《水泵及水泵站》课程设计指导书

水 泵 及 水 泵 站 课 程 设 计 指 导 书 适用于农业水利工程专业 水利水电工程专业 目 录 第一章 设计目的和基本要求 1 1 1 课程设计目的 1 1 2 课程设计基本要求 1 第二章 设计任务及安排1 2 1 设计任务及内容1 2 2 设计工作进度安排 1 第三章 设计成果及内容要求1 3 1 课程设计应提交的成果 1 3 2 设计报告应包括的内容 2 第四章 灌溉泵站课程设计资料2 4 1 基本情况 2 4 2 地质及水文地质2 4 3 气象 3 4 4 水源 3 4 5 出水池水位3 4 6 电源 3 4 7 建材 3 4 8 每天开机小时数3 第五章 灌溉泵站课程设计指导 3 5 1 泵站枢纽总体布置 3 5 2 泵站设计流量计算 4 5 3 泵站设计扬程拟定 4 5 4 机组选型 5 5 5 管径 管材及阀件选择 5 5 6 辅助设备选择 5 5 7 水泵工作点及安装高程确定 5 5 8 泵房结构型式确定 6 5 9 泵房内部布置和尺寸拟定6 5 10 泵房整体稳定分析6 5 11 泵站进出水建筑物设计6 参 考 文 献 7 第一章 设计目的和基本要求 1 1 课程设计目的 1 加深对课程基本概念 理论 方法及课程结构体系的理解和融会贯通 培养综合 运用所学课程知识解决实际工程技术问题的能力 2 了解和掌握泵站工程设计的基本环节 内容 方法 步骤和要求 受到工程设计 方法的初步训练和创新意识的培养 3 实现对运算 绘图 查阅资料和手册 使用规范和标准 计算机应用等基本技能 的训练和求真务实科学素质的培养 1 2 课程设计基本要求 1 能充分理解和正确应用课程设计指导书中提供的基本资料和数据 能对其做进一 步的加工和处理 得到设计所需的基本依据 2 能按设计任务和内容全面完成各项计算 分析 论述 设计方案 图表显示 结 论报告等 3 设计的依据充分 数据可靠 方法正确 方案合理 分析得力 结论明确 4 设计报告规范 工整 基本内容表述清楚 层次分明 5 设计图纸符合制图标准 设计成果表达齐全 正确 6 倡导和鼓励用计算机打印报告和绘制图纸 第二章 设计任务及安排 2 1 设计任务及内容 本课程设计以中小型灌溉泵站的初步设计为题材 进行泵站设计参数的确定 水泵机 组选型配套 泵站建筑物设计等内容 2 2 设计工作进度安排 1 资料分析 方案拟定 1 天 2 设计报告所涉及内容的计算 分析 论证 确定和相关图表草拟 3 天 3 泵房平 剖面图的绘制 2 天 4 泵站总体布置图的绘制 1 天 5 设计报告的编写 3 天 第三章 设计成果及内容要求 3 1 课程设计应提交的成果 1 泵房平面图 剖视图各一张 2 泵站建筑物总体布置图一张 3 设计报告一份 3 2 设计报告应包括的内容 1 设计任务和目的 2 设计所依据的规范和标准 3 设计基本资料 4 站址选择及建筑物总体布置方案 5 泵站设计流量和设计扬程的确定 6 水泵选型方案及类型和台数的确定 7 动力机及主要辅助设备的选配 8 进 出水管的材料 数目 管径 布置及支承方式 9 水泵工作点及安装高程的确定 10 机电设备布置方案及泵房结构类型和尺寸的确定 11 进 出水建筑物的形式和尺寸的确定 12 上述内容中必要的附图 附表及计算公式 图 表 公式均分章编号 第四章 灌溉泵站课程设计资料 4 1 基本情况 1 本区地势较高 历年旱情比较严重 粮食产量低 根据规划 拟从附近湖中提水 灌溉该区的 4630 hm2 农田 使之达到高产 稳产的目的 2 机电提水灌区内主要作物有小麦 玉米 谷子和棉花等 灌区缺少灌溉制度 现 参考附近老灌区的灌水经验 制定出本灌区灌溉保证率为 75 的灌溉制度 其设计毛灌水 率如表 4 1 所列 表 4 1 设计年内毛灌水率 灌水时间 日 月 1 3 15 4 16 4 10 6 11 6 30 7 1 9 30 9 15 11 10 12 灌水率 l s hm2 0 41 0 33 0 25 0 34 0 43 3 1 500 的站址地形图 4 2 地质及水文地质 1 根据可能选择的站址 布置了 6 个钻孔 由地质柱状图 从略 明显地看出 3m 以内表土主要是粘壤土 经土工试验 得到的有关物理指标为粘壤土的内摩擦角为 35 承载力为 200kN m2 2 站址附近的地下水位多年平均在 307 2m 左右 系黄海高程 4 3 气象 1 夏季多年平均旬最高气温为 34 春 冬季干旱少雨 年平均降雨量为 524mm 降雨年内分配极不均匀 每年 7 8 9 月的降雨量占全年降雨量的 80 以上 2 年平均无霜期为 200 天左右 多年平均最低气温为 8 最大冻土深度为 0 44m 3 平均年地面温度为 15 平均年日照时数为 2600 4 h 累积年平均辐射总量为 527 41 kJ cm 平均日照百分率为 59 4 热量和积温都比较丰富 能满足一年两熟作物生长的需要 4 4 水源 1 灌区西北有一湖泊 是规划灌区的水源 其水量充沛 灌溉保证率为 75 时的湖 泊月平均水位如表 4 2 所示 表 4 2 湖泊月平均水位 保证率 75 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 水位 m 308 9 308 9 309 2 309 3 309 5 309 7 311 0 311 5 312 0 309 8 309 8 308 9 2 灌溉保证率为 90 时 灌溉期间旬平均最低水位为 309 2m 3 5 年一遇的旬平均最高水位为 311 5m 4 夏季多年旬平均最高水温为 23 4 5 出水池水位 根据规划 为保证提水后自流灌溉 出水池水位应不低于 327 5m 4 6 电源 站址附近有 10 kV 高压电力线通过 已经有关部门批准 可供泵站使用 4 7 建材 该地区劳动力充足 交通方便 除水泥 钢材以及泵站建设中所需的特殊材料外 当 地可提供砖 瓦 石 砂 木材等建筑用材 4 8 每天开机小时数 根据泵站运行管理规划和机电设备的运行特性 每天按 20 h 运行设计 第五章 灌溉泵站课程设计指导 5 1 泵站枢纽总体布置 1 在已给地形图上选择站址 布置泵站枢纽建筑物 同时根据地形图绘出泵站所在 位置的纵剖面图 2 一般来说正向进水 正向出水水流条件好 泵站应靠近出水池 压力管道尽量垂 直等高线 以缩短管道长度 3 进 出水池要建在挖方地带 且与输水干渠平顺连接 4 建筑物布置按照经济 合理的原则 节省投资 保证安全 减少水力损失和运行 费 5 2 泵站设计流量计算 5 2 1 灌水率图修正 为了便于选择同型号水泵 按以下原则将灌水率图修正成等阶梯形状 1 灌水日期的移动或灌水时间的变动 不应影响作物的正常需水 变动天数不超过 2 3 天 2 各次灌水的灌水率数值不应相差太大 最小灌水率不应小于最大值的 40 以使 渠道流量比较平稳 泵站机组利用率较高 3 修正后的灌水率应适应我国目前的管理水平 对旱作灌区 一般的灌水率在 0 30 0 50 l s hm2 之间 5 2 2 机灌灌水率图绘制 按每天开机小时数 将修正后的毛灌水率换算成机灌灌水率 绘制机灌灌水率图 公 式为 5 1 式中 为修正后的设计毛灌水率 l s hm2 为机组每天开机的小时数 h 5 2 3 泵站设计流量计算 取灌水率图中最大的灌水率计算泵站的设计流量 其计算公式为 5 2 式中 qmax 机为修正后的最大机灌灌水率 l s hm2 为泵站设计灌溉面积 hm2 5 3 泵站设计扬程拟定 5 3 1 平均净扬程计算 公式为 5 3 式中 为相应时段时的出水池水位与进水池水位之差 m 为相应时段时的泵站供水 流量 m3 s 为不同灌溉时段的工作天数 d 5 3 2 泵站设计扬程拟定 公式为 5 4 式中 为管路沿程和局部水头损失 m 为估计的管路水头损失占平均净扬程的百分 比 其值可按表 5 1 估计 表 5 1 k 值估算表 水泵规格 水泵出口直径 mm 350 30 0 1 0 3 0 1 0 2 0 03 0 10 注 扬程低或直径小者用大值 反之用小者 5 4 机组选型 5 4 1 水泵选型的原则 1 在设计扬程下 能满足设计流量的要求 2 当净扬程变化时 水泵能在高效区内工作 3 在能够适应灌溉流量变化的前提下 尽量选用较大的水泵 以减少台数 节省基 建及维修费用 另外大泵的效率较高 4 在一个泵站中 尽可能选用同型号的水泵 5 如进水池的水位变化幅度较小时 优先选用卧式机组 6 在满足流量和扬程的前提下 尽量选用吸水性能好的水泵 5 4 2 水泵选型步骤 1 依据泵站的设计扬程 查 水泵性能综合型谱图 初选出满足设计扬程的几种水 泵 2 根据泵站的设计流量和等阶梯灌水率图 将其与初选水泵的高效区流量范围进行 比较 拟定各初选水泵的台数 通常泵站以选 3 5 台水泵为宜 3 再查 泵类产品样本 或 水泵厂家产品说明书 中的水泵性能曲线及性能表 进行 初选水泵的性能和结构比较 按照供货的可能性选择适宜的泵型及台数 做为进一步方案 比较的依据 5 4 3 动力机选型 应优先考虑选配新型节能电动机 单机功率较小时选配低压电机 单机功率较大时选 配高压电机 电机转速与水泵匹配 采用直接传动 5 5 管径 管材及阀件选择 内容从略 5 6 辅助设备选择 根据水泵机组选择相应的充水 供水 排水 起重等设备 5 7 水泵工作点及安装高程确定 1 根据实际管路情况计算管路综合阻力参数 2 用图解法分别求得在 H 设计 Hmax Hmin 情况下 相应的 Q 设计 Qmax Qmin 和 设计 max min 值 判断水泵在不同工况下能否满足灌溉流量的要求 水泵运行是否处于高效率 区内 且不发生功率超载现象 短期超载不大于 5 3 若水泵有并联安装时 要根据运行情况 校核水泵单台工作及并联工作时的工作 状况 4 水泵安装高程应以进水池设计最低水位推求 以保证灌溉期间水泵均不发生汽蚀 5 8 泵房结构型式确定 根据所选机组的类型 进水池水位及其变幅 站址处地质及水文地质条件 通过方案 比较 选择并确定适宜的泵房结构型式 5 9 泵房内部布置和尺寸拟定 泵房内部布置和各部分尺寸的拟定 应满足机组安装 运行 检修之要求 满足通风 采光和电气设备 辅助设备布置的要求 同时应满足建筑设计的相关规范 5 10 泵房整体稳定分析 根据泵房结构型式及尺寸 确定应计算的内容及其稳定校核 5 11 泵站进出水建筑物设计 设计进 出水建筑物 布置进 出水管路 包括管路附件 及支墩 镇墩 参 考 文 献 1 把多铎 马太玲主编 水泵及水泵站 M 北京 中国水利水电出版社 2004 2 王涛主编 水泵及水泵站习题实验课程设计指导书 M 北京 水利电力出版社 1995 3 栾鸿儒主编 水泵及水泵站 M 北京 水利电力出版社 1993 4 刘竹溪 刘景植主编 水泵及水泵站 第三版 M 北京