上级泵站系统水头损失的比较分析

在最佳的水泵运行配置方案的基础上，对整个金海泵站水头损失进行计算，并和另一种直角设计方案进行对比分析。

（1）几何模型

增压泵的配泵扬程为46.26m，即增压泵出口水位比进口水位高46.26m。为了方便计算，对整个金海泵站管道进行计算时，用Interface替换增压泵，Interface下端出口水位比上端水位高46.26m。整个管道系统的三维几何图如图7-19所示。

图7-19 金海泵站几何模型

图7-20 金海泵站直角方案几何模型

另一种直角设计方案的几何图如图7-20所示。

（2）网格模型

在ANSYS环境下，利用ICEM建立网格模型，金海泵站的网格模型如图7-21所示。

另一种直角设计方案的几何图如图7-22所示。

（3）边界条件

金海泵站左边6台水泵是5用1备，右边4台水泵是3用1备。左边6根水管的总流量是108万m3／d，换算成单泵流量为9630m3／h；右边4根水管的总流量是20万m3／d，换算成单泵流量为2972.2m3／h。

图7-21 金海泵站网格模型

图7-22 直角方案网格模型

两个进水管的质量流分别为9284.8kg／s、7288.6kg／s，出口静压为0。左边5个增压水泵的增压扬程为46.26m，交接面上的压力升高Δp=ρgh=452295Pa，备用水泵的面当壁面处理。右边3个增压水泵的增压扬程为25m，交接面上的压力升高Δp=ρgh=244431Pa，备用水泵的面当壁面处理。壁面粗糙度设为0.3mm，边界无滑移。

（4）结果分析(www.xing528.com)

添加了增压水泵后的金海原泵站和直角方案的管道压力分布如图7-23所示。

图7-23 金海原泵站和直角方案的管道压力分布图

金海泵站管道系统的速度矢量图如图7-24所示。

直角方案管道系统速度矢量图如图7-25所示。

图7-24 原方案速度矢量图

图7-25 直角方案速度矢量图

两种方案下的能量损失见表7-3。

表7-3 两种方案能量损失 （W）

换算成水头损失见表7-4。

表7-4 两种方案水头损失 （m）

综上所述，对于串联叠压的上级泵站：

①在寻求最佳水泵运行配置方式的研究中，方案6＿8（表7-2）的系统水头损失最小，可作为最佳的水泵运行配置方案。

②通过寻优计算，最佳转弯角度为90°，最佳母管管径为4400mm。如果母管管径过小，管径内流速很大，损失会增加，而且也不利于流态的稳定；但是如果母管管径过大，则增加了费用和空间。所以实际施工中要综合考虑这几方面的影响，合理选择最佳母管管径。