工业循环水泵叶轮二次优化节能改造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108268742A(43)申请公布日2018.07.10(21)申请号201810131980.7(22)申请日2018.02.09(71)申请人河南新飞纪元节能科技股份有限公司地址450003河南省郑州市金水区紫荆山路8号2单元31层01号(72)发明人陈德新庞辉春戴健(74)专利代理机构郑州天阳专利事务所(普通合伙)41113代理人聂孟民(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称工业循环水泵叶轮二次优化节能改造方法(57)摘要本发明涉及工业循环水泵叶轮二次优化节能改造方法，可有效解决对工业叶轮的节能改造问题，方法是，以水泵基本理论为基础，导出水泵性能改变的基本规则，确定转轮流道可变动的种类及这些几何参数改变的规律，结合正交设计，拟定改造方案；以水泵叶轮、流道的技术参数以及泵的现实工作参数为输入层，以泵的扬程或流量及效率的目标参数为输出层，确定被改造水泵叶轮流道的几何参数；按照叶轮参数进行水力设计，绘制叶轮木模图及三维图；配合原水泵流道，对改造水泵整体进行叶轮流场仿真，并计算性能指标；考虑与吸水室、压水室、导叶和泵轴的配合进行叶轮结构改造，绘制叶轮加工图，制造和更换叶轮。本发明适应面广，改造成本低，施工周期短。CN108268742ACN108268742A权利要求书1/2页1.一种工业循环水泵叶轮二次优化节能改造方法，以工业循环水的实际要求为目标，在不改变泵体、泵轴及其它通流部件的情况下，仅通过二次优化叶轮更换二次优化后的叶轮，实现水泵节能改造，其特征在于，包括以下5个技术模块：模块1，是理论分析模块，以水泵基本理论为基础，导出水泵性能改变的基本规则，包括增扬程减流量、减扬程增流量、增扬程增流量、减扬程减流量的四种情况，确定转轮流道可变动的种类及这些几何参数改变的规律，结合正交设计，拟定合理的改造方案；模块2，是用人工智能水泵性能预测模块，采用神经网络方法，以水泵叶轮、流道的技术参数以及泵的现实工作参数为输入层，以泵的扬程或流量及效率的目标参数为输出层，预测各改造方案的性能，经比较确定被改造水泵叶轮流道新的几何参数；模块3，是水泵叶轮水力设计模块，针对泵的比转速分别采用一元理论或二元理论，按照模块2确定的叶轮参数进行水力设计，绘制叶轮木模图及三维图；模块4，是改造叶轮的计算机仿真模块，针对模块3所设计的水泵叶轮，配合原水泵流道，对改造水泵整体进行CFD方法进行叶轮流场仿真，并计算性能指标，验证模块2确定的叶轮参数是否合适，并以此为据进一步修正叶轮改造方案；模块5，是改造叶轮的结构设计模块，考虑与吸水室、压水室、导叶和泵轴的配合进行叶轮结构改造，绘制叶轮加工图，制造和更换叶轮。2.根据权利要求1所述的工业循环水泵叶轮二次优化节能改造方法，其特征在于，以工业循环水的实际要求为目标，在不改变泵体、泵轴及其它通流部件的情况下，仅通过二次优化叶轮而实现水泵节能改造，包括以下模块：模块1，理论分析模块，根据水泵现有性能指标与要求的目标指标的差别，理论分析模块以水泵基本方程式，包括扬程及流量与泵几何参数关系表达式、水泵相似理论和水泵叶轮切割定律为依据，以具体工程需要的水泵性能为目标，对叶轮改造进行理论分析，以叶轮进口直径D1、出口直径D2、叶片进口角度β1、出口角度β2、叶片包角θ、叶片数Z、叶片出口宽度b2为变量，结合具体工程需要的增扬程减流量、减扬程增流量、增扬程增流量、减扬程减流量的四种情况，确定改变转轮流道几何参数的技术方案，作为叶轮改造和参数确定的理论依据；根据流量、扬程的增、减类型及数值，进一步根据叶轮进口直径D1、出口直径D2、叶片数Z、叶片出口边宽度b2、叶片进出口角度β1、β2和包角θ的7种可变动叶轮参数对水泵某性能的影响程度，剔除影响微小的参数，筛选出几种影响较大的参数，确定i种参数增与减的组合，i形成若原则性技术方案，在此基础上，对每一种参数选出j水平级进行正交试验，构成Ln(j)正交试验的n种方案；基于不改变泵体流道只优化叶轮的水泵优化，叶轮外、部轮廓是不能变更的，可以小范围变动的参数是叶轮的进口直径D1、出口直径D2和叶片出口边宽度b2；允许较大范围改变的参数是叶片的入口角β1、出口安放角β2、叶片包角θ、叶片数目Z，共7个参数，水泵叶轮二次优化改造正交试验，根据水泵理论选择这7个试验因素中的若干个，由于二次改造参数变动的范围有限，可选择3～5参数作为参加正交试验；模块2，是用人工智能水泵性能预测模块，采用BP神经网络，即监督学习型神经网络，在监督学习中，把比转速相近的同类型水泵的叶轮流道几何参数与性能参数作为第一类学习样本，把同型号叶轮切割成系列A、B、C等水泵的几何