课程设计泵站设计案例

1、第一章综合说明第二章设计参数的确定第三章机组选型第四章 进出水布置及进出水建筑物设计第五章站房设计第六章出水管路设计第七章水泵工况点的校核第八章校核计算参考资料课程设计及目的和要求通过泵站工程设计，培养学生应用所学知识解决工程实际问题的能力，具体要求：1. 综合运用已学过的专业基础课，专业课的知识，完成所给定的泵站工程初步设计阶段设计任务书。通过设计进一步巩固、深化已学知识，扩大知识面，了解和初步掌握小型泵站设计的过程、任务要求及设计方法。2. 培养树立正确的设计思想。3. 训练收集、应用资料、计算分析、绘制工程设计图和编写设计说明书的能力。4. 课程设计应各自独立进行，按期完成任务，提交规定

2、的成果，不得抄袭。第一章综合说明1-1兴建缘由 徐州某县为满足向大运河补水要求，计划兴建补水泵站一座。1- 2工程位置、规模、作用工程位置选在徐州市某县主要河流旁， 规模为一般补水型泵站，主要是为了 满足该县向大运河的补水。1-3基本资料一、地质条件地面以下土质均为中粉质壤土，夹铁锰质结核，贯入击数26击，地基允 许承载力180KPa,内摩擦角24°凝聚力26K Pa。地面高程低于下游引水河 道堤顶咼程0.5m。、水位特征值下游水位（m）上游水位（m）设计运最低运最高设计运最低运防洪行水位行水位洪水位行水位行水位水位26.025.230.631.231.031.7下游引水河道上游引水

3、河道河底咼程(m)河底宽(m)边坡堤顶宽(m)河底咼程(m)河底宽(m)边坡堤顶宽(m)24.2121 : 2.5628.3121 : 2.56第二章 设计参数的确定2- 1设计流量的确定设计流量为泵站流量即为17.1，初选7台水泵，则每台水泵流量为 q=14.5/7 J 一 =2.07'-2-2水位分析及特征扬程的确定设计扬程=出口设计水位一进口设计水位最大扬程=出口设计水位一进口最低运行水位最小扬程=出口最低水位一进口最高运行水位.V “- v出设 %设:= 312-26.0=5.2m-V -：31.2-25.2 =6m7-V -甲谡谕'= 310-30.6 =0,4m比设

4、二 H铁= 5.2 + 0.15x5*2 = 5.98m2-3工程设计等级建筑物等级为川级第三章机组选型1. 适宜的泵机组台数为48台，初步选择n=7台q nj2. 单泵流量：二：244知弘3- 1方案比较、水泵选型1. 根据设计扬程（5.98m）和每台泵的设计流量（2.443叮2 ）可以选用900ZLB-2.86.8 型和 1000ZLB-8.7 型轴流泵。2. 从流量角度考虑，前者流量更接近设计工况下的流量。3. 从扬程角度考虑，前者扬程更接近设计工况下的扬程。4. 前者在最优工况下的效率为84.9%，而后者为80.9%。又两者角度均为-4.故综合考虑后选择7台900ZLB-2.86.8型

5、水泵。900ZLB-2.86.8型轴流泵的部分工作参数如下:流量Q扬程H转速n效率n叶轮直径D轴功率p叶片安装角2456 L/s6.7m490 r/mi n84.9%850 mm190.4kW-4 °该泵的喇叭口直径 为1250mm,高度为3.1m，水平最大宽度为1.64m。3-2电机选型瞪二陰+加兀+7$%氐二6+0皿6二6血1因为水泵的轴功率大于100kW，所以K=1.05此处Q查水泵叶片角度 2时的流量，为2.68m /sn 0茨隘100% 加 _：1.05x1000x9.8x2.68x6.45 = 2Q95bv1000x0.849x1又水泵厂家推荐使用电机JSL-14-12型

6、，其功率为 210kw。所以可选用JSL-14-12型电动机。此参数如下：水平最大圆直径为1.25m高度/m额定功率/kw额定电压/V满载时堵转电流额定电流堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩转子转动惯量kglm2转速/r/min定子电流/A效率功率因素1.87210380494423.493.3%0.8065.541.372.2342.5电机与水泵采用联轴器直联传动第四章进出水布置及进出水建筑物设计4-1进水池设计1. 边壁形状确定采用渐开线型的进水池，这样对水泵吸水管管口水力损失Z较小2. 尺寸确定(1) 池宽 B: B-=2.5D-=2.51.25=3.125m (两边的池壁厚取 0.7m)

7、隔墩厚度取=0.5m进水池净宽：J 匚 L ： ”-取 25m(2) 悬空高 P: P= (0.50.8) D . =0.64 D 一 =0.64 1.25=0.8m(3) 淹没深度I：喇叭管垂直布置，i= (1.01.25) D =1.21.25=1.5m(4) 安全超高 J :取0.5m(5) 池深 h:h=P+ '：+】一：=0.8+1.5+0.5=2.8mKQ 15x17.1 “ 仆I I 二二 3”66 冏!(6) 池长 L. : L 一二一 - -，故取 L-=5 D=6.25m(Q>0.5m/s,K=15)(7) 后壁距 T:T=0.5 D .=0.625m7(8)

8、 池底咼程勺一;：由所选水泵安装图可得池底咼程为兀枷二兀-他 + + )= 25.2-(1.5 + 0.8)= 22 9m由此可知引渠与进水池落差为 24.2-22.9= 1.3m,进水池要在引渠基 础上往下挖1.3m(9) 管口距进水池边壁距离 A :山 一 -取0.94m(10) 管口之间距离S:4-2前池设计1. 类型确定由水流方向可以确定前池的类型为正向进水式2. 扩散角a确定前池扩散角一般采用20。到40°此处采用 住二皆3. 尺寸确定(1) 池长 L ：二二取 20.6mi=0.2(2) 池底纵向坡度i :由于前池较长，纵坡只设置在靠近进水池的一段,4-3出水池设计1.

9、类型确定由水流方向可以确定出水池的类型为正向出水式2. 尺寸确定(水面漩滚法)77出水管管径''I： °i=0.84 上-4匚=1.31m 取标准管径1.30m（出水管采用铸铁管，K=0.84）出口流速 ;11(1)(2)管口下缘至池底距离P: 般为1020cm,在此取15cm1 QU川r 2x丄亠知管口上缘最小淹没深度口 =（ 23）=(3) 出水池宽度B=(沪切+就A+羽)=6x02+7x(131+2x139 = 28.7% 取28.7mC :隔墩厚度，0.2m, b:出水管至边墩或池壁的距离， '）（4）出水池底板高程（h泌+Dq+P）二317 337

10、317 15二瓯 21m（5） 出水池池顶高程J（Q>6"> I，_、.）（6）管口上缘最大淹没深度I： I =上游防洪水位-上游引水河道河底高程鸟#二3口-28泊.31-0.15=1.94 用(7) 池长L上游引水河道高程28.3m<出水池池底高程29.21m，则出水池中无台坎，m=0,K=7Z = +-) = 7(1.94 +1.8112x981) = 14753.出水池和干渠的衔接£卜_>|< s彳(1) 收缩角：若30°至V 45°，最大不超过60°,这里取尸45°(2)过渡段长度:B-b 2ta

11、n-228.7-122tan22.5°=20 16m(3)护砌长度沁：；=上游防洪水位-上游引水河道河底高程=31.7-28.3=3.4m=13.6m第五章站房设计5-1站房结构型式与布置1.结构型式采用湿式墩墙式，进水条件好，各台机组可单独检修，互不干扰2.内部布置 主机组布置：米用纵向一列式，简单整齐，机房横向跨度较小配电设备布置：采用一端式布置，机房跨度小，进出水侧可以开窗，不影响通风采光。检修间布置：设在机房靠近大门的一端，并留有空地存放工具等用物交通道布置：宽度取2m，布置在出水侧，与配电间地板同高 充水系统布置：布置在检修间排水系统布置：机房地面应有向前池方向倾斜的坡度，

12、设排水沟，至支沟沿机组基础布置,必要时加排水泵，集水井设在机房最低处通风布置：合理布置门窗，利用风压或热压实现自然通风电缆沟布置：从开关柜至机组的电缆整齐地铺设在泵房地面下的电缆沟内5-2站房尺寸的确定1. 各部分高程确定（1） 水泵进水口高程土- -片：一：;:；（2） 底板高程汀-（3） 电机层地面楼板高程'眉一 U - '''''-s（4）机房屋面大梁底高程机房高度 H=1.9+0.3+3.1+2.635+0.5+0.2=8.64m（“：电动机高度I:安全操作距离:起吊件高度，电机为1.9m，水泵 为3.1m，取大的为3.1m-1 :起重绳

13、索垂直长度：对水泵= 0.85x3.1= 2.635m 对电机力4 = L2xl.2j = 15取大值，所以叫- m :吊钩最高位置距吊车顶部距离取0.5m :机组顶 部到起吊物底部之间安全操作间距 0.2m）氐二 J+H=31,2+8.64=39.84m泵房进水侧主通道，取 H"。2站房长度I（1）机组中心距 厂 °-亠二（二：站墩间净距 一：中墩厚度）（2）站房长度丄一 - 一 '< 取29.1m3. 站房宽度JSL-14-12型电动机水平最大圆直径为 1.25m电机两旁各取宽度2.25m和1.5m所以站房宽度为1.25 + 2.25 + 1.5= 5m4

14、. 机房长度人=（於 1） Z + 2Z+Z=6x3.925+2x1+3+2=30.55111取 30.6m（配电间和检修间的宽分别取爲:=2m和I =3m）5. 机房宽度h -1?5m立式电动机外径，查资料得：JSL-14-12型电机外径为一 1 ' ' o泵房出水侧工作通道，取 ）一 。动力机层进水侧墙厚，取 " "。检修工作桥宽度，本设计取为 I ' ' o故，B二為 +如+勾 +鸟 +如二 1.25+0.70+2.00+0.25+1.SO.TmLt 丄 L配电闸检修间Illg5-3起重设备选配水泵重约为'''

15、kg,电机重约为七兀'kg。查资料选用CD5-9D型电动葫芦。技术规格如下表:起重量(t)升起高度(m运行速度(m/min)起升速度(m/min)钢丝绳规 格钢丝绳长度(m)钢丝绳绳径(mr)运行轨道总重量(kg)工字钢型号最小曲率半径(m592086乂 37+122.4315.532-45C2.5150CD型0.5-5吨 起升高度6-9米）Model CD 0.5-5l (Hoisting 6-9mj第六章出水管路设计1. 水泵出口中心高程由厂家给定的900ZLB-2.86.8型水泵安装尺寸确定水泵出口中心高程d 二讥二Ll心 = 25.2 0.51 - 0.99+1.48+0.93

16、=26.11m2. 出水管中心高程根据出水部分的设计可以得出出水管中心的高程“ rm 飞 '_ =29.21+0.15+1.31/2=30m3. 管长水泵出口法兰面与水平面呈 60 ,从水泵出口中心到出水管中心的垂直距离为30-26.11 = 3.89m；按出水池挡水墙建在泵房施工匚开挖线以外的原状土上为原则确定，避免 日后出水池发生过多沉陷而影响管路安全。泵房底板地面与出水池挡水墙底板面高差为28.71-21.7=7.01m,两底板各留施工余量0.5m,泵房基坑开挖边 坡取1:1,管口伸入水池约0.3m。则出水管路总长经逐段计算累加得 8.36m， 泵房与出水池净距为8.11m。第七

17、章水泵工况点的校核7-1水泵运行工况点推求1.水泵性能参数。900ZLB-2.86.8型轴流泵-4。叶角，n为490r/min下的工作范围技术参数，如下表所列：叶片安放 角流量Q（m/s）扬程H(m)转速n(r/mi n)功率N(kW效率n（%叶轮直径（mm-4 °2.9633.6490127. 881.08502.7525.1164.683.62.4566.7190.484.92.1837.8206.181.02.管路性能参数。管内壁糙率，本设计用铸铁管，查资料得一匚。管路总长度，二一 J,;。管路直径， 丄 _ _ .卩。考虑到机房及出水池间的不均匀沉陷，在管道的外弯头侧和出水池

18、前各按一个软接头，其大小由施工时给出，其损失系数为2 0.2=0.4 ;在泵出口安装一个30°的弯头，以便与外管道连接，其Z0.33 ;在出水管末端按一个渐扩管道，直径由1.0m （水泵出水口径为1.0m）渐扩为 1.3m，其匸=0.2 ;在泵进水口处因为有喇叭口，故其Z0.2 ;局部阻力参数和管路局部阻力处直径，查资料得 (严Q2心加；=0,33. d =1.3 .鼻二02 d = 1.3rn .彳疔02 d二 1.3朋 =11 d = l,3o凡=2 3,二 10-3x001 卑刃00359($'/詔)管路沿程阻力系数，管路局部阻力系数，砧=0.083冷=0.畛(

19、5;+罟+帶+罟+挣=0皿6(如)故，£=环+瞩=0.0035讯0756=0.079(/們。所以，o3.工作点推求。泵站流量(m3/s)下游水位(m)上游水位(m)下游引水河道上游引水河道17.1设计运行水位最低运行水位最咼洪水位设计运行水位最低运行水位防洪水位河底高程(m)河底 宽(m)边坡堤顶 宽(m)河底高程(m)河底 宽(m)边坡堤顶 宽(m)26.025.230.631.231.031.724.2121:2.5628.3121:2.56叶片安放 角流量Q(m/s)扬程H(m)转速n(r/mi n)功率N(kW效率n(%叶轮直径(mm-4 °2.9633.64901

20、27. 881.08502.7525.1164.683.62.4566.7190.484.92.1837.8206.181.0管路性能参数计算表如下:Q(m3/s)2.102.202.302.402.502.602.702.8064.414.845.295.766.256.767.297.84如如 Q.07Q（m）0.3480.3820.4180.4550.4940.5340.5760.619H# = H R +SQ】(m)5.5485.5825.6185.6555.6945.7345.7765.819泵运行工况图:Q一H曲线图（叶片角度Q(jns/s)4. 泵站流量校核。由上图可知，水泵工作

21、点为两曲线交点P点（2.46川* , 5.7m）所以每台水泵的出水流量为2.46门，扬程为5.7m>5.2m,输送流量为17.22二匸>17.1m-/s,满足要求。机组台数：17.1/2.46=6.96台，故取7台7-2泵站效率预测水泵运行效率，在设计工况下厶一亠：电机运行效率，机组传动效率，弹性联轴器传动取' '' O管路效率，V ；|1 ' ' O水池效率，则仏=丽諒屛回池=0倾皿918皿995皿90?沙9$二66,0% >54.4%高于国家标准，符合规定要求。结论，由以上设计可知，水泵定为 900ZLB-2.86.8型-4的轴流泵

22、，电机定为JSL-14-12型210kW的电机，各需7台。第八章校核计算8-1校核气蚀性能Hs=Ha Hv V hsv=10 V hsv4242瘀 x/ Wx2-46j 10001000Hs=100.479-7.04=2.48m>0,安装在水面以上，符合气蚀性能。8-2校核电机功率10°切加105x1000x981x246x5.71000x0.838x0.995= 173.2<210KW,满足要求。8-3站房稳定性分析1.渗透稳定演算在前池底部设置有梅花形防渗孔。上游防洪水位31.7m，下游最低运行水位25.2m,渗径系数C:中砂有反滤 层系数为5岛二 MC = G1 7-25.2)x5=32.5m实际渗径长度£=14.75+7+（28.7-21.7）+6.25+1 2= 36.2 >3Z5m满足要求。2. 站房运行期间稳定计算结构容重：钢筋混凝土 23.52二一丁，纯混凝土 21.56,浆砌块石22.54丁 ,砖墙16.66，丁，检修工作桥栏杆 0.49KN/m，钢窗0.392，钢门 0.441木门 0.147 丁。设备重量：水泵29.4KN/台，电机32.34 KN/台，工字钢0.587KN/m，配电柜2.45K