泵站设计书.doc

目 录1 概述1 1.1、设计资料12 泵站规划22.1 中心线选择及枢纽建筑物总体布置22.2 设计流量和设计扬程的计算22.3 机组选型33 泵站建筑物设计53.1 引渠设计 53.2 泵站管路设计63.3 确定水泵安装高程63.4 泵房初步布置设计83.5 进出水建筑物设计144 水泵运行工况分析195 其他内容211 概述本课程设计要求设计某开发区的一级泵站，以满足供水要求。从所提供的站址地形图来看，可以初步得知实际扬程约为15m，地形下部靠近渠道（取水口）的地方坡度较缓，在513.5m高程以上坡度变陡，而在518.5m高程线中央位置有一相对平坦的坪坝，地势相对较开阔，可进行建筑物的平面布置。 1.1、设计资料1、 地址地形图一张（枢纽建筑物平面图绘于地形图上）。2、 地质情况：站址处为上侏罗纪广元统砂页岩互层，上覆3m左右的轻质粘土。砂岩容重，允许压应力；轻质粘土容重，允许压应力。 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，水质良好。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干渠水力要素：地坡i=1/4000，站址处渠底高程502.8，边坡系数m=1.25，糙率n=0.025，水温20。5、开发区用水工程图（见设计书）6、根据开发区供水要求，净水构筑物的设计水位定为518.3m。7、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785T/m3，单价5000元/T。9、水头损失估算取值如表2所示。 表2 水头损失估算值H净（m）直径D（mm）350占H净的%30103010203102 泵站规划本章内容包括泵站枢纽中心线的比较与选择，枢纽建筑物的总体布置，泵站设计流量和设计扬程的确定，水泵型号、台数及配套动力机设备的选择等。 2.1 中心线选择及枢纽建筑物总体布置2.1.1 最优枢纽中心线的确定按照经济、合理的原则，在已给地形图上选择两条枢纽中心线（如地形图上所示），分别称为A线和B线。A线位于渠道下游，所经过的地形坡度适宜，高差起伏变化小，在506m等高线与干渠之间有一块较大的平地，对于布置引水渠相当有利，同时在516.0m518.5m高程处，地势也很平顺，便于开挖和施工。在东北角有高压输电线通过，与A线路距离更近，可减少输电线路的长度，节省投资。A线路相对较短，可以减少管路损失，节约费用。B线前端地势相对狭小，不利于取水建筑物的布置。虽在508.0508.5m高程线之间有一片空地，可能便于泵房的布置，但在B线后端坡度较陡，要使压力管道比较稳定，则所需的材料和劳动力也会相应的加大，从而增加工程投资，况且B线离高压线较A线远，电力输送不如A线方便。综上所述，选择A线更经济，更合理。2.1.2 泵站枢纽总体布置据站址地形图可得，511.0m以上高程线疏密不均匀，但是在518.5m高程线中央位置有一相对平坦的坪坝，地势相对较开阔，可在此进行进水池的布置。由于泵站是从渠道取水，但是渠道中的水流流态不稳定，故需设置一个进水池稳定流态，使水泵 ，提高水泵工作效率。在进水池后（高程506.0508.0m之间）布置泵房，由压力管道将水抽送到出水池（518.0m高程处），在出水池稳定后，从出水管道再流入供水点。2.2设计流量和设计扬程的计算2.2.1 设计流量Qd的确定 供水水源泵站的设计流量一般按最高日平均用水量加上净水自用水量（一般为供水量的5%10%，此处取5%）和输水管的漏失水量（按供水量的10%）计算确定。查开发区用水过程图得，最高日平均用水量为Q=1400L/s，则可据此算得：Qd=（1+5%+10%）Q=1.151400=1610L/s=1.61m3/s。2.2.2 设计扬程H的确定（1）、计算平均实际扬程 由站址干渠日平均水位表1和开发区用水过程图可列出下表： 泵站运行时段i在该时段内天数ti泵站流量进水池出水池几何提水高度QiHitiQiti1310.35503.3518.315162.7510.852280.35503.3518.3151479.83310.7503.4518.314.9323.3321.74300.7504.1518.314.2298.2215311.05504.3518.314455.732.556301.4504.3518.314588427311.4503.9518.314.4624.9643.48311.4503.8518.314.5629.343.49301.05504518.314.3450.4531.510310.7503.6518.314.7318.9921.711300.35503.4518.314.9156.4510.512313650.35503.3518.315162.754317.8810.85285.25由公式得： m（2）确定水泵的设计扬程 据 公式 式中 管路沿程损失和局部水头损失，m； k 管路水头损失占平均实际扬程的百分比，其值可按水头损失估算取值表初定。此处取为k=0.35。则 2.3 机组选型2.3.1 水泵选型 根据水泵选型原则按照下列步骤选择合适的水泵。（1）主泵类型的选择。 因为此泵站的设计扬程为20.44m，查水泵站设计示例与习题中的水泵性能表得14Sh19A和20Sh19两种泵型均符合扬程要求，作为比较方案，进行经济性能等方面的优选。其性能如表所示： 泵型方案性能型号流量Q（L/s）扬程H（m）转速n（r/min）轴功率N轴（kW）效率（%）允许吸上真空高度HS(m)重量（kg）14Sh19A2403103602621.516.5147076.577808085733.589820Sh194505606502722159701591441267584764.02010（2）确定主泵台数 有关系式，可据此确定两种泵型所需的台数。14Sh19A型泵 台，取5台。20Sh19型泵 台，取3台。 由上述计算可知，选14Sh19A型泵机组要多两台，可能其投资比20Sh19型泵要大，安装高程较小，不利于通风散热，但是前者机组重量比后者要轻得多，小型机组便于安装，维护和检修，流量的变化适应性也较强，初选5台14Sh19A型泵这一方案。（3）拟合流量过程曲线 按选定的水泵型号和台数，在流量过程线上拟合，当取水泵台数为5时，拟合后的流量过程线和设计流量过程线配合较好，故说明选择方案可以满足流量变化过程的要求。故本设计选用5台14Sh19A型泵这一方案是合理的。2.3.2 动力机组配套选型 由于在站址东北角有高压输电线路通过，靠近电源，故动力类型选配电动机。（1） 电动机配套功率N配计算其计算公式如下： 式中：K动力备用系数，取1.05；N轴水泵工作范围内的最大轴功率，查前表得80kW；传动效率，水泵转速为1470r/min，初步假定用同步转速1500r/min的异步电动机直接传动，则取为0.98。算得 kW。（2） 确定机型根据水泵额定转速1470r/min和配套功率85.7 kW，查水泵站设计示例与习题电机资料可知选用5台JQ2934型三相鼠笼式异步电动机5台能满足设计要求。其技术性能如表所列。 JQ2934型电机性能表额定功率（kW）额定电压（V）额定转速（r/min）重量（kg）1003801470670 3 泵站建筑物设计本章主要包含以下设计内容：泵站管路形式级泵站各建筑物的结构形式确定；计算确定水泵安装高程；泵房内部初步布置及泵房平面尺寸；进出水建筑物的设计与布置。3.1 引渠设计3.1.1 引渠断面设计按照明渠均匀流方法计算。取边坡系数m=1.5，糙率n=0.025，底坡i=1/5000,用试算法确定水深h与底宽b。设h=1.1m，b=2.1m，计算通过流量Q。过水断面积W=（b+mh）h=（2.1+1.51.1）1.1 =4.125m2。湿周=6.07m。水力半径。谢才系数=37.5m1/2/s。流量m3/s 1.61 m3/s。3.1.2 冲淤流速校核实际流速v实，不冲流速v不冲和不淤流速v不淤，需满足v不冲v实v不淤。实际流速：。不冲流速：按下式计算：。 K耐冲系数，站址表层为轻质粘土，取0.57；Q引渠设计流量，为1.81 m3/s。则可据此算得m/s0.44m/s，符合要求。不淤流速：为控制渠床杂草生长，小型渠道的不淤流速应在0.30.4m/s之间。设计数值均满足要求，引渠设计横断面如图31所示。3.1.3 引渠底高程以渠道最低水位时能引进泵站设计流量，尽量减少土方开挖量为原则。渠首进口水面降落 估算为5cm，则渠首底高程为 503.81.10.05=502.65m，渠末底高程为502.6515(1/5000) 图31 引渠横断面示意图 =502.647m。 3.1.4 进水池水位 取渠道最低水位为设计水位（503.8m），并设从干渠到进水池的水位变化为0.1m（含渠首进口水面降落，渠道坡度降落的水位变化等），则进水池的设计水位为503.80.1=503.7m。3.2 泵站管路设计泵站吸水管路管材拟采用铸铁，其管径用控制流速公式先计算然后查资料取标准值确定。 式中 Q管路中通过的流量，初选采用水泵铭牌流量0.31m3/s.v 管内控制流速，按经验选值，进口处取1.0m/s，管道内取1.5m/s。则进口喇叭管直径，管道直径。查资料取标准值进口直径630mm，管路直径500mm。管长：依经验暂拟11.0m。附件：由前计算确定得，喇叭管的大头直径630mm，小头直径500mm，长度310mm；考虑用直立式池壁的进水池，选用R=700mm，内径500mm的双法兰90弯头，中心线长度1183mm；选用长度890mm，小头直径350mm，大头直径500mm的偏心异径接头。真空表一只。 3.3 确定水泵安装高程3.3.1 吸水管路水头损失吸水管路水头损失计算按沿程损失和局部损失分别计算后相加而得。沿程水头损失用下式计算 式中 n管道内壁糙率，铸铁为0.013；L管道长度11.0m；D管道直径500mm；Q管道设计流量0.31 m3/s。则计算可得。局部水头损失用下式计算 式中 管路局部阻力系数，查资料得：，；D局部阻力处管径，查资料得：D进=0.63m，D缩=0.35m；其余符合同上。则。则吸水管路水头损失为：m。3.3.2水泵安装高度计算本设计工作水温与水面大气压均超过标准值，用公式计算修正后的允许吸上真空高度，水泵允许吸上真空高度3.5m；大气修正值，海拔500m，查资料得9.72m；工作水温20，则查资料得0.24m；算得m。m/s， 水泵进口处流速。 水泵安装高度用下式计算 ， 。 3.3.3水泵安装高程的确定水泵安装高程用下式计算： ，进水池最低水位503.7m；K安全值，取0.2m。则m。水泵安装状况如图32所示。3.3.4 出水管路选配 出水管路直径用两种方法分别计算后比较选取。（1） 用经验公式计算 ，式中 Q出水管路中最大的流量，取水泵工作范围内最大值0.36 m3/s；K计算系数，本设计取10；H出水管路 图32 水泵安装高程示意图静水头，本设计为518.3505.25=13.05m。则。（2） 用控制流速公式计算： ，式中 Q出水管路通过流量，取水泵铭牌流量0.31 m3/s；v管内控制流速，凭经验取2.0m/s。算得。综上所述，本设计出水管路直径取0.5m。依据计算结果选取管路附件。渐扩接管：水泵吐出口直径0.3m，出水管路直径0.5m，查资料选取长度为690mm、大头直径500mm、小头直径300mm的标准正心铸铁渐扩管；闸阀：为确保正常启动、停机和调节功率，选用内径为500mm长度为700mm公称压力为100N/cm2的Z48T10型闸阀；拍门：此泵站为中型泵站，为节约扬程，出水管路出口为淹没式出流，停机池水倒流用拍门止逆。查资料选择内径为550mm的拍门；管路出口渐扩管：在拍门与管路之间设置正心渐扩管，以降低出口流速，回收动能。3.3.5 起重设备选配本设计较大的单件设备是水泵898kg，其次是电机670kg。从书上拟在安装检修时选用手动单轨小车进行。查资料选用SG2型单轨小车，其技术性能如表所示。另选用14.7kN的手动葫芦与之配套，葫芦技术性能如表所列。起重量（kN）提升高度（m）运行速度（m/min）手拉力（kN）工字型钢号总重量（kg）19.63102.50.14736a23起重量（kN）起重高度（m）起重链直径（mm）起重拉力（kN）毛重（kg）尺寸14.72.580.3515433324 3.4 泵房初步布置设计3.4.1 确定泵房结构型式卧式离心泵泵房型式取决于水泵有效吸程与水源水位变幅的关系。（1）水泵有效吸程值计算按下式计算：，式中Z水泵安装基准面距底座间（此处为底面）的距离，查资料可得0.56+0.17=0.73m；h水泵基础高出机坑地面高度（此处为0.1m），余者符号意义跟前同。则。（2） 水源水位变幅渠道最高水位504.8m，最低水位503.8m，则水位变幅 1610(L/s),故符合要求。计算表明：在设计水位组合下，泵站总流量均能满足供水要求，水泵工作点始终在接近高效范围内运行，设计符合要求。4.1.3终选水泵及动力机 由以上计算及论述可知，水泵泵型选择14Sh19A，动力机选用JQ2934完全满足设计要求，故确定选用这两种。5、其他内容本章包括主要设备及材料，工程量的计算，投资概预算，并据此选择最终方案。5.1 主要设备与材料 本设计所需的主要设备和主要材料如表51和表52所示。 表51 主要设备表编号型号名称规格数量重量114Sh19A离心泵流量Q=240360L/s,H=1122m5台898kg2JQ2934电动机功率N=100kW5台670kg3SG2手动单轨小车Q=2.0t，H=310m1台23kg4HS1.5手拉葫芦Q=1.5t，H=2.5m1台15kg5BSL1配电柜宽0.8m，厚0.6m，高2.0m7块6SZB8真空泵抽气量048m3/h,真空度06502台42kg7板车高度H=0.8m2台8Z4BT10闸阀内径500mm，长度700mm5个表52 材料表编号名称规格数量136a工字钢h=36cm，长度=16.3m2根2进口吸水喇叭管大头直径630mm，小头直径500mm5个3吸水喇叭管支架5个4铸铁法兰5个5真空表012Mpa5个690弯头R=700mm，内径500mm5个7铸铁偏心异径接头大头直径500mm，小头直径350mm5个8标准正心铸铁渐扩管大头直径500mm，小头直径300mm，5个9管路出口渐扩管扩散锥角125个10拍门（止回阀）内径550mm，直径D=500mm，长度95m5根11木门宽3.0m，高3.0m2扇宽1.2m，高2.5m4扇12窗宽2.0，高2.1m125.2 工程量计算土石开挖方