丰峰农场提水泵站设计.docx

丰峰农场提水泵站设计一、设计任务根据所提供资料完成莘庄灌溉泵站初步设计，写出设计说明书和绘制设计工程图。主要设计内容如下1. 泵站工体枢纽布置；2确定泵站设计流量；3确定泵站设计扬程；4水泵机组选型，泵轴线安装高程确定；5水泵站站址选择；6泵房设计及辅助设备选型；7进水池、前池设计，引水渠道断面设计；二、基本资料2.1建站目的丰锋农场内有一块19000亩岗田，多年来因缺水灌溉而减产。规划决定利用场内水源高家淀，兴建一座灌溉泵站提水上岗，同时进行土地平整和科学种田，全部岗田即可建成丰产田。2.2工程位置本工程经勘测确定位于岗田东侧坡脚处靠近莘庄镇北边，该处地形如图所示。计划用明渠引水至坡脚出，在岗地适当位置建出水池，以控制全部岗地灌溉。2.3水位、土质状况及其他本区种植冬小麦，兼重棉花等经济作物。灌溉用水率为每万亩0.85m3/s，干渠首控制水位217.38，最低水位217.08。高家淀水量充沛，淀中有部分水生植物，水质优良，正常水位192.3m，最高水位192.7m，最低水位191.7m。土为粘壤土，干容重12.7416.66kN/m3,湿容重17.64kN/m3,凝聚力19.6 kN/m3,土壤内摩擦角25，地基允许承载力P=215.6kN/m2。回填土凝聚力不计，内摩擦角20。灌溉季节最高气温37，最高水温25。冬季最低气温-8，冻土层厚度0.3m。高家淀底高程190.0m，淀边有南北向公路经过，路旁有10kV电源线。场内自产石料、黄砂等建筑材料可供使用。2.4站址地形图三、设计计算3.1设计流量计算已知该泵站控制的面积为1.9万亩，灌水率为0.85m3/s，则有： （3-1）3.2引水渠道设计3.2.1渠道深度的确定为了节约经济，并充分利用农场的地理环境，引水渠道采用明渠设计，渠道截面使用梯形截面，这样在通过相同流量时，能减小渠道的开挖深度，为了保证流量的安全，引水渠道的粗糙系数取为n=0.025，渠道超高0.5m，设计流量为1.65m3.s-1，要使得在水泵抽水过程中水池的水能得到尽快的补充，水利坡度设为1：4000，渠道底部宽度为2m,在保证渠道过水流量满足要求的同时，我们还得让土堤保持稳定，设其的边坡系数m=1.5m，则渠道的深度可由以下公式迭代计算： （3-2） 将以上数据带入式3-2可解得渠道的净深为：h0=1.01m,则有渠道的总体深度为： （3-3）3.2.2流速校核实际流速：不冲流速： 所以设计满足要求3.2.3渠道高程确定引水渠道首的高程：3.3扬程的设计控制为了使得在枯水期的时候也满足灌溉的要求，则进水池的自由液面高程取为191.7m，已知渠首的控制高程为217.38m，则设计扬程可由下式计算： （3-4） （3-5） 联立上面两个式子，带入数据解的需要扬程为H需=29.2752m。3.4水泵的型号选择及水泵台数的确定水泵配套3.4.1水泵的型号选择及水泵台数的确定由上面的计算可知，水泵的控制扬程为29.2752m，根据水泵的特性，本次选择的水泵型号是14SH-13A，其的扬程是31m，满足要求，流量为q=0.375m3.s-1,所需要泵的数量为: (3-6)14SH-13A的特性型号流量扬程转速轴功率必须汽蚀余量叶轮直径进口直径出口直径泵重87642125.214SH-13A1131371480135.85.33673503001120135031水泵配套有多种动力机械能作为水泵的动力驱动，考虑到在站址位置有10KV的变电通过，为了操作的便利等因素，选择电动机为水泵的驱动，因为水泵功率大于100KW，小于300KW，所以可以采用JS、JC或JR系列的异步电动机。与水泵配套的电动机所应有的输出功率由下式确定： (3-7) 其中：是电动机与水泵泵轴间的传动效率，与水泵泵轴和电机主轴间的链接有关。本次选择直接传动，则其的大小为1。 K是电机的功率备用系数，由下表决定。电动机的功率备用系数K值泵轴功率（KW）300备用系数K51.10 则： 根据电动机特性表格，最后综合考虑，选择JS117-4作为这座泵站的驱动动力机。其的各种参数如下表：JS117-4异步电动机参数型号额定功率额定电压效率转速重量JS117-418038093.8147511003.5泵站管路设计3.5.1吸水管路设计由于钢管的强度高，接口可焊接，密封性远和出水管路远胜过铸铁管，因此吸水管路（泵房内）均采用壁厚为10mm的钢管，钢管的糙率为0.012，敷设在泵房的地板上，压水管采用球墨铸铁管，管路流速的计算： （3-8）式中：q管路通过的设计流量（m3/s）,D管径（m）每台泵都是由单独的吸水管进行供水，单泵设计流量为0.375 m3/s，因为明钢管的经济流速为4-6m/s，由公式3-8经过计算D1采用300mm的管，v1=5.308 m/s。按照泵站设计规范要求，吸水管喇叭口直径D=1.25D1，所以D=375mm，则根据公式3-8计算得喇叭口的流速为v2=1.843 m/s。泵进口直径为D3=350mm，则根据公式3-8计算的水泵进口处的流速为v3=1.975 m/s，水泵出口直径为D4=300mm，有v4=5.308 m/s。吸水管路的长度取为10m，则吸水管路的沿程水头损失为： （3-9）局部水头损失，喇叭口处的=0.1，D喇叭口=0.375m,=0.64，；D进=0.35m则局部水头损失为： （3-10）3.6水泵安装高程的确定3.6.1在工作状态下的汽化压力水泵工作处的温度是37度，不是常规的温度，不能用一般方法进行汽化压力的求解，使用直线内插法，设x1=30,x2=40,x=37,y1=0.43,y2=0.75,y为37度所对应的汽化压力，由直线内插公式： （3-11）解的37度时的汽化压力为0.65。3.6.2水泵允许吸上真空高度的确定大气压力和水温的修正大气修正：水温修正：则修正后的允许吸上真空高度为： （3-12）3.6.3水泵安装高程水泵安装高程为： （3-13） 其中：进水池最低水位 则有：=191.7+0.29=191.99m3.7起重设备的选择起重设备的作用主要是用于水泵，电动机安装及维修时起吊装，所以其的起力应当是电机与水泵两者中，重量大的为标准，由本次设计选取的水泵和电机型号，可以查得他们各自的重量：水泵质量为1120KG,电动机质量为1100KG,所以起吊设备的起重力量至少为11.2KN。安装检修拟选用手动单轨小车进行。查资料选用SG-2型单轨小车为宜，另选用14.7KN的手动葫芦与之配套。3.8泵房及其内部设备布置设计3.8.1确定泵房结构型式由上面的计算可以知道，水泵泵房在大部分的时间内都在水下，根据各种泵房的适用条件，确定该泵站的泵房采用干室形泵房比较合理，即将泵房四周的墙壁与底板浇筑成一个不透水的整体，形成一个干燥的地下室，室内安装水泵、动力机械及其他设备，水泵采用双排布置，减小泵房的迎水面宽度B，初步设计剖面图如下。3.8.2泵房的尺寸计算泵房迎水面的长度确定工作的五台泵采用单排布置，各台泵的取水独立且用隔墩分开，以免在水泵工作时，水泵间产生相互影响，影响泵站的整体效率，同时尽量避免产生扰动，造成汽蚀。在两个闸墩间设置闸门，以便在对水泵进行日常的维护与检修。设闸墩的宽度为0.5m，为了使水流损失，闸墩的顶部设置为圆弧状。由14SH-13A资料可知，其的几何尺寸为1300mm1100mm1000mm，则泵房的长度根据下式可求： （3-14）其中：n进水管路根数 L0相邻两管间的距离，设计为3.2m L1边管中心至池侧壁距离，设计为1m则由公式3-14计算的长度为：泵房沿管轴方向的长度泵房沿管轴方向的长度主要由3部分构成，电箱所应该占的位置，大约为1.5m，水泵的长度，以及两边墙体厚度和出水管路的长度和，大约为2m。则L=1.5+2+1.1=4.8m3.9排水设备泵房吸水管路一侧沿壁设置排水槽，尺寸为13000mm300mm50mm，泵房底板以坡度0.1%向排水槽倾斜，水流汇集到集水井后由排水泵排除至道路雨水口，集水井尺寸为500mm500mm100mm。由于泵房较深，故采用电动排水。泵房排水流量按20-40m3.h-1考虑，排水扬程按7m计算，水头损失3m，故排水泵扬程估算为10m，综合考虑，选择IS型泵，查IS系列泵的特征，最终选择IS80-65-125B型的两台离心泵，一台工作，一台备用，配套电机为Y112M-2，排水泵性能表如下。IS80-65-125B排水泵性能表型号流量扬程转速功率电机型号功率转速效率IS80-65-125B43.414.629003Y112M-2428900.855同时由于泵房为半地下式，所以需要专门的通风设备进行冷却，选用轴流通风机进行通风换气。3.10充水设备本设计计划采用两台套水环式真空泵装置，供启动抽气充气用。真空泵机组布置于主机组间进水侧两端的空地上，不占泵房面积，基础离墙0.5，抽气管线贴地面主泵管线布置，排气口通至布置于机组旁的贮水箱3.11电缆沟室内动力用线路均暗敷于地面加盖沟槽中，以不占用泵房面积为原则。本设计电缆沟布置在泵房出水侧的主通道下，沟槽至电机间的线路用埋地钢管敷设。沟槽截面按15根电缆数设计3.12进水前池前池是引渠与进水池连接的过渡段，其设计要考虑平、立平顺扩散。平面扩散取决于扩散锥角值和底坡值的大小。本设计采用倾斜池壁，池长用下式计算：3.13进水池进水池采用矩形的形式，由于该淀是个清水池，所以采用正向进水的方式进水，同时进水管管口应该距离进水池底部预留一定的距离，距离满足下面的公式规定的值： （3-15） 其中：D为进水管喇叭口的直径 则有：四 结论本设计完成了任务书所规定的灌水规模的农场提水泵站工艺设计，为下一步的其他工种设计和施工设计做好了准备。但由于本人设计经验有限，设计时间较短，因此，本设有许多不足之处存在，需要进一步的改进。有待今后的学习和工作中不断学习，在具体实践中进一步修改完善，同过这次的设计，我感觉到自己的学习还有很多的地方不到位，在课后还得更加的努力，在本次设计中，我也学会了很多，比如资料的查找，信息的分析等以及做事的态度，我会把这次设计学会的东西应用到我今后的人生中。参考文献【1】栾鸿儒. 水泵及水泵站 中国水利水电出版设【2】王仰仁. 灌溉排水工程学 中国水利水电出版社【3】张志昌. 水利学 中国水利水电出版社【4】SH型水泵参数 /view/b93c6437b90d6c85e