一种电机后置侧卧式轴伸泵装置及应用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水利工程栗站技术领域，具体涉及一种电机后置侧卧式轴伸栗装置及 应用方法，主要用于指导工程技术人员设计水力性能优异的电机后置侧卧式轴伸栗装置。
【背景技术】
[0002] 大型低扬程栗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。设计扬程在3m以下的大型低扬程栗站常用水力 性能好的灯泡式贯流栗装置。这种贯流栗装置的特点是:在流道内设置俗称"灯泡体"的密 闭金属壳体，将电机、齿轮箱、轴承及轴承座等设备布置在其中。由于布置在流道内的灯泡 体尺寸受到很大限制，导致设备布置及检修所需的空间尺寸较为紧张，同时还带来结构复 杂、电机散热条件差等缺陷。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是针对上述灯泡式贯流栗装置的缺陷，提供了一种电机后置侧卧 式轴伸栗装置及应用方法。本发明的特征是:所述电机后置侧卧式轴伸栗装置由进水流道、 轴流栗栗体和出水流道组成，电机布置在出水流道的外侧;将所述出水流道设计成沿水平 方向弯曲的弯曲形，水栗轴由栗体的导叶体出口穿出出水流道，与所述轴流栗栗体配套使 用的轴承及轴承座和卧式电机布置在出水流道的同一侧，依次与水栗轴联接;进水流道由 进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，其中进水直线段的底边下降角、长度和进口宽 度可在一定范围内进行调整；出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成，其中出水直线段 的底边上升角和长度可在一定范围内进行调整;所述进、出水流道过流面的各几何尺寸均 用以水栗叶轮直径Do为基准的相对值表示，将相对值乘以栗站拟采用的水栗叶轮直径D 0即 可得该栗站进、出水流道实际需要的尺寸。本发明将电机、齿轮箱、轴承及轴承座等设备布 置在出水流道外侧，具有结构较为简单、电机散热条件较好、机组安装检修方便、造价较低 等优点。
[0004] 为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
[0005] 1.提供的电机后置侧卧式轴伸栗装置依次由进水流道、轴流栗栗体和出水流道组 成；
[0006] 2.将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，以便栗轴由栗体导叶体出口 穿出出水流道；
[0007] 3.与所述轴流栗栗体配套使用的轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机等设备布置在 出水流道外侧的栗轴中心线的延长线上，与所述栗轴依次联接；
[0008] 4.所述进水流道由进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，其中，进水直线段 和出口圆台段的主要几何参数提供取值及调整范围，曲线过渡段提供断面尺寸数据表； [0009] 5.根据栗站扬程选用合适的高性能轴流栗，轴流栗栗体由叶轮及叶轮室和导叶体 组成；
[0010] 6.所述出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成，其中，出水直线段的主要几何 参数提供取值及调整范围，平面弯曲段提供断面尺寸数据表；
[0011] 7 .对所述进、出水流道分别进行基于CH)的优化水力设计研究，确保进、出水流道 的水力性能优异；
[0012] 8.所述进、出水流道过流面的各几何尺寸均用以水栗叶轮直径Do为基准的相对值 表示，将相对值乘以栗站拟采用的水栗叶轮直径Do即可得该栗站进、出水流道实际需要的 尺寸，单位为m;
[0013] 9.所述进水流道进水直线段的长度、进口断面宽度和底边下降角可在一定范围内 进行调整，所述出水流道出水直线段的长度和底边上升角也可在一定范围内进行调整，以 适应不同栗站的实际情况。
[0014] 本发明的目的是这样实现的：
[0015] 1.提供的电机后置侧卧式轴伸栗装置依次由进水流道、轴流栗栗体和出水流道组 成;轴流栗栗体由叶轮及叶轮室和导叶体组成；
[0016] 2.将所述出水流道设计成沿水平方向弯曲的弯曲形，以便栗轴可由栗体导叶体出 口穿出出水流道；出水流道在平面方向的弯曲可以有向右和向左(从进水流道向出水流道 的方向看，下同）两种弯曲方式；
[0017] 3.与所述轴流栗栗体配套使用的轴承及轴承座、齿轮箱和卧式电机等设备布置在 出水流道外侧的栗轴中心线的延长线上，与所述栗轴依次联接；
[0018] 4.提供的电机后置侧卧式轴伸栗装置水力性能优异，其主要水力性能指标如下：
[0019] (1)进水流道：出口断面水流速度分布均匀度Vu 2 98%，流道出口水流进入水栗叶 轮室的平均角度Θ 2 88.5°，设计流量时的水头损失Δ h < 0.08m;
[0020] (2)出水流道:设计流量时的水头损失△ h ^ 0.15m;
[00211 (3)栗装置:设计工况的栗装置效率η 2 80% ;
[0022] 5.所述进水流道由进水直线段、曲线过渡段和出口圆台段组成，进水直线段内设 有中隔墩；
[0023] 所述进水直线段位于进水流道的前部，进水直线段的作用一方面是满足栗房上部 结构布置的要求，另一方面是对从栗站前池进入进水流道的水流作初步调整;所述进水直 线段的长度Lfifel儀锻=1.212Do，底边下降角α = 5°，进口断面宽度雜細η = 2.364Do，进口断 面高度纖affia = 1.782D〇，进口顶板圆弧半径R进CiiPK = 0.8m;所述中隔墩的长度LBt= 1.212D〇，宽度改驗=0.8m，头部圆弧半径饰隞鄕=0.4m，尾部圆弧半径饰_·= 1.5m;
[0024] 曲线过渡段位于进水直线段之后，曲线过渡段的作用是引导水流平缓转向和均匀 收缩，在此过程中，曲线过渡段的断面形状采用连续变化的直边圆角形，以便所述断面形状 由矩形渐变为圆形；所述曲线过渡段的长度LaM段=2.121D0,进口断面宽度BaMaan = 2.09IDo，进口断面高度H过觸扣=1.554D〇;提供含曲线过渡段断面位置的所述电机后置侧卧 式轴伸栗装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表;断面尺寸包括曲线过渡段各断 面的立面上边线坐标(Χη，Υη)、立面下边线坐标(X 2i，Y2i)、断面高度Hwi、断面宽度Bwi和过渡 圆半径R wl，各断面编号i及数据列于表1;
[0025] 表1进水流道曲线过渡段断面尺寸数据表
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[0027] 出口圆台段位于曲线过渡段之后，出口圆台段的作用是对水流作最后的整流，以 为叶轮室进口提供均匀的流态；出口圆台段的断面形状为圆形，出口圆台段的长度Lhm= 0.394D〇，进口断面直径D隱毅扣=1.034D q，出口断面直径D0淺拙□ = 0.973D0;
[0028] 6.所述轴流栗栗体位于进水流道和出水流道之间，其叶轮室进口断面与进水流道 出口断面联接，其导叶体出口断面与出水流道进口断面联接，其作用是向水流提供能量、产 生扬程，可根据栗站扬程选用合适的高性能轴流栗；
[0029] 7 .所述出水流道由平面弯曲段和出水直线段组成；
[0030] 平面弯曲段的进口断面与轴流栗导叶体出口断面联接，平面弯曲段的作用是引导 水流有序转向和平缓扩散;平面弯曲段的断面形状为一系列连续变化的直边圆角形，以便 所述断面形状由圆形渐变为矩形;平面弯曲段的长度L弯搬=3.424D〇，进口断面直径1>弯慨8扣 =1.052D〇，出口断面高度H額馳口 = 1.853D〇，出口断面宽度拙口 = 1. 133D〇;提供含平面弯 曲段断面位置的所述电机后置侧卧式轴伸栗装置立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据 表;断面尺寸包括各断面的立面上边线坐标立面下边线坐标0'下」，^下〇、断 面高度H wj、平面左边线坐标W左左」）、平面右边线坐标W右右」）、断面宽度Bwj和过渡 圆半径Rw，各断面编号j及数据列于表2;
[0031] 表2出水流道平面弯曲段断面尺寸数据表
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[0033] 所述出水直线段位于平面弯曲段之后，出水直线段的作用是引导水流向斜上方流 动，并在此过程中继续平缓扩散，将水流动能转化为压能;所述出水直线段的长度L#_= 2.576D。，底边上升角β = 5°，出口断面高度纖拙a = 2.303D〇,出口断面宽度BtteKi纖拙口 = 1.400D〇；
[0034] 8. -种电机后置侧卧式轴伸栗装置的应用方法，包括：
[0035] (1)所述电机后置侧卧式轴伸栗装置进、出水流道各几何尺寸的相对值乘以栗站 拟采用的水栗叶轮直径Do得拟应用本发明的栗站进、出水流道的实际尺寸，单位为m;
[0036] (2)所述电机后置侧卧式轴伸栗装置进水流道进水直线段的长度= 1.212D〇,可根据进水流道上部结构布置的需要在此基础上缩短或加长，但Lfibxa锻的调整量 不大于〇.6D〇;Lma锻调整后，中隔墩长度作相应调整，其调整量与进水直线段长度的调整 量相同；
[0037] (3)所述电机后置侧卧式轴伸栗装置进水流道进水直线段的进口断面宽度 BjfeKi雜琎P = 2.364D〇，可根据水栗机组间距布置的需要在此基础上减少或加大，但Bjfexa锻扣 的调整量不大于0.15D〇;
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