水泵及水泵站课程设计说明书

pT大孝课程名：水泵及水泵站课程设计姓名： 年级： 学院： 专业： 学号： 目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"目录 2\o"CurrentDocument".设计任务书 3\o"CurrentDocument"设计任务 3\o"CurrentDocument"、设计资料 3\o"CurrentDocument"、设计内容 4\o"CurrentDocument"、提供成果 4\o"CurrentDocument".设计说明书 5\o"CurrentDocument"、枢纽中心线 5\o"CurrentDocument"、设计流量和设计扬程 5、初选水泵及动力机 6\o"CurrentDocument"、进出水管道 7\o"CurrentDocument"、进出水建筑物 7\o"CurrentDocument"引水渠 7\o"CurrentDocument"前池 8\o"CurrentDocument"进水池 8\o"CurrentDocument"出水池 9\o"CurrentDocument"出水管路 9\o"CurrentDocument"管路支承 9\o"CurrentDocument"、水泵安装高程的确定 10\o"CurrentDocument"、泵房 11\o"CurrentDocument"机组及管路布置形式 11\o"CurrentDocument"泵房辅助设备 11\o"CurrentDocument"泵房尺寸 12\o"CurrentDocument"泵房基础稳定的校核 14\o"CurrentDocument"、水泵工况点的校核 14\o"CurrentDocument"、投资概算 161设计任务书设计任务某开发区一级泵站设计。设计资料1、站址地形图一张，见附页。2、地址情况：站址处为上侏罗纪广元统沙页岩立层，上覆3m左右的轻质粘土。砂岩容重2=2,3T/m3,容许压应力b]=8Kg/cm2;轻质粘土容重¥=2.0T/m3,允许压应力b]=2.5Kg/cm2。3、地下水埋深一般为3.5m.4、取水水源：灌溉干渠自开发区边缘通过，水量充足，水质量好。设计年供水保证率P=95%。站址干渠日平均水位如表1表1:日平均水位月123456天数312831303130渠道水位(m)503.8503.8503.9504.6504.8504.8月789101112天数313130313031渠道水位(m)504.4504.3504.5504.1503.9503.8平均水位(m)504.2最低水位(m)503.8最高水位(m)504.8干渠水力要素：底坡i=1/4000,站址处渠底高程502.8m,边坡系数m=1.25,糙率n=0.025,水温20C5、开发区用水过程图6、根据开发区供水要求，净水构筑物的设计水位定位 518.3m7、在站址东北角有高压输电线通过，距站址2km左右，电压为10KV。8、开发区对外交通方便，劳动资源充裕。土石方开挖单价为 33元/m3,电费为0.3元/度，钢板容重为7.58T/m3,单价为5000元/T9、水头损失估计表表2:水头损失估计表H静(m)直彳DD(mm)<200250-300>300占H静的<1030-5020-4010-2510-3020-4015-305-15>3010-3010-203-10设计内容1、枢纽中心线及泵房位置的选择（要去给出至少两条中心线，进行比较后确定选择最优一条作为设计方案）2、设计流量和设计扬程的计算3、初选水泵及配套动力机设备4、拟定机组的基础尺寸5、选择进出口水管道6、确定泵房类型7、确定机组及管路布置形式8、选择泵房辅助设备（包括充水设备、起重设备、排水设备等）9、泵房尺寸的设计10、进出水建筑物的布置及设计11、水泵安装高程的确定12、水泵工况点的校核13、终选水泵及动力机14、设备及材料总表，工程量的计算，投资概预算，经过经济技术比较，选择最优方案。提供成果1、在所给地形图上绘出整个枢纽布置。2、在A2图纸上绘出泵房的平面图和剖面图，并列表说明所用主要设备及材料。3、计算说明书一份。2设计说明书枢纽中心线因所给资料不足，无法知道控制区面积如何，但是根据资料可知，该地区高差不大，总体呈上升趋势，没有坡升坡降的情况，于是拟定采用单站集中控制方初步拟定两条枢纽中心线，拟定情况如图 2-1 Jwe-hh hHihldi： hlihhhh一一一一图2-1枢纽中心线布置图①一泵站；②一输水管道；③一出水池从图上可知，1号枢纽中心线在经过511.0m高程后，坡度变陡，如果说要布置输水管道的话，管道会向上弯曲很大的一个角度，由于水锤的影响，对于管道的稳定很不利。而2号枢纽中心线所经过的地面坡度相差不大，不会出现1号线的情况，综合以上情况，枢纽中心线终选为2号线。设计流量和设计扬程根据开发区用水过程图，可知一年当中最大的用水量为1400L/S,即1.4m3/s。考虑到输水管管漏以及进水建筑物自身用水，取5%的损失，则设计流量定为1.47m3/s(5305m3/h)。根据资料提供的日平均水位最低水位与净水构筑物设计水位之间的差值作

为实际扬程，则H实i=14.50m。水头损失约为20%。则设计扬程：»殳=(1+20%)H实=17.40m。根据开发区用水过程图，初步拟定使用 5台水泵(其中一台备用)，每台水泵至少能够保证最小用水量需求。初选水泵及动力机因站址的东北角有高压输电线通过，电力问题很容易解决，选择采用电动机。查水泵性能表得：水泵扬程范围满足泵站设计扬程 17.40m的泵型有多种。其中有些泵性与选型原则对照明显不合理，去除后初步选定三种泵性进行比较，即350S16,350S26,350S26A。水泵性能参数如表2-1。表2-1水泵性能参数型号流量m3/h转速r/min扬程m轴功率kw电动机功率kw效率%吸上高度Hsm重量kg350S2697214503099.713279.74.567212602610287.514402210582350S26A86497212676.5110804.5672111621.578.883129616.58073350S168721450P206475834.563212601664.585.3144013.47174根据流量扬程的关系，综合各种因素确定使用 350S26型泵350S26型泵配套动力机如表2-2.表2-2配套动力机性能参数型号电动机型号功率Kw电压v350S26Y280M-4132380Y315M1-4132JS115-4135JR115-4135JS2-355S2-4132JR2-355S2-4132根据上表，350S26型泵最终选择Y280M-4型动力机。进出水管道由地形图可以看出，从水源到出水池距离不超过100m,根据技术经济原则，当管道长度小于100m时，宜采用单机单管出水方式。按照泵型的参数，350S26型泵流量为1260m/h,即0.35m3/s。进水管道里的流速一般采用1.5~2.0m/s,出水管道的流速一般采用~3.0m/s,均取最大值，据此计算得出进水管管径为 470mm,出水管管径为380mm。2.5进出水建筑物引水渠引水建筑物采用的是有自动调节能力的明渠式引水建筑物。 明渠从灌溉干渠中引水，汇集到前池，长度为10m。渠道断面尺寸是根据渠道的设计流量并通过水力计算加以确定的， 一般可用均匀流公式进行计算，如公式2-1:Q=ACJRi 公式2—1C=R1/6n式中：Q为渠道设计流量，1.4m3/s；A为渠道过水断面面积，m2;R为水力半径，m；i为渠道比降，1/7000;C为谢才系数；n为渠床糙率，0.015。渠道采用混凝土渠道，比降i采用1/7000,糙率n为0.015,边坡系数m采用1,则根据边坡系数与最优宽深比的关系，宽深比为 0.83,渠道最大的流量为1.4m3/so根据以上数据，可以求得h为1.0m,b为1.5m。渠道不冲不淤流速校核:根据流量Q,水深h,底宽b,边坡系数m,可以求得渠道中流速v=0.55m/s混凝土的允许不冲流速Vcs为8.0m/s,满足不冲流速。

不淤流速根据公式2-2计算:Vcd=C0Q0.5 公式2-2查表得Co为0.4,则V^计算得0.47m/s,满足不淤流速2.5.2前池前池是连接引渠和进水池的建筑物，本设计采用正向进水前池。由于引渠和前池中的水流一般为缓流，根据已建工程经验，选用扩散角为 40。。前池的纵坡应该适中，通常采用i=1/3~1/5,本设计采用1/4。前池池长L由公式2-3确定：L=B—b公式2-3CL2tan一2式中：b为底宽，1.5m；a为前池扩散角，40°;B为进水池宽度，17m；则前池池长L=21m。前池的翼墙多采用直立式并和前池中心线成 450角，此型翼墙便于施工,水流条件也较好。进水池它是专供进水管吸水的池子。因本设计采用的卧式机组，因此选用房前式进水池，采用直立池壁，具直立部分采用浆砌块石挡土墙形式，护底厚为 0.5m,此外，在吸水管口附近的护底厚应增至0.7m,并在顶面上现浇0.1m厚混凝土层保护，防止块石因吸水杯拢松动。进水池宽度可由前池部分得知，为17m。长度则可根据公式2-4确定：KQ总KQ总Bh公式2-4式中：K为进水池的秒换水系数，矩形池采用 50;B为进水池宽度，17m；h为进水池最小水深，m;Q总为泵站设计总流量，1.4m3/s。其中，进水喇叭口的直径采用1.5D1（D1为进水管直径），为700mm。则管口悬空高度P=0.8Din=560mm,淹没深度hsub,c=1.5Din=1050mm,则进水池最小水深h为1.6m。则根据公式2-4可以计算出池长L为2.55m。引水渠由于坡度很小，10m的距离几乎没有降落，而渠底高程为503.8-1.0=502.8m。前池坡度为1/4,长度为21m,则降落5.25m,则进水池底部高程取前池尾部高程为502.8-5.25=497.55m。池顶与干渠顶部相平，为505.9m,则进水池高度为505.9-497.55=8.35mo出水池根据设计资料，本设计采用正向出水池。并且因为水泵的扬程大于设计所需扬程，所以采用自由式出流方式，正好将多出的水头给消耗一部分，并且施工、安装方便，停泵时又可以防止池水倒流。出水池立面尺寸：出水池顶高程为净水构建筑物的设计水位518.3m加上安全超高0.4m,则池顶高程为518.7m。根据已建工程经验，池深为2m,则池底高程为516.7m。出水池平面尺寸：池宽用公式2-5(P155,倪元成，《小型泵站》)确定：B>(n-1)s+2b公式2-5式中：n为出水管根数，5;s为出水管中心线间距，m,常取2.5D;b为池中边管中心线至池壁距离，m,常取1.5D和(0.5D+0.5m)两个数值中的较大值。根据计算，得出池宽为6.5m。池长(L)按经验常取(6~12)D为宜，则取池长L为5m。出水池可用浆砌块石疗工结构，池壁用重力式挡水墙，底板与池壁分离，接缝处设止水。出水池最好建造在挖方上。出水池管道采用拍门断流方式。出水管路出水管路采用收缩布置。其特点是管路在平面上平行出泵房后，先收缩一定角度，后平行起坡至出水池，坡面管路采用联合镇墩支承。它与平行布置相比，有减小管坡挖方量及缩小出水池工程量等优点，但大部分管路有增加长度，增多弯头等缺点。管道敷设方式采用露天明敷式。管道用管道支承搁置在坡面上，没有任何覆盖物遮挡。它具有施工方便、检修维护容易等优点。但暴露在阳光下，易受昼夜温差影响，产生热胀冷缩，可采取设置伸缩节的办法避免。管路支承(1)镇墩是管道支承中的一种大体积混凝土块体，一般设置在管路平面、立面转弯处及管长超过80米的直段上，使出水管路在运行中不发生任何方向上的位移。镇墩的尺寸如图2-2。

图2-2镇墩平剖面图根据镇墩尺寸表(P169,倪元成，《小型泵站》)，可知：Li为1.4m,L2为0.4m,b为1.5m,hi为1.2m,h2为0.2m,h3为0.2m,h4为0.6m。联合镇墩则是将所有单独镇墩整体浇注到一起。5~0.3m混凝土(2)在镇墩间的管段支承，设置支墩。尺寸如图图5~0.3m混凝土(2)在镇墩间的管段支承，设置支墩。尺寸如图图2-3支墩尺寸示意图2-3。2.6水泵安装高程的确定水泵安装高程是指水泵基准面的海拔高程，它等于吸水面的海拔高程与水泵安装高程之和，如公式2-6:H水泵基准面—H吸水面+Hg公式2-6由于水泵产品样本或说明书给出的[Hs]值是标准状态下的数值，则在标准状2况下，[Hg]=[Hs]-J-hw,其中，因为进水管较短，沿程水头损失忽略不计，2g以局部水头损失为主。(1)进水口局部损失系数为0.31(P358,吴持恭，《水力学上》)；(2)弯曲段损失系数为之=0.131+0.1632(d)7/2=0.29。管内流速为v=Q/A=2m/s,上为0.2m,水头损失hw计算得2.52m,则[Hg]2g为1.78m。估计从渠道进入进水池水面降落0.25m,渠道最低水位时为503.8m,则H水泵基准面=503.8-0.25+1.78=505.33mo泵房考虑到单泵得流量并不大，并且水源的水位变幅小于水泵得有效吸上高度，建站处的地基比较稳定，为设计简单、施工方便着想，本设计使用分基型泵房。机组及管路布置形式机组布置根据初选水泵时可知，适用水泵得台数并不多，适用单列式布置型式，简单、整齐。因采用的双吸泵，所以各机组轴线位于一条直线。布置图如图 2-4所示图2-4机组布置形式管路布置(1)卧式泵吸水管路的布置。所有卧式泵装置的吸水管路都要求布置成管线短而弯头最少，总长度要求控制在25m以内，管路水平段应有不小于1%的坡度向着水泵，使管内水流中可能逸出的气泡，能顺畅的随水流移向水泵排出，以免影响水泵流量。整个吸水管路用支墩牢固支承。(2)卧式泵出水管路的布置。在室内部分的出水管路布置，其轴线应与水泵出水口方向一致，且相互平行，还要有适当的长度，便于布置室内通道等其他设施。支承要牢固，方式管重传至水泵。泵房辅助设备充水设备当泵的安装高度高于进水池水位时，即为吸上时，泵启动前必须排气充水。本设计采用真空泵充水。起重设备泵房中，水泵、电动机、阀门及管道等设备的安装和检修，都需要用到起重设备。根据设备选型可知，所有设备的重要都在 1t以下，于是选用手动单轨小排水设备在水泵运行过程中，难免有水渗出，另外在出现故障的时候，也有可能导致大量的水从管道连接处或者设备中大量渗出，如果没有采用相应的排水设施，地板积水可能导致整个泵站系统陷入瘫痪，因此，泵房排水非常重要。首先应将主机组地板设置为一定的坡度，一般选取 2%的倾斜程度，并且向进水池方向倾斜，地板上设支沟、干沟。支沟延泵房倾斜方向平行，坡度和地板坡度相当；干沟与泵房长度方向平行，由两边向泵房中部倾斜，坡度也为 2%,最后汇集到一起，排到进水池里面。泵房尺寸泵房宽度根据主机组布置形式、泵体大小、进出水管路上阀件长度、通道尺寸而定。如图2-5为一列式布置。―――― I图2-5卧式泵泵房宽度尺寸示意图其计算式为公式2-6:B=bo+bi+b2+b3+b4+b5+b+b7公式2-6泵体长度根据泵型尺寸图确定，如图2-6.图2-6350S26型泵尺寸图bo为泵体长度，1.04m；bl为吸水侧工作通道与排水沟槽宽度，0.7m；b2、b3为水泵进出水口处渐变接管长度，分别为 0.99m以及0.69m；b4为水泵出水管与闸阀间的短管， 0.4m；b5为闸阀体长度，0.7m；b6为闸阀与主通道间的距离，0.3m；b7为主通道宽度，1.8m。WJB=1.04+0.7+0.99+0.69+0.4+0.7+0.3+1.8=6.62m,取6.7m。泵房长度根据主机组布置形式、主机组轴心线长度、机组间或机组与墙壁间净距和配电问与检修间等尺寸而定。其计算式为公式2-7:L=n(L+b)+l1+l2+b公式2-7电机直连轴心线长度可以根据泵尺寸图以及电机尺寸图得出， 电机尺寸图如图2-7.图2-7电机尺寸图电动机型号重量kg外形尺寸(mm)ABACADHDLHY280M-44545505804106401050280n为泵房内主机组台数，5台；L'为机组基础长度或机组轴心长度，2.17m；b为基础或主设备问及基础或主设备与墙壁间净距， 1.3m；li为配电间开问尺寸，3.0m；12为检修间开问尺寸，4.0m。贝UL=5(2.17+1.3)+3.0+4.0+1.3=25.65m。泵房高度确定泵房立面各层高程时，应首先确定水泵的安装高程，然后由泵轴高程减

去泵轴线至水平底座的距离，便可得到水泵基础面的高程，再由水泵基础面高程减去0.2m的安装空间，即可得到泵房主机组地面高程，为503.72-0.62-0.2=502.90m。泵房高程计算公式2-8。H梁=H地+h1+h2+h3+h4+h5+h6 公式2-8H地为检修间地板高程，比主机组地面高程高 1.5m,即为506.83m；hi为汽车厢底板离地面高度，1m；h2为垫块高，0.15m；h3为最高设备的高度，1m；h4为捆扎长度，1.5m；h5为吊车吊钩到轨道面的距离，0.5m;h6为吊车最高点与屋面大梁底部距离，0.4m。贝UH梁为511.38m。泵房基础稳定的校核因本次设计采用的是分基型泵房，泵座以下对基础的的压力是最大的，也是最危险的，因此，用泵座基础的稳定进行校核，来判断整个泵房的稳定性，是比较准确的。泵基础承受的重量包括泵的重量、动力机的重量和混凝土泵座的重量。泵最大的重量为672kg,电动机重量为454kg,混凝土座的尺寸为0.6*1.2*2.3,混凝土密度为2400kg/m3,则总重量为2450kg,加上其他各种荷载不超过500kg,则总荷载为7850kg,则压强为3252kg/%即0.33kg/cm2,不超过允许压应力［仃］,基础稳定满足要求。水泵工况点的校核利用图解法求水泵得运行工况，首先必须确定管路的水力损失。出水管管路很长，局部水头损失相对于沿程水里损失来说非常小， 几乎可以忽略不计，因此只需计算沿程水力损失。计算公式如下2-9:hw=(hw=('L

d2gA2嬴2d公式2-964 64式中：丸=—= -RevdL为管长，55m；d为管径，0.38m；A为管道横断面积，0.11m20查得，20c时的运动粘度为0.01010,流速为3m/s。(1)水泵局部损失系数为5。(2)渐粗管局部损失系数为0.08。(3)闸阀局部损失系数为3。则hw=384.51Q2静扬程H静为518.3-503.55=1