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          南水北調工程大流量泵站高性能泵裝置關鍵技術集成及推廣應用
          發布時間:  作者:國科處  來源:國科處  責任編輯:趙雅梅  瀏覽次數:

          主要完成單位:揚州大學

                                  南水北調東線江蘇水源有限責任公司

                                  水利部水利水電規劃設計總院

                                  江蘇大學

                                  江蘇省水利勘測設計研究院有限公司

                                  中水淮河規劃設計研究有限公司

                                  江蘇航天水力設備有限公司

          主要完成人員:陸偉剛、陸林廣、劉  軍、伍  杰、李彥軍、徐  磊、

                                  施  偉、張仁田、謝偉東、秦鐘建、黃從兵

          獲 獎 等 級 :2019年江蘇省科學技術獎一等獎

           

                 內 容 簡 介 :

          大流量泵站廣泛應用于我國經濟發達的平原地區,在水資源調配、抗洪排澇、水生態改善、農業排灌等涉及國家水安全的重要領域發揮著日益突出的作用。南水北調是緩解我國北方地區水資源短缺的戰略性工程,也是世界規模最大的梯級泵站工程。

          大流量泵站存在以下重大問題:泵站水力系統設計不當,導致出現脫流、旋渦、渦帶等有害流態,引發水泵機組強烈振動;泵裝置水力設計與泵房水工設計、結構設計各自為政;進、出水流道三維型體水力設計方法落后、泵裝置效率低;進、出水流道三維型體的施工偏差大;泵裝置關鍵技術的研究及應用缺乏系統性。

          針對大流量泵站建設的各個關鍵性技術環節,歷經16年的科學研究、技術開發和工程實踐,集成研發了具有自主知識產權的大流量泵站創新技術體系,實現了高性能泵裝置關鍵技術的重大突破。本項目獲授權發明專利33件、軟件著作權3件,出版專著1部、發表論文121篇,主要研究成果被國家和行業標準采納。研究成果在南水北調工程中得到全面應用,并推廣應用于全國各地的大流量泵站。

          成果的先進性及創新點:

          據水利部選定的檢測機構對應用本成果的22座泵站的檢測結果,泵裝置效率平均達到80.2%,與20世紀末我國大流量泵站總體水平相比,平均提高8個百分點。據國內外查新結果,所研發的前置豎井式貫流泵裝置、立式軸流泵裝置、導葉式混流泵裝置和斜式軸伸泵裝置等4種主要型式大流量泵裝置的效率均達到國內外最高。由水利部組織的鑒定認為本項目的設計方法和工程應用成果達到國際領先水平。

          1.對南北水調工程大流量泵站高性能泵裝置關鍵技術進行了集成研發,創建了以泵裝置水力設計與泵房水工設計協同優化為核心的涵蓋泵裝置設計、流道施工和泵站現場測試評價的大流量泵站高性能泵裝置成套關鍵技術,并將其推廣應用于全國的大流量泵站。

          2.提出高性能大流量泵站跨專業協同優化設計的新理念,以泵站安全穩定和高效運行為總體目標,創建了高性能大流量泵站協同優化設計方法,解決了泵裝置水力設計與泵房水工設計、結構設計之間跨專業協同優化問題,最大限度地實現了泵站運行的穩定性、可靠性和高效性。

          3.創建了基于CFD的進、出水流道三維優化設計理論及方法,發明了水力性能優異的大流量泵站系列化進、出水流道,大幅提高了泵裝置的能量性能和空化性能。

          4.揭示了大流量泵裝置性能曲線與水泵性能曲線的高效區、馬鞍形區之間的關系,創建了基于nD值調整與水泵模型優選相結合的大流量泵裝置水泵選型新方法,為保證泵裝置避開非穩定工況區并盡可能位于高效區運行創造了必要條件。

          經濟和社會效益:

          成果目前已推廣應用于全國102座大流量泵站,其中10座泵站獲中國水利工程最高獎、8座泵站獲全國優秀水利水電工程勘測設計最高獎;與20世紀末我國大流量泵站總體水平相比,泵裝置效率平均提高8個百分點,預計每年可節電2億多度。研究成果在低揚程大流量泵站的建設中具有廣闊的應用前景。研究成果的大范圍推廣應用取得了特別顯著的經濟、社會和生態效益,為我國從泵站大國邁向泵站強國作出了重要貢獻。




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