大型低扬程泵装置型式的量化比选方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及大型低扬程泵装置型式的比选方 法，主要用于大型低扬程泵站对多种泵装置型式进行量化比较，为确定最合理的泵装置型 式提供科学依据。
【背景技术】
[0002] 大型低扬程泵站广泛应用于水资源配置、农业排灌、水环境治理和城市排涝等许 多对我国社会、经济发展影响重大的领域。大型低扬程泵站有多种各具特点的泵装置型式， 如：卧式安装的灯泡式或竖井式贯流泵装置、与水平面成不同倾斜角度安装的轴伸泵装置、 立式安装的具有不同型式进出水流道的轴流泵装置等；另一方面，不同的低扬程泵站又具 有不同的条件和要求，如：泵站的重要性、进出水池的水位、年运行时数等，因而对泵装置型 式的选择需进行多方面的考虑。泵装置型式的合理选择对泵站的可靠性、投资、运行管理的 经济性等都有很大影响。现有低扬程泵装置型式的比选采用较为简单的定性方法，比选过 程带有较大的主观任意性，因此难以选出最合理的泵装置型式，影响到泵站设计、建设和管 理水平的提高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是针对上述方法的缺陷，在对各种型式的低扬程泵装置进行充分 研宄的基础上，提供一种大型低扬程泵装置的量化比选方法，用于科学合理地确定大型低 扬程泵站的泵装置型式。
[0004] 本发明的特征是：将大型低扬程泵装置型式的比选问题分解为泵装置和泵站两个 方面，根据8种型式低扬程泵装置的基本特点对其提出6项评价指标；根据对低扬程泵装置 的多年研宄成果给出或计算所述6项指标的分值；根据具体泵站的要求给出或计算与所述 6项指标相对应的权重；针对某一种型式的泵装置，逐一将各指标的分值与权重相乘计算 各指标的加权得分，并对所述6项指标的加权得分求和得到该型式泵装置的加权总分；逐 一计算各种型式泵装置的加权总分；根据计算所得加权总分的高低确定所述泵站最合理的 泵装置型式。本发明提供的比选方法简单、操作性强，对于低扬程泵站选择最合理的泵装置 型式、保证泵站建设和管理的高水平具有十分重要意义。
[0005] 为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
[0006] 1.根据现有研宄成果，可供大型低扬程泵站选用的泵装置型式包括：①灯泡式贯 流泵装置，②竖井式贯流泵装置，③卧式立面S前轴伸泵装置，④斜15°轴伸泵装置，⑤斜 30°轴伸泵装置，⑥斜45°轴伸泵装置，⑦采用肘形进水流道、虹吸式出水流道的立式轴流 泵装置，⑧采用肘形进水流道、低驼峰式出水流道的立式轴流泵装置；
[0007] 2.根据拟应用本发明的泵站的设计扬程和单泵设计流量，采用常规方法分别进行 所述8种型式泵装置的水泵选型；
[0008] 3.根据上述选型结果和所述泵站的水位条件，对每种型式的泵装置方案分别进行 站身立面图布置；
[0009] 4.根据大型低扬程泵装置的基本特点对其提出6项评价指标：可靠性、泵装置空 化性能、泵装置能量性能、单位流量投资、安装检修、运行管理；
[0010] 5.根据对低扬程泵装置的多年研宄成果给出或计算所述6项指标的分值；
[0011] 6.根据所述泵站的具体要求并结合泵装置的水泵选型结果，给出或计算与所述6 项指标相对应的权重；
[0012] 7.针对某一种型式的泵装置，逐一将各指标的分值与权重相乘计算其加权得分， 并对所述6项指标的加权得分求和得到该型式泵装置的加权总分；
[0013] 8.逐一计算8种型式泵装置的加权总分；
[0014] 9.按计算得到的加权总分将所述8种型式泵装置由高到低进行排序，取其最高者 为所述泵站最合理的泵装置型式。
[0015] 本发明的目的是这样实现的：
[0016] 1.将灯泡式贯流泵装置、竖井式贯流泵装置、卧式立面S前轴伸泵装置、斜15°轴 伸泵装置、斜30°轴伸泵装置、斜45°轴伸泵装置、第一立式轴流泵装置和第二立式轴流 泵装置依次编号为泵装置1 (i = 1)、泵装置2 (i = 2)、泵装置3 (i = 3)、泵装置4 (i = 4)、 泵装置5 (i = 5)、泵装置6 (i = 6)、泵装置7 (i = 7)和泵装置8 (i = 8)，所述第一立式轴 流泵装置采用肘形进水流道和虹吸式出水流道，所述第二立式轴流泵装置采用肘形进水流 道和低蛇峰式出水流道；
[0017] 2.将大型低扬程泵装置的6项评价指标顺序编号为：①可靠性（j =1)，②泵装置 空化性能（j = 2)，③泵装置能量性能（j = 3)，④单位流量投资（j = 4)，⑤安装检修（j = 5)，⑥运行管理（j = 6);
[0018] 3.根据拟应用本发明的泵站设计扬程H(m)和单泵设计流量Q(m3/S)，采用常规方 法对所述8种型式泵装置分别进行水泵选型，选型内容包括：确定与泵装置型式相对应的 水泵模型的型号及其叶轮直径 Di (m)、转速ni (r/min);
[0019] 4.根据所述选型结果和所述泵站的水位条件，对所述8种型式的泵装置方案分别 进行站身立面图布置；
[0020] 5.根据所述选型结果和站身立面图布置情况，逐一列出所述泵站采用不同型式泵 装置时的空化性能和能量性能等有关参数（见表1);
[0021] 表1所述泵站采用不同型式泵装置时的空化性能和能量性能有关参数
[0022]
[0023]表1 中的 BXpivDi、（NPSHc)i、（!!)〇U传动）和（Ah流道）i(i = 1，2，……， 8)分别为所述泵站采用第i种型式的泵装置时的水泵模型型号、水泵转速、水泵叶轮直径、 水泵临界空化余量、水泵效率、传动效率和设计流量时的流道水头损失；采用直接传动的泵 装置传动效率为1〇〇%，采用间接传动的泵装置传动效率为97% ;流道水头损失（A =I iQ2, I i为第i种型式的泵装置的流道水头损失系数（见表2);
[0024] 表2 8种型式低扬程泵装置的流道水头损失系数
[0025]
[0026] 6.根据对低扬程泵装置的多年研宄成果，将所述8种型式泵装置的可靠性、单位 流量投资、安装检修和运行管理等4项指标的分值P n、Pi4、Pi5和P i6列于表3 ;泵装置空化 性能指标和能量性能指标的分值计算式为
[0027] (1)泵装置空化性能指标的分值
[0028]
[0029] (2)泵装置能量性能指标的分值
[0030]
[0031] 式中，U水s)i和U_ )i分别为第i个泵装置的水泵效率和传动效率，（Ah流 it) i为第i个泵装置的流道水头损失，其计算式为
[0032]
[0033] 式中，I i为第i种型式泵装置的流道水头损失系数；
[0034] 表3 8种型式大型低扬程泵装置各项评价指标的分值
[0035]
[0036] 7.根据所述泵站的具体条件和要求（如：可靠性、进水池水位、出水池水位、年运 行时数等）给出或计算与所述6项指标相对应的权重Wj(j = 1，2，......，6):
[0037] (1)可靠性的权重w1= 1. 0 ;
[0038] (2)泵装置空化性能的权重w2= 0? 5 ;
[0039] (3)泵装置能量性能的权重
[0040] 式中，T为所述泵站年平均运行的小时数；
[0041] (4)单位流量投资的权重w4= 1-W 3;
[0042] (5)安装检修的权重w5= 〇? 25;
[0043] (6)运行管理的权重w6= 0? 15 ;
[0044] 8.针对第i种型式的泵装置，逐一将各指标的Pij与w」相乘，并对所述6项指标的 加权得分求和，计算该型式泵装置的加权总：
[0045] 9.逐一计算所述8种型式泵装置的加权总：
G'=l，2，……，8);
[0046] 10?将上述计算得到的8种型式泵装置的加权总分Si(i = 1，2，……，8)按高低 排序，取其最高者为所述泵站最合理的泵装置型式。
[0047] 与现有方法相比，本发明具有以下有益效果：
[0048] 第一，选择最合理的泵装置型式，对于大型低扬程泵站的设计和建设水平具有决 定性影响，本发明可克服现有简单定性方法的主观任意性，在对各种型式的低扬程泵装置 进行充分细致量化比较研宄的基础上，科学合理地确定大型低扬程泵站的泵装置型式，对 于设计和建设高水平的大型低扬程泵站具有非常重要的意义。
[0049] 第二，在应用本发明进行泵装置型式比选的过程中，根据泵站的条件及要求，对泵 装置的可靠性、空化性能、能量性能、工程投资、安装检修、运行管理等6个主要方面都进行 了仔细考虑和量化计算