水泵变角性能预测方法

摘要

本发明公开了一种水泵变角性能预测方法，属于水泵技术领域。根据水泵变角相似关系式，变角相似关系式是基于叶片角为时的试验数据计算的，此角度的试验数据是水泵性能的基准。通过变角相似关系式可以计算得到与试验性能相似的曲线，求得和后，给定不同的即可求出任意角度下的水泵性能。利用水泵变角相似关系式的计算结果对模型试验变角性能进行修正，减小因调角误差引发的性能误差，保证变角调节性能的相似关系，使得调角性能更接近真实结果，为水泵变角调节性能换算带来很大的便利，有利于提高泵站的优化运行实际效果，带来显著的经济效益。

主权项

水泵变角性能预测方法，其特征是，包括以下步骤：1）从水泵叶轮进出口速度三角形推导出变角相似关系式 Q Q a = ( tan β tan β a ) L H H a = ( tan β tan β a ) K P P a = ( tan β tan β a ) M 式中，H、Q分别是水泵叶片安放角为β时的扬程、流量；Ha、Qa为分别是水泵叶片安放角为βa时的扬程、流量；2）从水泵性能实验数据中选取设计角度0°作为计算的基准数据，再根据其他角度实验性能数据利用最小二乘法将其分别拟合成多项式Hi=fi（Qi），fi表示函数关系；3）根据步骤1）的水泵变角相似关系式和步骤2）拟合的多项式H=f（Q）, 以流量指数L和扬程指数K为决策变量，以计算结果与实验数据之间的误差平方和最小为目标函数，建立数学模型目标函数  min σ = Σ i = 1 n { f i [ Q 0 ( tan β 0 tan ( β 0 + Δβ i ) ) L ] - H 0 ( tan β 0 tan ( β 0 + Δβ i ) ) K } 2  约束条件 0.1≤L≤0.8，1≤K≤0.5，式中，σ为扬程误差平方和；β0为0°叶片安放角， H0，Q0分别是叶片安放角为β0时的扬程、流量实验数据；n为水泵变角调节实验时除0°外其他叶片角度的数量，Δβi为叶片调角的增量，fi是步骤2）建立的函数关系；4）设定流量指数L和扬程指数K的初值，依据基准数据和水泵变角相似关系式计算其余叶片角度下的流量和扬程数值Ha、Qa；5）将Qa 代入 Hi=fi（Qi）计算得到Hi 并计算Hi和Ha差值的平方和，继而代入数学模型，求得总误差平方和σ；6）给定L和K增量均为0.001，重复步骤4）和5）的计算获得不同的σ，代入数学模型，通过数值逼近求解得到最小的minσ，即为目标函数的最优解，其所对应的L|σ=σmin，K|σ=σmin值即为所求的流量指数L和扬程指数K， 并由L和K得到M=L+K；7）将步骤6）求得的流量指数和扬程指数L、K和M的具体数值代入到变角相似关系式,设定泵叶片角度调节的增量Δβ，通常可在±1°之间任取，即可预测绘制叶片角度‑4°~ +4°间任意叶片角度下的扬程‑流量、功率‑流量的数据和曲线，也可预测‑4°~+4°范围以外的水泵性能。