大型低揚(yáng)程泵裝置型式的量化比選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水利工程泵站技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大型低揚(yáng)程泵裝置型式的比選方 法，主要用于大型低揚(yáng)程泵站對(duì)多種泵裝置型式進(jìn)行量化比較，為確定最合理的泵裝置型 式提供科學(xué)依據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型低揚(yáng)程泵站廣泛應(yīng)用于水資源配置、農(nóng)業(yè)排灌、水環(huán)境治理和城市排澇等許 多對(duì)我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響重大的領(lǐng)域。大型低揚(yáng)程泵站有多種各具特點(diǎn)的泵裝置型式， 如：臥式安裝的燈泡式或豎井式貫流泵裝置、與水平面成不同傾斜角度安裝的軸伸泵裝置、 立式安裝的具有不同型式進(jìn)出水流道的軸流泵裝置等；另一方面，不同的低揚(yáng)程泵站又具 有不同的條件和要求，如：泵站的重要性、進(jìn)出水池的水位、年運(yùn)行時(shí)數(shù)等，因而對(duì)泵裝置型 式的選擇需進(jìn)行多方面的考慮。泵裝置型式的合理選擇對(duì)泵站的可靠性、投資、運(yùn)行管理的 經(jīng)濟(jì)性等都有很大影響。現(xiàn)有低揚(yáng)程泵裝置型式的比選采用較為簡(jiǎn)單的定性方法，比選過(guò) 程帶有較大的主觀任意性，因此難以選出最合理的泵裝置型式，影響到泵站設(shè)計(jì)、建設(shè)和管 理水平的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述方法的缺陷，在對(duì)各種型式的低揚(yáng)程泵裝置進(jìn)行充分 研宄的基礎(chǔ)上，提供一種大型低揚(yáng)程泵裝置的量化比選方法，用于科學(xué)合理地確定大型低 揚(yáng)程泵站的泵裝置型式。
[0004] 本發(fā)明的特征是：將大型低揚(yáng)程泵裝置型式的比選問(wèn)題分解為泵裝置和泵站兩個(gè) 方面，根據(jù)8種型式低揚(yáng)程泵裝置的基本特點(diǎn)對(duì)其提出6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)；根據(jù)對(duì)低揚(yáng)程泵裝置 的多年研宄成果給出或計(jì)算所述6項(xiàng)指標(biāo)的分值；根據(jù)具體泵站的要求給出或計(jì)算與所述 6項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重；針對(duì)某一種型式的泵裝置，逐一將各指標(biāo)的分值與權(quán)重相乘計(jì)算 各指標(biāo)的加權(quán)得分，并對(duì)所述6項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)得分求和得到該型式泵裝置的加權(quán)總分；逐 一計(jì)算各種型式泵裝置的加權(quán)總分；根據(jù)計(jì)算所得加權(quán)總分的高低確定所述泵站最合理的 泵裝置型式。本發(fā)明提供的比選方法簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)，對(duì)于低揚(yáng)程泵站選擇最合理的泵裝置 型式、保證泵站建設(shè)和管理的高水平具有十分重要意義。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案：
[0006] 1.根據(jù)現(xiàn)有研宄成果，可供大型低揚(yáng)程泵站選用的泵裝置型式包括：①燈泡式貫 流泵裝置，②豎井式貫流泵裝置，③臥式立面S前軸伸泵裝置，④斜15°軸伸泵裝置，⑤斜 30°軸伸泵裝置，⑥斜45°軸伸泵裝置，⑦采用肘形進(jìn)水流道、虹吸式出水流道的立式軸流 泵裝置，⑧采用肘形進(jìn)水流道、低駝峰式出水流道的立式軸流泵裝置；
[0007] 2.根據(jù)擬應(yīng)用本發(fā)明的泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程和單泵設(shè)計(jì)流量，采用常規(guī)方法分別進(jìn)行 所述8種型式泵裝置的水泵選型；
[0008] 3.根據(jù)上述選型結(jié)果和所述泵站的水位條件，對(duì)每種型式的泵裝置方案分別進(jìn)行 站身立面圖布置；
[0009] 4.根據(jù)大型低揚(yáng)程泵裝置的基本特點(diǎn)對(duì)其提出6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)：可靠性、泵裝置空 化性能、泵裝置能量性能、單位流量投資、安裝檢修、運(yùn)行管理；
[0010] 5.根據(jù)對(duì)低揚(yáng)程泵裝置的多年研宄成果給出或計(jì)算所述6項(xiàng)指標(biāo)的分值；
[0011] 6.根據(jù)所述泵站的具體要求并結(jié)合泵裝置的水泵選型結(jié)果，給出或計(jì)算與所述6 項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重；
[0012] 7.針對(duì)某一種型式的泵裝置，逐一將各指標(biāo)的分值與權(quán)重相乘計(jì)算其加權(quán)得分， 并對(duì)所述6項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)得分求和得到該型式泵裝置的加權(quán)總分；
[0013] 8.逐一計(jì)算8種型式泵裝置的加權(quán)總分；
[0014] 9.按計(jì)算得到的加權(quán)總分將所述8種型式泵裝置由高到低進(jìn)行排序，取其最高者 為所述泵站最合理的泵裝置型式。
[0015] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0016] 1.將燈泡式貫流泵裝置、豎井式貫流泵裝置、臥式立面S前軸伸泵裝置、斜15°軸 伸泵裝置、斜30°軸伸泵裝置、斜45°軸伸泵裝置、第一立式軸流泵裝置和第二立式軸流 泵裝置依次編號(hào)為泵裝置1 (i = 1)、泵裝置2 (i = 2)、泵裝置3 (i = 3)、泵裝置4 (i = 4)、 泵裝置5 (i = 5)、泵裝置6 (i = 6)、泵裝置7 (i = 7)和泵裝置8 (i = 8)，所述第一立式軸 流泵裝置采用肘形進(jìn)水流道和虹吸式出水流道，所述第二立式軸流泵裝置采用肘形進(jìn)水流 道和低蛇峰式出水流道；
[0017] 2.將大型低揚(yáng)程泵裝置的6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)順序編號(hào)為：①可靠性（j =1)，②泵裝置 空化性能（j = 2)，③泵裝置能量性能（j = 3)，④單位流量投資（j = 4)，⑤安裝檢修（j = 5)，⑥運(yùn)行管理（j = 6);
[0018] 3.根據(jù)擬應(yīng)用本發(fā)明的泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程H(m)和單泵設(shè)計(jì)流量Q(m3/S)，采用常規(guī)方 法對(duì)所述8種型式泵裝置分別進(jìn)行水泵選型，選型內(nèi)容包括：確定與泵裝置型式相對(duì)應(yīng)的 水泵模型的型號(hào)及其葉輪直徑 Di (m)、轉(zhuǎn)速ni (r/min);
[0019] 4.根據(jù)所述選型結(jié)果和所述泵站的水位條件，對(duì)所述8種型式的泵裝置方案分別 進(jìn)行站身立面圖布置；
[0020] 5.根據(jù)所述選型結(jié)果和站身立面圖布置情況，逐一列出所述泵站采用不同型式泵 裝置時(shí)的空化性能和能量性能等有關(guān)參數(shù)（見表1);
[0021] 表1所述泵站采用不同型式泵裝置時(shí)的空化性能和能量性能有關(guān)參數(shù)
[0022]
[0023]表1 中的 BXpivDi、（NPSHc)i、（!!)〇U傳動(dòng)）和（Ah流道）i(i = 1，2，……， 8)分別為所述泵站采用第i種型式的泵裝置時(shí)的水泵模型型號(hào)、水泵轉(zhuǎn)速、水泵葉輪直徑、 水泵臨界空化余量、水泵效率、傳動(dòng)效率和設(shè)計(jì)流量時(shí)的流道水頭損失；采用直接傳動(dòng)的泵 裝置傳動(dòng)效率為1〇〇%，采用間接傳動(dòng)的泵裝置傳動(dòng)效率為97% ;流道水頭損失（A =I iQ2, I i為第i種型式的泵裝置的流道水頭損失系數(shù)（見表2);
[0024] 表2 8種型式低揚(yáng)程泵裝置的流道水頭損失系數(shù)
[0025]
[0026] 6.根據(jù)對(duì)低揚(yáng)程泵裝置的多年研宄成果，將所述8種型式泵裝置的可靠性、單位 流量投資、安裝檢修和運(yùn)行管理等4項(xiàng)指標(biāo)的分值P n、Pi4、Pi5和P i6列于表3 ;泵裝置空化 性能指標(biāo)和能量性能指標(biāo)的分值計(jì)算式為
[0027] (1)泵裝置空化性能指標(biāo)的分值
[0028]
[0029] (2)泵裝置能量性能指標(biāo)的分值
[0030]
[0031] 式中，U水s)i和U_ )i分別為第i個(gè)泵裝置的水泵效率和傳動(dòng)效率，（Ah流 it) i為第i個(gè)泵裝置的流道水頭損失，其計(jì)算式為
[0032]
[0033] 式中，I i為第i種型式泵裝置的流道水頭損失系數(shù)；
[0034] 表3 8種型式大型低揚(yáng)程泵裝置各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分值
[0035]
[0036] 7.根據(jù)所述泵站的具體條件和要求（如：可靠性、進(jìn)水池水位、出水池水位、年運(yùn) 行時(shí)數(shù)等）給出或計(jì)算與所述6項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重Wj(j = 1，2，......，6):
[0037] (1)可靠性的權(quán)重w1= 1. 0 ;
[0038] (2)泵裝置空化性能的權(quán)重w2= 0? 5 ;
[0039] (3)泵裝置能量性能的權(quán)重
[0040] 式中，T為所述泵站年平均運(yùn)行的小時(shí)數(shù)；
[0041] (4)單位流量投資的權(quán)重w4= 1-W 3;
[0042] (5)安裝檢修的權(quán)重w5= 〇? 25;
[0043] (6)運(yùn)行管理的權(quán)重w6= 0? 15 ;
[0044] 8.針對(duì)第i種型式的泵裝置，逐一將各指標(biāo)的Pij與w」相乘，并對(duì)所述6項(xiàng)指標(biāo)的 加權(quán)得分求和，計(jì)算該型式泵裝置的加權(quán)總：
[0045] 9.逐一計(jì)算所述8種型式泵裝置的加權(quán)總：
G'=l，2，……，8);
[0046] 10?將上述計(jì)算得到的8種型式泵裝置的加權(quán)總分Si(i = 1，2，……，8)按高低 排序，取其最高者為所述泵站最合理的泵裝置型式。
[0047] 與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0048] 第一，選擇最合理的泵裝置型式，對(duì)于大型低揚(yáng)程泵站的設(shè)計(jì)和建設(shè)水平具有決 定性影響，本發(fā)明可克服現(xiàn)有簡(jiǎn)單定性方法的主觀任意性，在對(duì)各種型式的低揚(yáng)程泵裝置 進(jìn)行充分細(xì)致量化比較研宄的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地確定大型低揚(yáng)程泵站的泵裝置型式，對(duì) 于設(shè)計(jì)和建設(shè)高水平的大型低揚(yáng)程泵站具有非常重要的意義。
[0049] 第二，在應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行泵裝置型式比選的過(guò)程中，根據(jù)泵站的條件及要求，對(duì)泵 裝置的可靠性、空化性能、能量性能、工程投資、安裝檢修、運(yùn)行管理等6個(gè)主要方面都進(jìn)行 了仔細(xì)考慮和量化計(jì)算