水泵站排涝泵建造设计书

1 水泵站排涝泵建造设计书 第一章 基本资料的分析与整理 一、地形资料 二、水文资料 (一 )水位 内河设计水位： 内河最低水位： 2 内河最高水位： 外河设计水位： 外河最高水位： 外河最低水位： (二 )流量 设计流量为 s。 第二章 工程规划 第一节 站址确定 一、 选址原则 括取水口，泵房和出水池位置。站址是否合理，将直接关系到整个泵站工程的安全运行 、工程投资、工程管理以及工程经济和社会效益发挥等问题； 站工程规模、运行特点和综合利用要求，考虑地形、地质、水源或容泄区、电源、枢纽布置、对外交通、占地、拆迁、施工、管理等因素以及考虑扩建的可能性，经技术经济比较确定； 3 坡适宜、有利于工程布置的地点； 渗性能良好的天然地基上，不应设在大的或活动性的断裂构造带及其他不良地质地段。如遇淤泥、流沙、湿陷性黄土、膨胀土等地基，应慎重确定基础类型和地基处理措施； 应尽量选在交通方便和靠近电源的地方，以方便机械设备、建筑材料的运输和减少输电线路的长度； 涡等现象。 第二节 泵站设计流量和扬程 一、泵站设计流量 0 /Q m s设 。 二、水泵的设计扬程 形等资料，可以确定内、外河最低水位、设计水位及最高水位分别 为： 内河设计水位： 内河最低水位： 内河最高水位： 外河设计水位： 外河最高水位： 外河最低水位： 4 由于进水方向在进水池前有前池，同时拦污栅、闸门槽等设施也会带来水头损失，进水方向总水头损失取为 水方向闸门等设施带来水头损失，取为 ： 进水池设计水位： 进水池最低水位： 进水池最高水位： 出水池设计水位： 出水池最高水位： 出水池最低水位： 际扬程 计值及最大值 H 实 的最小值 = 出水池最低水位 - 进水池最高水位 = 实 的设计值 = 出水池设计水位 - 进水池设计水位 = 实 的最大值 = 出水池最高水位 - 进水池最低水位 =设水流由进水池流经泵房机体至出水池会产生 管路损失扬程 ，则对管路损失扬程进行估算： 其中设计实际净扬程为 H 实 =1m 6m，同时 Q 1m/s，管路损失扬程可 取为 15% 25%,由于出水方向已计入 损失，故该处损失扬程取为 15%。 H 设 =（ 1+15） H 实 = H 设 1+15） H 实 的最小值 = H 设 1+15） H 实 的最大值 = 5 第三节 主机组选型 一、水泵选型的原则 计扬程及不同运行时期排水的要求，同时保证整个运行范围内，机组安全、稳定，并且具有最高的平均效率； 泵应在高效区运行；在最高和最低扬程时，水泵应能安全、稳定运行； 二、水泵选型 根据水泵设计流量 Q 设 =4m/s 和 H 设 =设计扬程的 5选泵，查水泵样本，各方案比较如下表 1。 表 1：水泵型号初选表 方案 型号 (m) 单机 流量 (m/s) 台数 安放角( ) 转速 (r/效率(%) 单机 N轴(单机 N配(叶轮直径(1 28 80 650 2 28 0 580 650 3 700 +2 730 650 1 号方案 ， 28型，查水泵工作性能曲线图可得当 H 设=装角为 ,台数选为 4 台时，水泵流量 Q 测 =m/s， 6 设计流量 Q 设 =4m/s， 设=1 5，故可选； 2 号方案 ， 28型， 查 水泵工作性能曲线图可得当 H 设=装角为 0 ,台数选为 4台时， 水泵流量 Q 测 =s，设计流量 Q 设 =4m/s， 设= 5，故不可选 ； 3 号方案 ， 700型， 查 水泵工作性能曲线图可得当 H 设=装角为 +2时，台数选为 2 台时， 水泵流量 Q 测 =s，设计流量 Q 设 =4m/s， 设= 5，故可选 ； 在 1， 3 号方案皆可选的前提下，由于 1 方案选为 4 台水泵，方便流量调节，故初步定为 1 号方案，即 28 3 台数确定 由于设计中排涝泵站规模较小，不需用备用机组。由规范可知，对于灌排泵站，装机 3 9 台 较适宜， 因此本站采用 4台机组。 4 安装方式确定 轴流泵的安装方式有立式、卧式和斜式三种： 卧式轴流泵对泵房高度的要求较立式机组低，具有安装方便，检修容易，适用于水源水位变幅不大的场合； 斜式轴流泵的特点是适宜安置在斜坡上； 立式轴流泵的特点是：占地面积小；轴承磨损均匀；叶轮淹没在水下，启动前不需要充水；能按水位变化的情况可适当调整传动轴的长度，从而可将电机安置在较高的位置，既有利于通风散热，又可免遭洪水淹没等。 7 根据立式轴流泵的上述优点，本泵站采用 4 台立式安装，叶片安放角为 28流泵。 第三章 确定水泵安装高程及泵房轮廓尺寸 第一节 水泵安装高程 根据水泵选型手册确定，详见图 1：泵房横剖面图 第二节 泵房尺寸设计 1泵房高度 由于该设计泵房为湿室泵房，分为水泵层与电机层两层，下面进行说明。 8 图 7： 700轴流泵 由图 7 可知 700 进水池最低水位 低 =水池最高水位 低 = 叶轮中心高程 轮 ： 轮 = 低 水泵吸水喇叭管管口高程 进 ： 进 = 低 底板高程 底 ： 底 = 进 电机层楼板高程 机 ： 机 = 高 +超高 1m= 9 水泵层高程： 泵 = 底 + 吊车轨顶高程： 粱 = 机 +2+4+ 机 为电机层楼板高程， m； m，若考虑吊件不越过电动机顶部，则此项可不计入； m； m； 长度， m； m。 粱 =+1+泵房长度 L 泵房 =nB+ 检修间 +L 配电间 +2c n 为主机组台数， n=4； B 为进水池单宽， B=3D(，则 B=3 1=3m； a 为隔墩厚度，取为 L 检修间 取 B+a），则 L 检修间 = L 配电间 此处不考虑，配电间另外布置； c 为边墩厚度，由于本泵站为小型泵站，取 L 泵房 =4 3+4 泵房宽度 10 W=D+b1+b2+b3+b4+b5+ 为电动机层净宽， m； D 为电动机外径， m； m； m； m； m； m； m。 其中，取 D=b1+b2+m， W=+四章 泵站总体布置 根据所给出的黄墩湖地形资料，内河底宽为 7m，底高程为 16m；外河底高程为 宽为 面为梯形断面，边坡系数为 1：2。 表 3：外河水力要素统计表 外河 水位 边坡系数 m 河面宽度 B 断面面积 A 流量 Q(m/s) 流速v(m/s) 水深 (m) 最高 21 4 11 设计 17 4 低 4 1 表 4：出水池水力要素统计表 出水池 水位 边坡系数 m 河面宽度 B 断面面积 A 流量 Q(m/s) 流速v(m/s) 水深(m) 最高 计水位 低水位 5：内河水力要素统计表 内河 水位 边坡系数 m 河面宽度 B 断面面积 A 流量 Q(m/s) 流速v(m/s) 水深(m) 最高水位 2 21 4 计水位 2 4 低水位 2 11 4 1 表 6：进水池水力要素统计表 进水池 水位 边坡系数 m 河面宽度 B 断面面积 A 流量 Q(m/s) 流速v(m/s) 水深(m) 最高水位 4 计水位 4 低水位 4 1 第一节 泵房形式选择 为了克服干室型泵房存在的泵房采光、通风较差，室内潮湿以及所受浮托力较大，不利于泵房稳定的缺点，此设计选择湿室型泵房的形式。湿室型泵房分为上下两层，上层为电机层，安装电动机及其配电和控制设备，下层为湿室，泵体及其进水喇叭管淹没于湿室水面以下。 选择为 4 台机组，进水池内设置 3 个隔墩将进水池分为 4 个进水室，创造良好的进水条件，同时 4 台机组可以单独检修，互不干扰。 第二节 前池设计 本设计为小型排涝泵站，不设引渠。选用正向进水前池，选用这 12 种方式，水泵机组可以对称开机，流态较好，池 中水流基本平顺无涡。 前池断面设计 (一 )前池断面有关参数 前池扩散角 是影响前池流态及尺寸大小的主要因素， 过大，则前池太短、工程量小，水流扩散太快，极易导致回流或漩涡； 过小，水流扩散平缓，流态较理想，但前池过长，工程量大。 根据工程经验，扩散角取值一般为 =20 40，此工程扩散角选为 =30。 2前池池长 前池池长由内河末端 底宽 b，进水池总宽 B 及选定的前池扩散角 确定： L= 2= 02=：进水池宽度； b：内河末端的底宽； ：前池扩散角 3池底纵向坡度 由于水泵淹没深度的要求，进水池池底的高程一般高于内河末端的河底高程，需将前池池底做成斜坡，使其在立面上起连接作用，i= =根据经验 i 取 ，水流流态较好，这里取 i=前池斜坡段长度为 =2m，所以引渠的水 13 平段长度为 m 与翼墙形式 前池边坡与铅垂线夹角的正切称为边坡系数，根据本设计土质条件及挖填方的深度，采用 m=2。 由于与进水池中心线成 45夹角的直立式翼墙可获得较好的流态，并且便于施工，故采用与进水池中心线成 45夹角的直立式翼墙。 第三节 出水池设计 出水池是衔接出水管路与 排水干渠的建筑物。其主要作用是消除管中出流的余能并使之平顺地流入干渠或容泄区；防止机组停止工作或管路被破坏后，干渠或容泄区中的水通过水渠或出水管道倒流；汇集出水管道的出流或向几条干渠分流。 根据池中水流方向可分为正向出水池和侧向出水池，这里选用正向出水池。 出水池中不产生水跃并减少出口损失，出水管出口直径宜取得大些；同时，出水管出口直径不宜过大，以免过分增大配套的拍门及相关尺寸。兼顾两方面要求，同 时该泵站设计扬程为 于低扬程泵站，其出口损失在总扬程中所占比重较大，对装置效率影响较大，出口流速取值不宜过大，设计采用出水管管口平均流速为 s,符合工程经验要求。则出水管出水直径 14 以避免出水管水流冲出水面、增加水力损失和水面旋滚，淹没深度取值与管口流速有关，采用公式：h 淹 =（ 2 3） 本设计为水平出流，系 数可以取小值 2，则 h 淹=2 为方便出水管道及拍门的安装，同时为避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管管口与出水池池底之间应留有一定的空间， P 可取 P 为 出水池池顶高程根据池中最高水位加上安全超高 顶 = 高 + h 式中： 高 为出水池最高水位， m； h 为安全超高，与泵站流量关系如下表 7： 表 7：出水池安全超高 泵站流量 (m/s) 安全超高 h 超高(m) 6 15 由于 Q 设 =s 1 6m/s， 故 h=出水池池顶高程： 顶 = 高 + h=水池池底高程根据池中最低水位 低 来确定，即 底 = 低 最小 + 式中， h 淹最小 为最小淹没深度； 底 =出水池的净高： H= 顶 - 底 = 出水池宽度计算公式： B=（ +n(a) 式中： n 出水管数目； 隔墩厚度， m，这里取为 出水管出口直径， m； a 出水管边缘至池壁或隔墩的距离，这里 0=B=（ 4( 假定管口出流符合无限空间射流规律，即认为水流在池中逐渐扩散，沿池长的断面平均流速逐渐缩小，当断面平均流速等于渠中流速时，此段长度即为出水池长。 L= 2L 护 =（ 4 5） h 渠 16 其中收缩角 宜取 30 40，这里取为 40，则 L= 2= 02=五章 水泵工况校核 第一节 管路损失计算 由于水泵是在水泵装置中工作，所以水泵的运行性能不仅与泵本身的性能有关，而且也与 装置的形式有关，这里水泵装置包括水泵泵体，进、出水池，拦污栅，检修闸门，管路附件，出水管等，管路的长短以及管路附件的种类和数量都将影响管路中的水力损失，而管路水利损失的大小又将影响水泵的工作扬程，进、出水池中水面高低更是直接影响水泵扬程的重要因素，所以，首先要确定水泵的装置性能，进而确定水泵的运行工作点，装置需要扬程等于装置净扬程与管路的总阻力损失之和，即：s t w t h H 。 错误 !未找到引用源。由于上下游水面的高程变化不大，上下游压差 很小，可以忽略。其中： 22 222i i iw f i il v vh h h i S Qd g g ，212fi iS l i ， A：为管道的过流断面面积；为摩阻系数。置需要扬程；置净扬程；阻力损失；程水力损失； h：局部水力损失； n：糙率， 17 钢管取 v：计算段的平均流速，（ m/s）； l：计算段的长度（ m）；R：水力半径 (m)； i ：计算段的局部阻力损失系数， 算断面上的流速（ m/s）。 公式可简化为： 程损失h在实际工程设计中，管路损失往往需要通过模型试验来确定，但受条件所限，只能采用公式进行计算。这就需要将沿程管道简化，以套用公式进行计算。 水流由前池、进水池，途径拦污栅、检修门槽至泵体进水口的水头损失 (包括沿程损失与局部损失 )为 水泵出水管口、拍门，流经出水池至外河的水头损失 (包括沿程损失与局部损失 )为 下面计算由泵体进水管口至水泵出水管口的损失，该部分如图 9 所示： 图 9：水泵机体管道 图 由下至上各段说明： 水泵进水管口至水泵梁和 60弯头不计 18 倾斜上升段长