探索关于电站循环水泵进水流道水力特性及整流优化
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摘要：在电站当中，循环水泵进水条件的变化会对于循环水泵的运行效率以及振动情况带来直接的影响。循環水泵通常会被设置在电站、热源或冷源等处。循环水泵设置于热力站（热力中心）、热源或冷源等处。循环水泵的工作时制并非是将水调到更高处，而是使水在系统内周而复始地循环，克服环路的阻力损失，与建筑物的高度无直接关系，因此我们叫它循环水泵。本文就针对电站循环水泵进水流道水力特性进行了简要的探讨分析，并对其优化改造方案进行研究，通过研究，我们可以发现，当循环水流的到斜坡坡度较大时，水流的扩散和分布会受到阻碍，此时水流流动的速度较快，在斜坡的底部和进水渠处会因水流的流速而产生漩涡，泵吸水喇叭口截面水流存在不对称的情况，从而引发偏流，泵进水情况也会因此而受到影响。如果可以采取科学合理的整流措施，既可促进水流循环，使水流的流速变得更为均匀，从而实现对于泵进水条件的改善。
关键词：电站;循环水泵;进水流道;水力特性;整流优化
一、引言
火电厂循环水流道通常由三大部分组成，分别为引水段、前池以及进水池，之所以要构建循环水流通道，最主要的作用就是为了实现冷却塔与泵房两大部分的连接，从而充分改善水流的流态，营造更为优质的进水条件。流道内的水流受到进水条件的影响，如果长期存在漩涡、回流等不良情况，流道的水流也会因此而受到干扰，呈现出水流不均匀的现象，长此以往，还会干扰循环水泵的运行效率。不仅如此，一旦出现了震动和轻微的腐蚀现象，对于循环水泵所带来的恶性影响是十分严重的。对于循环水流到水力性能以及内部流动进行系统的研究，我们通常会采取数值模拟以及物理模型试验两类方法。早在很久以前，在我国就已经有学者针对此类问题进行了深入的研究，并提出了合理的完善方法。但是值得注意的是，物理模型实验法虽具备着一定的优势性，但却容易受到缩尺效应的干扰，因而相对来说数值模拟法更适合被应用于此类研究当中。
二、循环水流道的流场分析
循环水流道的特征截面通常需要依据整体的流道水力特性及流态进行设置。一般来说，当将水流引入道流道之内以后，无论是在斜坡脚处，还是扩散角处，水流的流通路径都会有所扩大，水流流速最高的部分在水面表层，水面底层的就去与水面表层存在着一定的差异。当水流涌入斜坡段之后，如果存在扩散不均匀的现象，就会产生较大的漩涡。泵体的中心截面水流方向会出现混乱，此时泵进水的条件较差。不仅如此，泵体周边的水流也会失去秩序，各个方位的流速均有不同，泵体周边存在着较为明显的漩涡，对比来看，流道内测所出现漩涡的更为突出。当喇叭口截面的水流出现不对称现象时，水流偏流严重，会对于喇叭口处的进水情况造成影响。由此可见，在循环水流道之内，当水泵周边出现漩涡时，对于进水口以及流场产生连带影响，造成泵体震动，甚至会影响到水泵的使用效率。
三、喇叭口周围的流场分析
之所以需要在水泵的出水口处安装喇叭口，最主要的目的就是为了实现与出水管之间的连接。很多时候，为了有效减小水泵出水管所产生的水头损失，所选取的出水管管径通常要较水泵出的水口口径更大一些。这时，喇叭口也就发挥了作用。通过在水泵的出水口部分安装上喇叭口，然后再使其与管道连接，就相当于起到了水流渐变过渡运用，不致于产生较大的水头损失。通过观察喇叭口处截面的速度变化情况，我们可以了解到流速的大小及各处的不同流速。泵进水情况的变化通常由喇叭口周边的流畅情况来决定，想要充分保障泵进水的情况，就应当从确保流速的均匀分布、限制流速的平均水平来入手。当喇叭口处截面出现异常时，同体周边的流速会出现较为突出的不同。细致观察水流速度，我们可以发现，流道外侧的水流速度通常叫流道内侧的水流速度更高些。如果水流在前池没有经过充分扩散，即使逐渐流入水池，也会存在流速不均匀的情况，就会导致酮体周边的水流流速不具备均匀性特质。如果存在水流流速较快的情况，水流对于泵体所产生的作用并不均匀，进水条件会因此而受到干扰，同时也会连带着致使泵体受到不均匀的力的影响。
四、泵体附近的流速分布
我们这里所说的泵体附近包括泵体四周的每一个方位。在喇叭口截面周围，一侧的水流速度通常会大于对面一侧，两侧受力存在明显的差异，就会导致水流情况受到影响。在喇叭口截面以上的一部分去当中，同样会存在泵体一侧的水流速度远高于另一侧的情况，但其他方位的水流速度不会存在明显的差异，因而另外两个方位的受力情况大致均匀。在水下不同区域的泵体，与喇叭口附近截面相同，同样是一侧的受力情况高于另一侧，久而久之就会造成水流不平衡。总体来看，问题周边流速分布不均匀的情况即便是在不同区域也普遍存在，泵体因而难以获得均匀的受力情况，在具体运行时，就会随之而出现振动情况。
五、整流优化的应对措施分析
在应对运行振动问题时，通常会在循环水流道前的斜坡处运用整流优化措施。采取此那措施，即便难以完全消除冲击波对于循环水流道造成的干扰，也可以有效削弱对于流态以及流速等方面所产生的不良影响。也就是说，通过科学合理的采取整流措施，可以达到削弱甚至是消除循环水流到平面旋流并且使流速的分布变得更加均匀，真正的发挥了整流的作用。具体来说，我们可以在流道的斜坡部分上方增设适宜大小的压水板，并设置相应的均流板和导流敦。值得注意的是，均流板和导流墩分别设置在前池的入口处以及末尾处。
在运用了整流优化措施之后，泵体的进水情况明显获得了优化，水流的流速变得越来越均匀，水流的方向得到了校正，喇叭口区域的流态得到了控制，回流问题和漩涡问题得到了解决。细致观察泵体周边水流的流速情况，我们可以发现在运用的整流优化措施之后，我们前面所提到的泵体对应两侧流速的不均匀性得到了明显的改观，流速之间所存在的差异逐步减少，问题两侧的受力情况也越来越对称，水流流速几乎相同，泵体的受力情况基本处于平衡状态。总体来看，整流优化措施发挥了极为突出的作用，对于泵体周围的速度起到了改善作用，泵体的受力情况也逐步趋于平衡状态，进水条件也得到了完善。
六、总结
综上所述，电站循环水泵进水流道水力特性情况决定着整体系统的运行情况。但通常情况下，循环水泵进水流道的水力情况都会存在着一些问题，当循环水流道口扩散角和斜坡的坡度较大时，水流在流入斜坡段之后，由于未能得到均匀的扩散，其流速受到限制，表层流速较快，而下层流速却难以得到提升，因而时常会出现漩涡情况。加之喇叭口两侧的水流情况也存在较大的差异，长此以往，偏流情况越来越突出，泵进水的条件也就自然难以得到保障。为解决此类问题，我们提出了一种整流优化策略，科学合理地采取此类肿瘤措施，可以削弱甚至是消除循环水流到运行过程中所存在的不良情况，能够促进水流的均匀分布，实现对于循环水泵进水情况的优化与改善，值得推广应用。
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