流部分沿著水流動的方向布設(shè)且兩者通過過渡部光滑過渡連接；

所述防洪泵的電機是由轉(zhuǎn)子、定子以及永磁體組成的12槽10極的海爾貝克型永磁電機，可通過變頻調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)速；

運行工況監(jiān)測系統(tǒng)，所述運行工況監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)實時采集所述防洪泵中電機的電流信號，通過傅里葉變換實現(xiàn)電流頻譜分析，得到所述電機運行的實時轉(zhuǎn)速和所述防洪泵的實時揚程信息，所述控制系統(tǒng)通過控制所述電機的轉(zhuǎn)速以及出液口處閥門的開度調(diào)節(jié)流量和揚程，當(dāng)所述電機電流超閾值時，所述控制系統(tǒng)控制所述防洪泵緊急停機；轉(zhuǎn)速以及閥門開度變化由PID控制算法結(jié)合所述防洪泵與管路特性曲線進行控制，以最低能耗達(dá)到所需揚程或流量。

優(yōu)選的，所述防洪泵的進液口位于所述防洪泵的底部并朝下設(shè)置，所述防洪泵的出液口設(shè)置于所述防洪泵的側(cè)部。

優(yōu)選的，所述浮箱圍設(shè)于所述防洪泵的周側(cè)。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括以下三種模式：

模式一：流量需要變化，當(dāng)需要供給流量增大時，此時加大所述電機轉(zhuǎn)速，所述防洪泵揚程增加，流量增加導(dǎo)致能耗升高，為達(dá)到降低能耗的目的，增大所述閥門開度補充流量，所述閥門開度增加引起揚程下降和流量增加，下降揚程與轉(zhuǎn)速增加揚程相抵，此時所述防洪泵揚程不變，流量增加；