南水北调东线工程某贯流泵组选型上的一些技术建议

5台运行加1台备用的泵组台数选择方案是合适的,该方案的水泵叶轮直径小于4.5m,单机流量64m3/s。虽然目前低水头贯流式水轮机转轮直径已达8m,但贯流泵与贯流水轮机毕竟不同,且该泵组是全球目前拟建最大流量的泵组,从泵组的整体结构刚度和可靠性上考虑,该尺寸泵组的制造和可靠运行均在经验范围内,选择小于4.5m叶轮的泵组更有利于提高泵组的运行稳定性和结构安全性。

釆用叶轮定桨和变频调速方案是合理的,采用定桨方案有利于简化结构,降低造价,同时消除了转桨漏油污染水质和环境的风险,而全功率变频调速方案弥补了定桨叶轮的不足,满足了泵组在扬程变化时对流量的要求,并大大改善了叶轮在不同扬程下的运行状况。

从水力学方面看,灯泡前置还是后置可通过CFD分析确定,看看哪种布置型式下整个流道的水力损失更小,泵的效率更高。理论上讲,灯泡前置泵的效率更高。

从结构布置方面看,如果采用灯泡后置,国内已投运的灯泡水轮机结构较为成熟、经验丰富,结构也相对简单。如果灯泡前置,叶轮后导叶与灯泡体分开,叶轮后导叶将布置在薄壁管内。

根据已有竖井贯流式水轮发电机组的运行经验,不推荐在如此尺寸的泵组上釆用竖井贯流方案。

无论采取灯泡体前置还是后置,轴承均布置在灯泡体内,整个轴系的动态稳定性均在已有经验范围内,设计上不存在难度。

按惯常做法,这种定制的泵组,将以新的CFD分析、水力设计优化和模型试验为手段研发新的叶轮和流道,不会采用以前的水力模型。

尽快开展此泵站大型贯流泵的水力设计、CFD分析、模型试验等水力研发工作,水力研发不仅要优化叶轮和流道的细部设计,也要对灯泡前后置、流道最大外圆尺寸、流道总长等几何参数进行比选优化,以求获得技术经济性最佳的水力通道。

选择中立试验台进行同台对比试验,择优选择性能最好的水泵水力设计。