姚國輝，劉 翔，曾 飛

（1.南昌市城市防洪事務(wù)中心，江西 南昌 330038；2.中鐵水利水電規(guī)劃設(shè)計集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330038）

1 概述

鵝湖泵站位于江西省萍鄉(xiāng)市萍水河樁號1+370左岸，是萍鄉(xiāng)市主城區(qū)治理內(nèi)澇的骨干排水泵站。泵站設(shè)計凈揚(yáng)程3.58m、最低凈揚(yáng)程2.28m、最高凈揚(yáng)程4.76m，設(shè)計流量60.0m3/s，排澇標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇最大1d暴雨在1d內(nèi)排至不淹重要建筑物高程。泵站采用4臺2800QGLN葉輪內(nèi)置式貫流潛水泵，配套YQSN2940-40濕定子潛水異步電機(jī)，水泵轉(zhuǎn)速為146r/min，初步設(shè)計階段水泵葉輪直徑選取為2300mm，招標(biāo)設(shè)計階段通過優(yōu)化葉輪直徑縮小至2250mm，并通過此次泵站裝置模型試驗進(jìn)行驗證。泵站由進(jìn)水系統(tǒng)、泵房和出水系統(tǒng)組成，泵房及防洪閘等主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。

2 水泵裝置模型試驗的主要內(nèi)容

鵝湖泵站是國內(nèi)外葉輪直徑最大的濕定子潛水貫流泵，根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》要求需要進(jìn)行泵站裝置模型試驗，為了優(yōu)選水泵模型，經(jīng)過比較選擇了2副南水北調(diào)同臺試驗的優(yōu)秀模型泵，首先進(jìn)行了不帶轉(zhuǎn)子環(huán)的水泵裝置性能比對試驗，根據(jù)初步試驗結(jié)果選擇性能更優(yōu)的水泵裝置進(jìn)行帶轉(zhuǎn)子環(huán)的模型試驗，該試驗是在與原型裝置幾何相似的條件下進(jìn)行，選定的2副模型分別是TJ04-ZL-02和TJ04-ZL-20模型。2017年7月，在中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司的水力模型通用試驗臺上，對上述2個泵裝置模型在不帶轉(zhuǎn)子環(huán)條件下，在-2°、0°和+2°等3個不同角度下分別進(jìn)行了能量性能、空化性能、飛逸、壓力脈動試驗，通過試驗對比分析，采用TJ04-ZL-02模型的裝置在相同角度下效率較高，但單位流量相對較小，采用J04-ZL-20模型的裝置空化性優(yōu)于TJ04-ZL-02的裝置性能，考慮到鵝湖泵站現(xiàn)場開挖條件限制，最終選定采用TJ04-ZL-20模型進(jìn)行帶轉(zhuǎn)子環(huán)的裝置試驗。根據(jù)水泵參數(shù)換算，TJ04-ZL-20水泵帶轉(zhuǎn)子環(huán)進(jìn)行-2°和-4°的裝置試驗，試驗內(nèi)容仍為能量性能、空化性能、飛逸、壓力脈動試驗。

3 試驗臺

此次鵝湖泵站模型裝置采用的試驗臺，通過了水利部2004年7月20日組織的技術(shù)鑒定，綜合效率不確定度優(yōu)于±0.3%，隨機(jī)不確定度控制在±0.1%，測量參數(shù)均通過國家級計量認(rèn)證，綜合技術(shù)指標(biāo)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。試驗臺的最大試驗揚(yáng)程60.00m，最大試驗流量1000m3/s，試驗轉(zhuǎn)速0～2000r/min，水力循環(huán)系統(tǒng)有效容積大于120m3，效率綜合誤差在±0.3%之內(nèi)。

3.1 試驗標(biāo)準(zhǔn)

試驗參照水利部SL140-2006《水泵模型及裝置模型試驗驗收規(guī)程》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[1]。由于試驗裝置軸系較長和流道的特殊性，試驗轉(zhuǎn)速選取1100r/min（運行穩(wěn)定），換算轉(zhuǎn)速為1450r/min。

試驗在無空化條件下進(jìn)行，性能曲線不少于15個測點，試驗前各測量傳感器調(diào)零，在模型泵轉(zhuǎn)速為1100r/min且在額定工況點穩(wěn)定運轉(zhuǎn)30min后進(jìn)行取值。測試在無任何人為干擾條件下連續(xù)進(jìn)行3次，每次測試時間為30s，測試效率最大值與最小值之差應(yīng)小于0.3%，否則重新測試，取3次有效測量的中間值作為最終測試結(jié)果。試驗時流量由大到小順序進(jìn)行，直至零流量結(jié)束，繪制流量揚(yáng)程Q～H、流量功率Q～P、流量效率Q～η曲線[2]。

2）空化性能試驗

在無空化情況下，進(jìn)行試驗的第1個測試點，然后抽真空并逐漸加大真空度，試驗中保持轉(zhuǎn)速恒定，再逐漸降低試驗的空化余量，在空化試驗曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折的區(qū)域應(yīng)增加試驗點，待效率下降足夠低時完成工況點測試。模型泵的工作范圍應(yīng)包含小流量點、規(guī)定流量點及大流量點,每個葉片角度均做5條空化曲線。

3.2 測量設(shè)備

1）流量測量

采用上海光華儀表有限公司生產(chǎn)的LDG-500s型分體式智能電磁流量計，其不確定度優(yōu)于±0.2%。測試時流量計水平布置，其前后直管段長度大于5倍管路直徑要求。

2）揚(yáng)程測量

采用V15712-HD1A1D7D智能差壓變送器，其測量范圍為0～15mH2O，在試驗前用DRUCK DPI832標(biāo)準(zhǔn)壓力計（標(biāo)準(zhǔn)壓力計測量不確定度為±0.05%）進(jìn)行原位率定，其不確定度優(yōu)于±0.1%。揚(yáng)程測點位于進(jìn)、出口水箱處，待系統(tǒng)充滿水后，在靜水中排空進(jìn)、出口測壓管中氣泡，并將揚(yáng)程傳感器調(diào)零，且揚(yáng)程零點儀表示值不超過±0.01kPa。

3）軸功率測量

采用JCZL2-500智能型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，其不確定度優(yōu)于±0.1%。在使用時只承受扭矩，不承受其他外力作用，安裝時采用彈性柱銷聯(lián)軸器。

時代背景下，互聯(lián)網(wǎng)上的英語學(xué)習(xí)資源無處不在，學(xué)生可通過移動裝置得到所需要的知識和信息，隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，打破了傳統(tǒng)、單一的書本信息獲取模式。在這種情況下，教師傳統(tǒng)的課堂面授和教學(xué)方法受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如果課堂上教師還是講解單詞、解釋句法及篇章已無法滿足學(xué)生的需求，更無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。大數(shù)據(jù)時代背景下，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行個性化的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘海量、有價值的語料，從而提高學(xué)生的語言應(yīng)用能力。所以，英語教學(xué)活動正在由教師為中心向?qū)W習(xí)者為中心、以書本為中心向大規(guī)模語料為中心轉(zhuǎn)變。

4 濕定子模型裝置

模型葉輪直徑300mm，4個葉片，7個導(dǎo)葉，平均葉片外緣間隙0.2mm。

5 試驗結(jié)果

5.1 能量性能

轉(zhuǎn)輪1進(jìn)行了從-2°～2°，間隔2°，共3個葉片角度的試驗；轉(zhuǎn)輪2進(jìn)行了從-2°～4°，間隔2°，共4個葉片角度的試驗。兩個轉(zhuǎn)輪均從接近零揚(yáng)程至零流量，包括小流量不穩(wěn)定馬鞍區(qū)試驗。各角度高效點參數(shù)見表1，2。

表1 轉(zhuǎn)輪1高效點參數(shù)

表2 轉(zhuǎn)輪2高效點參數(shù)

5.2 空化性能

對轉(zhuǎn)輪1、轉(zhuǎn)輪2的多個角度各進(jìn)行了5個工況點的空化性能試驗，臨界空化余量（NPSHc）試驗結(jié)果如圖1所示。試驗結(jié)果表明：裝置模型運行工況范圍內(nèi)，臨界空化余量均滿足設(shè)計要求。

圖1 臨界空化余量曲線

在空化試驗的同時還對水泵葉輪的空化氣泡進(jìn)行了觀測。

5.3 飛逸

對2號轉(zhuǎn)輪的4個葉片角度進(jìn)行飛逸轉(zhuǎn)速試驗，單位飛逸轉(zhuǎn)速曲線如圖2所示，裝置模型在葉片轉(zhuǎn)角為-2°時產(chǎn)生最大單位飛逸轉(zhuǎn)速，結(jié)果為264.973r/min。

圖2 單位飛逸轉(zhuǎn)速曲線

5.4 壓力脈動

對2號轉(zhuǎn)輪4個葉片角度的轉(zhuǎn)輪進(jìn)口、轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉之間、導(dǎo)葉出口3個測點位置進(jìn)行了壓力脈動試驗，試驗曲線如圖3所示。結(jié)果表明：壓力脈動幅值在高效區(qū)附近范圍整體偏小。

圖3 壓力脈動試驗曲線

5.5 模型帶轉(zhuǎn)子環(huán)

TJ04-ZL-20模型泵帶轉(zhuǎn)子環(huán)的裝置在葉片安放角為-4°和-2°分別進(jìn)行了能量性能、空化性能等試驗。高效點參數(shù)見表3，空化試驗曲線見圖4。

表3 帶轉(zhuǎn)子環(huán)-4°-2°高效點參數(shù)

圖4 帶轉(zhuǎn)子環(huán)臨界空化余量曲線

6 結(jié)語

鵝湖泵站業(yè)主在試驗單位組織召開了模型裝置試驗驗收，經(jīng)過現(xiàn)場對儀器率定查驗，對相關(guān)試驗的重復(fù)性檢查，表明試驗臺各項指標(biāo)符合國家規(guī)范要求，試驗臺重復(fù)性良好，試驗成果可靠，并滿足工程需要，順利通過驗收。

鵝湖泵站模型裝置試驗是國內(nèi)外首次進(jìn)行的濕定子潛水貫流泵裝置模型試驗，首先通過對兩個不同模型泵裝置的試驗結(jié)果進(jìn)行泵型優(yōu)選，再對選定的泵型進(jìn)行帶轉(zhuǎn)子環(huán)的裝置模型試驗，證明了招標(biāo)階段優(yōu)化的水泵機(jī)型方案滿足現(xiàn)場實際需要，也為工程設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。該泵站自2019年投運以來，歷經(jīng)4個汛期，因其機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便得到了業(yè)主的極大認(rèn)可，為濕定子潛水貫流泵的推廣運用具有極大地借鑒意義。