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贯流泵模型装置能量特性试验研究

严继松，张占
河海大学水利水电工程学院，江苏南京（210098）
E-mail：[e-mail]
摘要：结合上海某泵站，对贯流泵进行了能量特性试验研究，绘出模型和原型综合特性曲
线，并比较进水流道修改前后的效率曲线，结果表明流道的形式对泵的效率影响较大，合理
的流道能有效的提高水泵的工作效率。
关键词：贯流泵，能量特性，模型装置

1.概述
本文结合上海某泵闸工程，对贯流泵进行了能量特性试验研究，该泵站安装三台单机设
计流量为20m3/s的贯流泵，节制闸口门净宽20m，闸内控制高水位3.75m，水泵的转轮直径
为2.42m，转速为148rpm，流量为20m3/s，设计扬程为2.08m。本试验测量了模型转轮分别
在-4°、-2°、0°、+2°、+4°五个不同叶片安装角下的水泵性能，确定水泵的扬程、轴功率、效
率与流量之间的关系，绘出了水泵模型和原型综合特性曲线，并在原先模型的基础上对进口
流道加以改进（加隔墩），且针对叶片安装角在0°时，比较进口流道改进前（无隔墩）和进口
流道改进后（有隔墩）的效率变化，最终选出较好的模型试验装置。模型进口流道改进前后
示意图见图1：

（a）进口流道改进前（无隔墩）（b）进口流道改进后（有隔墩）
图1模型进口流道改进前后示意图

2.试验台与主要参数测量
2.1试验台

试验台按照SL140-97《水泵模型验收试验规程》进行设计与建造，试验综合误差e≤0.5%，
为立式封闭循环系统，总容量为50m3，主要设备由尾水箱、压力水箱、电磁流量计、供水泵
（或辅助泵）、电动闸阀、手动蝶阀、Φ500管道等组成[1]。试验台主要参数如下：扬程H=-5～
20m；流量Q=0～1m3/s；转矩M=0～1000N•M；转速n=0～2000r/min。试验台系统布置如图
2所示：

-1-
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图2试验台循环管路系统横剖面图

2.2主要参数测量

2.2.1装置扬程H

取水泵进水管进口处位于尾水箱2-2断面，出水管出口处位于压力箱1-1断面（见图2），
[2]
由伯努利方程知，水泵的装置扬程为：

22
⎛⎞⎛⎞pv11pv22
H=++−++⎜⎟⎜⎟zz12（1）
⎝⎠⎝⎠ρρgg22gg

因为1-1断面和2-2断面比较大，所以vv12≈≈0，当使用差压传感器时，z1=z2，则
水泵的装置扬程分别为：
p−pp−p
H=12H=21（2）
正向ρg反向ρg
试验台选用中日合资重庆横河川仪有限公司生产的差压传感器，型号为：EJA110A，精
度为±0.075%。

2.2.2流量Q
选用中德合资上海光华爱尔美特仪器有限公司生产的电磁流量计，型号为：
RFM4110-500，精度为±0.2%。

2.2.3扭矩M与转速n测量

选用湖南长沙湘仪动力测试仪器有限公司生产的扭矩仪，型号为：JCZ-1000n.m，精度分
别为转速±0.1%，扭矩±0.2%。

2.3试验方法

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模型泵装在尾水箱和压力箱之间（见图2），通过控制试验台中各阀们的开关来控制经过
[3]
模型泵水流的方向，模型试验转速按等扬程相似准则由下式来计算：

nDPP
nM=（3）
DM
ρgQH
模型泵装置效率：η=×100%（4）
NN−0
3
式中：Q——模型泵流量（m/s），H——模型泵装置扬程（mH2O）
nM
N——模型泵输入轴功率N=（W），其中M为泵轴扭矩(N•m)
9.55

N0——空载功率(W)

3.试验结果与分析
3.1能量试验结果与分析

本试验测量了在叶片角度为-4°、-2°、0°、+2°、+4°时的模型能量试验，绘出了水泵模型
和原型综合特性曲线（见图3和图4）：

4.0

3.55860
65
3.0
68

2.571
扬
程
(m)2.0
71
68
1.5
65

6058
1.0
50
40
0.5
-4-20+2+4
0
130150170190210230250270290310330350370390410流量（L/s）

图3模型综合特性曲线

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4

65
70
3
72
75
扬
程2
(m)75
70
65
150
40

-4-20+2+4
0
流量(m/s)3
10152025
图4原型综合特性曲线

由图3和图4可知，模型装置最高效率为72.74％，对应的叶片转角ϕ为-4o，对应的扬程
为H=2.31m，流量为0.2628m3/s，相应的原型效率为77.39%，流量为17.09m3/s；在设计