泵站工程设计教案资料

泵站工程设计简介(jiǎnjiè)河北省水利水电勘测设计研究院天津工程(gōngchéng)咨询分院二〇一四年八月第一页，共160页。主要(zhǔyào)内容绪论泵站枢纽(shūniǔ)布置泵站设计流量泵站设计扬程泵房进出水建筑物进出水管道第二页，共160页。第一章绪论(xùlùn)一、泵站工程(gōngchéng)定义与分类

（一）泵站：以水泵作为工具进行(jìnxíng)提水的工程组成：抽水装置辅助设备配套建筑物（二）分类：1.按泵站的任务分类（1）供水泵站（2）排水泵站（3）调水泵站（4）加压泵站（5）蓄能泵（电）站

第三页，共160页。2.根据水泵(shuǐbèng)类型分类（1）离心泵站（2）轴流泵站（3）混流泵站3.按动力分类（1）电力泵站（2）机动泵站（3）水轮泵站（4）风力泵站（5）太阳能泵站第四页，共160页。二、国内外泵站发展概况目前，各国的泵站工程发展速度很快，如泵站在美国的北水南调工程、日本新川排水枢纽工程、埃及的西水东调工程等都得到了很好的运用。我国目前泵站数量：超过50万座装机容量：＞7000万kW排灌面积：5亿亩泵站提灌(tíguàn)面积占全国总灌溉面积56%；泵站提排面积占全国总排水面积21%。大型排水泵站：主要分布在湖北、湖南、广东、安徽、江西、江苏、浙江、上海等平原低洼地区。高扬程泵站：主要分布在陕甘宁晋等高原地区。第五页，共160页。1.工程规模越来越大水泵(shuǐbèng)：单泵扬程达240m、单泵流量达100m3/s、单机配套功率8000kW、最大叶轮直径6000mm、深井提水最大深度250m2.应用范围不断扩大工业锅炉给水电厂循环冷却用水城市给排水流体输送3.自动化水平越来越高4.高效节能的要求更高5.安全可靠要求更高。三、泵站工程(gōngchéng)发展趋势第六页，共160页。泵站组成：泵房、管道、进出水建筑物、变电站等。泵房：安装机组--水泵、传动装置、辅助设备、电气设备。进出水建筑物：由取水、引水、进水池、出水池等组成。管道：进出水管泵站附属建筑物主要(zhǔyào)有：公路桥船闸自流排水闸节制闸水电站要求做到：布局合理，工程安全，投资节省，运行调度方便。第一节泵站工程的基本(jīběn)组成第二章泵站枢纽(shūniǔ)布置第七页，共160页。第八页，共160页。（一）无坝引水1.有引渠泵站枢纽(shūniǔ)布置第二节供水泵站枢纽(shūniǔ)布置第九页，共160页。2.无引渠泵站布置(bùzhì)第十页，共160页。3.箱涵式引水泵站枢纽(shūniǔ)布置第十一页，共160页。（二）有坝引水(yǐnshuǐ)式1.坝上游取水第十二页，共160页。2.坝下游(xiàyóu)取水第十三页，共160页。1.闸站分建式第三节排水泵站枢纽(shūniǔ)布置第十四页，共160页。2.闸站合建式第十五页，共160页。1以泵站为主体，附属(fùshǔ)建筑物配合的泵站枢纽第四节排灌结合(jiéhé)式泵站枢纽布置第十六页，共160页。2.利用(lìyòng)出水建筑物分水解决灌溉需要的排水泵站（1）第十七页，共160页。2.利用出水建筑物分水解决灌溉(guàngài)需要的排水泵站（2）第十八页，共160页。3.利用双向流道解决排灌结合(jiéhé)的泵站布置第十九页，共160页。农田灌溉流量城镇(chéngzhèn)给水流量农田排水流量城镇(chéngzhèn)排水流量第三章泵站设计(shèjì)流量第二十页，共160页。农田灌溉水量=作物(zuòwù)需水量+田间耗水量泵站提水量=农田灌溉水量+渠系损失水量第一节农田灌溉流量(liúliàng)第二十一页，共160页。灌排渠系布置示意图田间渠系布置示意图第二十二页，共160页。农田灌溉流量(liúliàng)计算方法：由作物需水量推求第二十三页，共160页。第二十四页，共160页。

第二十五页，共160页。第二十六页，共160页。第二十七页，共160页。第二节城镇(chéngzhèn)给水流量第二十八页，共160页。

第二十九页，共160页。

第三十页，共160页。

第三十一页，共160页。

第三十二页，共160页。（2）向水塔(shuǐtǎ)供水时，可适当减小泵站装机容量第三十三页，共160页。一、排水标准确定排水标准—指排区出现一定频率的暴雨不发生渍涝(zìlào)灾害相应的（排涝工程）设计依据四大要素：（1）设计暴雨；（2）排水时间；（3）排水深度；（4）外江水位。第三节农田(nóngtián)排水流量第三十四页，共160页。第三十五页，共160页。

第三十六页，共160页。第三十七页，共160页。第三十八页，共160页。

第三十九页，共160页。3.调蓄演算法（1）当排水区内有大而集中的湖泊作为蓄涝容积，可全部调蓄设计暴雨产生的径流(jìngliú)时，应充分利用湖泊的调蓄能力，减少泵站装机容量。调蓄演算原理第四十页，共160页。（2）当排水区内没有足够大的湖泊可以调蓄全部(quánbù)涝水时，先划分自流入湖面积和抢排面积，然后分别按调蓄演算法和平均排除法计算排水流量，取其大者第四十一页，共160页。第四节城镇(chéngzhèn)排水流量第四十二页，共160页。

第四十三页，共160页。

第四十四页，共160页。

第四十五页，共160页。

第四十六页，共160页。

第四十七页，共160页。

第四十八页，共160页。一、特征(tèzhēng)水位（一）灌溉（供水）泵站1.进水池水位（1）防洪水位按照泵站工程等级划分相应频率的洪水位用途：确定泵房电机层楼板高程/泵房进水侧挡水墙顶部高程第四章泵站设计(shèjì)扬程第一节泵站特征(tèzhēng)扬程第四十九页，共160页。第五十页，共160页。

第五十一页，共160页。

第五十二页，共160页。2.出水池水位（1）最高水位：出水池与输水河道连接，取河道校核洪水位出水池与输水渠道连接，取与泵站最大流量相应的水位用途：出水建筑物的防洪(fánghóng)水位（2）设计水位：按设计流量和供水控制高程（压力）要求推算到进水池的水位用途：确定泵站设计扬程（3）最高运行水位与泵站加大流量相应的水位第五十三页，共160页。

第五十四页，共160页。（3）最高运行水位由排区允许最高涝水位推算到站前的水位当有集中调蓄容积时由湖泊(húpō)最高调蓄水位推算至站前的水位（4）最低运行水位满足作物对降低地下水位的要求，按大部分耕地的平均高程减去作物适宜地下水埋深再减0.2～0.3m满足调蓄区预降最低水位的要求盐碱地区按盐碱地平均高程减去地下水临界深度再减0.2～0.3m在上述基础上扣除排水渠水力损失作为泵站最低运行水位，是水泵安装高程的确定依据（4）平均水位：取与设计水位同第五十五页，共160页。

第五十六页，共160页。

灌溉用水阶梯图净扬程过程线第五十七页，共160页。

第五十八页，共160页。

第二节管路损失(sǔnshī)扬程第五十九页，共160页。

第六十页，共160页。

第三节渠道(qúdào)水头损失第六十一页，共160页。

第六十二页，共160页。

第六十三页，共160页。

第六十四页，共160页。第四节简单管路泵站需要(xūyào)扬程第六十五页，共160页。

第六十六页，共160页。

第六十七页，共160页。

第六十八页，共160页。第六十九页，共160页。

第五章水泵(shuǐbèng)选型第七十页，共160页。水泵选型的主要内容是确定(quèdìng)水泵的类型、型号和台数等。因为电机、传动及辅助设备等的配套，泵站工程建筑物的设计以及泵站经济运行都是以泵站的选型为依据的。水泵选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。因此，水泵的选择非常关键。第五章水泵(shuǐbèng)选型第七十一页，共160页。水泵选型的基本原则①必须满足流量和扬程要求。②水泵应在高效区内运行。③水泵在长期运行中泵站效率较高、能耗(nénɡhào)少，运行费用低。④按所选水泵、台数建站，工程投资省。⑤在设计标准工况下，水泵机组能正常安全运行，不允许发生汽蚀、震动和超载。⑥便于安装、维修和运行管理。第五章水泵(shuǐbèng)选型第七十二页，共160页。常用(chánɡyònɡ)泵型比较表泵型离心泵混流泵轴流泵比转速40—300300—500500以上一般扬程范围10m以上5—30m0—10m口径40—2000mm100—6000mm300—4500mm流量范围流量小，从零流量到大流量均能运转流量较大，从零流量到大流量均能运转流量大，不能在小流量运转轴功率变化具有上升型功率曲线，零流量时功率最小具有平坦的功率曲线，电动机始终能满载运行具有陡降型功率曲线，零流量时功率最大效率变化高效率范围广，能适应扬程变化高效率范围广，能适应扬程变化高效率范围窄，扬程变化后效率很快降低气蚀性能好好不好结构与重量同口径时结构复杂重量大同口径时结构简单，重量较大同口径时结构简单，重量较轻，全调节泵复杂辅助设备较少中小型少、大型多中小型少、大型多维修保养较易较易较一般要根据工程的具体情况选择(xuǎnzé)合适的泵型。第七十三页，共160页。

第六章泵房第一节泵房型式(xínɡshì)选择第七十四页，共160页。

第七十五页，共160页。

第七十六页，共160页。3.湿室型结构特点：将泵房下部建成为一个可以进水的湿室，起进水池的作用适用场合：水源水位变幅较大(jiàodà)，中小型混、轴流泵，地基条件差第七十七页，共160页。

第七十八页，共160页。（二）移动式泵房(bènɡfánɡ)1.泵船第七十九页，共160页。2.泵车第八十页，共160页。

二、泵房(bènɡfánɡ)型式的选择第八十一页，共160页。第八十二页，共160页。第八十三页，共160页。第八十四页，共160页。第八十五页，共160页。第八十六页，共160页。一、安装卧式机组(jīzǔ)的泵房（一）设备布置1.主机组(jīzǔ)布置（1）一列式布置（2）交错式布置（3）平行一列式布置第二节泵房(bènɡfánɡ)布置第八十七页，共160页。2.配电设备布置配电设备—泵站用高、低压开关柜布置方式（1）一端式布置（2）一侧式布置布置要求满足运行维护操作空间的要求满足防水防潮的要求3.检修间布置平面尺寸按最大设备解体后能正常(zhèngcháng)装配来设计一般取为泵房一跨的长度，与配电间相对布置第八十八页，共160页。4.交通道布置一般沿泵房长度方向，靠出水侧，宽度为1.5m5.充水系统布置充水系统—抽真空设备及抽气管道组成(zǔchénɡ)，与泵相连其布置通常以不增加泵房面积为原则6.排水系统布置由排水沟、排水泵、管道、集水井组成(zǔchénɡ)，用于排除泵房内主泵或阀门运行产生的漏水；对于大型泵站，检修前需要通过排水系统排除流道内的水体排水支沟沿机组基础布置，通过干沟汇入集水井排水泵通过穿墙管将水排至前池泵房地面为向进水池方向约2%坡度的倾斜面第八十九页，共160页。（二）泵房尺寸(chǐcun)的确定1.泵房跨度第九十页，共160页。

第九十一页，共160页。

第九十二页，共160页。

第九十三页，共160页。第九十四页，共160页。

第九十五页，共160页。4.水泵层设备布置及宽度确定(quèdìng)除布置主水泵外，还要布置供水泵（靠进水侧）和排水泵（靠出水侧）第九十六页，共160页。

第九十七页，共160页。

第三节泵房整体(zhěngtǐ)稳定校核第九十八页，共160页。

第九十九页，共160页。

第一百页，共160页。

第一百零一页，共160页。

第一百零二页，共160页。一、前池的类型与池中流态分析(fēnxī)1.正向进水前池第七章进出(jìnchū)水建筑物第一节前池第一百零三页，共160页。

第一百零四页，共160页。

第一百零五页，共160页。2.侧向(cèxiànɡ)进水前池第一百零六页，共160页。引渠末端(mòduān)侧向进水前池第一百零七页，共160页。侧向(cèxiànɡ)进水前池中流态分布：第一百零八页，共160页。

第一百零九页，共160页。

第一百一十页，共160页。考虑前池底坡对流(duìliú)态的影响第一百一十一页，共160页。4.前池中的隔墩第一百一十二页，共160页。5.前池中的底坎第一百一十三页，共160页。6.前池的翼墙三、侧向(cèxiànɡ)进水前池的边壁形式第一百一十四页，共160页。侧向(cèxiànɡ)进水前池加导流墩第一百一十五页，共160页。一、进水池中的流态对水泵性能的影响（一）旋涡对水泵性能的影响进水池内流动(liúdòng)分析第二节进水池第一百一十六页，共160页。1.表面(biǎomiàn)旋涡（a)凹陷涡（b)间断涡（c)连续涡（d)同心涡第一百一十七页，共160页。表面旋涡进气对泵性能(xìngnéng)的影响第一百一十八页，共160页。2.附壁旋涡(xuánwō)

水泵叶轮切割水中旋涡水中涡引起的泵振动频谱分析第一百一十九页，共160页。（二）回流(huíliú)对水泵性能的影响第一百二十页，共160页。二、进水池形状(xíngzhuàn)进水池的标准形式第一百二十一页，共160页。非标准形式(xíngshì)的进水池第一百二十二页，共160页。进水池的边壁形式(xíngshì)进水池各种边壁形式（a）矩形（b）多边形（c）半圆形（d）圆形（e）马鞍形（f）蜗壳形第一百二十三页，共160页。进水池边壁形式与进水阻力(zǔlì)损失第一百二十四页，共160页。

第一百二十五页，共160页。

第一百二十六页，共160页。

第一百二十七页，共160页。进水间—安装(ānzhuāng)旋转式滤网的进水室第三节进水间第一百二十八页，共160页。

第一百二十九页，共160页。一、闸门(zhámén)闸门(zhámén)的作用第四节进水建筑物附属(fùshǔ)设备第一百三十页，共160页。闸门的作用与类型水闸—用来进行(jìnxíng)水位控制和流量调节的低水头水工建筑物第一百三十一页，共160页。闸室结构(jiégòu)型式第一百三十二页，共160页。闸孔的型式(xínɡshì)第一百三十三页，共160页。

第一百三十四页，共160页。水闸(shuǐzhá)的消能防冲第一百三十五页，共160页。消力坎的设置(shèzhì)第一百三十六页，共160页。泵站中闸门(zhámén)的位置第一百三十七页，共160页。平面(píngmiàn)闸门第一百三十八页，共160页。弧形(húxínɡ)闸门第一百三十九页，共160页。启闭(qǐbì)设备第一百四十页，共160页。二、拦污栅及清污装置(zhuāngzhì)第一百四十一页，共160页。一、出水池（一）出水池的作用与类型按水流方向划分—正向(zhènɡxiànɡ)出水池/侧向出水池第五节出水(chūshuǐ)建筑物第一百四十二页，共160页。按出流方式划