泵站毕业设计

I 中文摘要中文摘要 摘 要：江苏省灌云监狱（农场）位于灌云县境内东部五图河旁，东临黄 海，西连宁连、盐连高速公路。该泵站修建用于改善灌云监狱东北部田地灌溉 状况，且具有自引功能。该泵站设计流量为 4.0m3/s，设计扬程 1.365m，最大扬 程 3.263m。选用 800ZLB-125 型立式轴流泵配 JSL-12-10 型 95KW 电动机 2 台 套。站房采用墩墙式湿室型结构，主要建筑物包括正向进水前池，进水池、泵 房、隔墩、出水池等。该泵站的兴建，将对水源灌溉发挥重要作用。本论文为 江苏省灌云监狱灌溉引水泵站的初步设计，报告内容包括水泵的选型，辅助设 备选择，主要建筑物设计，稳定计算，结构计算等。 关键词关键词：流量，扬程，稳定计算，结构计算 II AbstractAbstract Pick to: jiangsu province irrigation cloud (farm) is located at the prison visit guanyun county territory east five figure beside the river, the yellow sea in the east, the west even better even, salt even highway. The pump station built improve irrigation cloud prison fields are irrigated northeast condition, and has since led function. The pump station design flow rate is 4.0 m3 / s, design head 1.05 m, the biggest head 2.51 m. Choose 800 ZLB-125 type vertical with axial JSL-12-10 type 95 KW motor 2 sets. The wet room wall type pier station type structure, main buildings including positive before the water pool, into the pool, pump room, the pier, a pool, etc. The construction of pumping station, will play an important role for water irrigation. This paper in jiangsu province irrigation water pumping station prison irrigation cloud of preliminary design, the report shall include water pump selection, auxiliary equipment choice, main building design, stability analysis, structural calculation. Key Words: irrigation drainage flow head structure type selection stability analysis stress analysis 1 1 综合说明综合说明 1.1 工程概况工程概况 江苏省灌云监狱（农场）位于灌云县境内东部五图河旁，东临黄海，西连 宁连、盐连高速公路。北倚西游记中的花果山，紧邻久负盛名的亚欧大陆 桥桥头堡连云港。监狱始建于 1951 年 9 月 3 日，占地面积 75.3 平方公里， 其中耕地 6 万余亩，林地 1.2 万余亩，水面养殖 2 万余亩。这里土地肥沃，生 态优良，稻谷飘香，清新宜人。该区属暖温带季风性气候，年平均气温 15， 年均降水量 959.4 毫米，年均日照 2456.2 小时，适合多种农作物生长。 1.2 兴建缘由兴建缘由 设计泵站所在项目区位于灌云监狱（农场）东北部的利民盐田，地表植被 不多，动物稀少，风害肆虐，农田水利设施较少。江苏盐业市场开放以来，盐 产品供大于求，价格一降再降，盐业生产和盐业市场疲软，利民盐场逐年下降， 已经失去了在市场中竞争的优势。为切实转变高投入、低产出的不良状况，努 力提高土地资源利用率，经监狱管理局、国土部门、水利部门等多方面调研后， 作出了“退盐转农”进行土地复垦的决策。该项目的实施能有效增加耕地面积。 提高土地利用率，增加农场职工收入，对促进我省耕地总量动态平衡级繁荣当 地的经济，改善生态环境将起到积极的推动作用。通过复垦后，项目区内土地 平整，利于机械耕作，防洪、排涝、抗旱主干工程可以初具规模，内部排灌设 施进一步完善。可新增加耕地 1137.33 公顷，心曾耕地比例达 75.77%。 项目区内虽已开挖了许多条河道和沟渠，但土地不平整，水利基础设施较 差，原有灌溉、排涝泵站装机容量小，远不能满足项目去的灌溉、排涝要求、 根据项目区的工程规划，拟建 6 个泵站和 2 个排涝泵站，以提高灌溉，排涝标 准，从根本上改变这一地区农业生产条件。灌云监狱灌溉引水泵站正式拟建的 6 座灌溉泵站中的一座，希望通过该泵站的建设在一定程度上改善项目区的灌 溉条件。 1.3 基本资料基本资料 1.3.1 泵站的设计流量泵站的设计流量 根据灌溉与排水工程设计规范 （GB50288-99）,要求，泵站设计 引水流 量为 4 m3/s，正向进水，正向出水，且有自引功能。 1.3.2 水位组合水位组合 水位资料 内河 外河 最高水位 3.20 2.61 最低水位 0.10 0.30 2 正常水位 1.56 1.40 1.3.3 工程地质、地形工程地质、地形 场地钻探深度范围内所揭示的土层土质，按其成因类型及土的性状自上而 下分为如下诸层： 素填土：灰褐色，主要由粘性土组成，土质不均，含少量碎石，潮湿，松 散，强度不均匀。 粘土：黄褐色，土质均匀，饱和，切面光滑，干强度中等，韧性中等，无 摇震反应，可塑。 淤泥：灰色，灰青色，土质均匀，细腻，具腥臭味，饱和，切面有光泽， 流塑。 粘土夹粉细砂：黄褐色，土质不均，层中见有粉细砂夹层，层厚多为 1cm 左右，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑。 含砂粘土：黄褐色土质不均，层中含较多中细砂颗粒，切面稍有光泽，干 强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑。 粘土：黄褐色，土质较均切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无 摇震反应，可塑。 粘土：黄褐色，土质较均切面有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇震反 应，可塑。 含砂粘土：黄褐色土质不均，层中含较多中细砂颗粒，砂含量不均，且局 部含沙量较高，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中-低等，摇震反应缓慢，可 塑。 粘土：黄褐色，土质较均，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等， 无摇震反应，可塑。 含砂浆粘土：黄褐色，夹灰绿色，土质不均，含较多钙质结核，结核直径 为 2-5cm，大者达 8cm，局部密集，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等， 无摇震反应，硬塑。 粘土：黄褐色，夹灰绿色，土质较均，切面有光泽，干强度中-高等，韧性 中-高等，无摇震反应，硬塑。 粘土：黄褐色，土质不均，层中含较多中细砂颗粒，切面稍有光泽，干强 度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，可塑。 1.3.4 水文地质条件水文地质条件 该地区地下水分为潜水和承压力两大类型。潜水受地形和气候的影响，每 次雨后，潜水位迅速升高，枯水季节，潜水位迅速下降，潜水地下水位埋藏较 浅，埋深一般在高程 12m 之间，多为咸水。地下水补给与附近地表水，降水蒸发密切相关。浅层承 压水含水层顶板埋深一般 50100m,厚度 3040m，深层承压水含水层顶板埋深 一般 90120m，地下水资源量丰富 ，矿化度小于 1g/L。 3 1.3.5 气象资料气象资料 该地区地处北亚热带和南暖温带交界区内，受季风环流影响，冬季寒冷干 燥，夏季高温多雨，秋季天高气爽，多晴好天气，四季分明，光照充足，雨水 充沛，年平均气温 14.10 年均最高气温 36.5，极值 40（1978 年 7 月 6 日） 。年均最低气温-11， 极值-21.5（1969 年 2 月 6 日） ，年日照时数为 2233.41 小时，无霜期较长，年 均无霜期 216 天。一年四季多东风至南风，最大风速为 23m /s，年降水量平均 为 936.6mm，年蒸发量 768.8mm、该区域内造成暴雨的天气系统主要是切变线。 低温。台风和黄淮气旋。大范围、长历时的降雨，多有切变线和低温连续出现 所造成的。台风暴雨范围小，强度大，历时短。当台风与其它天气系统遭遇时， 常造成来势迅猛的特大暴雨。 1.3.6 地震烈度地震烈度 根据区域地质构造稳定性较好、地基抗震稳定性一般、场地不良地质现象 不发育等综合评价，场地属于建筑抗震一般地段。查 GB183062001“中国地 震动峰值加速度区划图”及“中国地震动反应谱特征周期区划图” ，场地地震动 峰值加速度为 0.10g，相应的地震基本烈度为 VII 度；地震动反应谱特征周期为 0.40s。 拟建场区抗震烈度为 6 度。 1.3.7 建筑物等级建筑物等级 按 3 级建筑物设计，临时建筑物按 4 级建筑物设计。建筑物防洪标准按 20 年一遇设计，50 年一遇校核。 4 2 机组选型机组选型 2.1 水泵选型水泵选型 水泵是水泵站的主要设备，它决定着其他设备的选型配套和泵站建筑物的 形式、尺寸。合理的选择水泵对降低工程造价及运行管理费用都具有很大的意 义。 2.1.1 水泵选型原则和步骤水泵选型原则和步骤 由于水泵的选型是动力机、传动及辅助设备等配套设备选取、泵站工程建 筑物设计以及经济运行的重要依据。水泵的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。所以，水泵的选型必 须得到重视。 2.1.1.1 水泵选型的原则 （1）充分满足一定设计标准内供排水及灌溉要求； （2）在满足设计流量与设计扬程的情况下，应适应工况变化，即工况变化 时，扬程浪费较小； （3）水泵在长期运行中平均工作效率高，即选用效率较高的泵，运行时能 使工况点落在高效段，这样既省动力又不易损坏机件； （4）水泵运行中安全，汽蚀性能良好，即选用允许吸上真空高度 Hs 较大， 必须汽蚀余量NPSHr 较小的泵。这样既能减小泵房的开挖深度，又不使水泵 发生汽蚀，运行平稳、寿命长； （5）泵站投资小，节省机电设备及土建投资费用； （6）结构合理，便于安装，运行、管理和维修方便。 2.1.1.2 水泵的选型步骤 （1）根据供（灌）排水区的规划要求，确定建泵站的流量和扬程这两个参 数，一般由供（灌） 、排水规划确定。 （2）根据确定的水泵扬程，在现有的水泵产品中选几种适用的水泵，进行 比较选择。有了水泵的扬程，就可以根据水泵的性能表，水泵性能曲线，水泵 型谱图或从计算机数据库中选型。 （3）根据泵站的设计流量，初步确定水泵台数及其流量。水泵台数的多少， 决定了水泵尺寸的大小和土建工程投资，因此需要高度重视。台数太少，保证 率过低；台数过多，运行成本高，不便管理。 （4）校核水泵的各种扬程，及泵站设计扬程，最高扬程，最低扬程时的流 量，效率是否符合要求。 （5）应考虑采用水泵变速、变角或变径的可能性，如无合适产品，应与厂 家联系定制。 （6）对初选的水泵进行工况校核。先确定管路布置，计算管路性能曲线， 再求出工况点，应满足水泵在高效区运行，并校核在最大扬程、最小扬程下水 泵是否安全运行。如果不满足，须重新选泵或改变管路布置。 5 （7）对不同选型方案的工程投资，采用年运行费进行计算，通过技术经济 比较，最后选择出最佳方案。 2.1.2 水泵选型资料水泵选型资料 根据资料给定的各个设计参数，确定各特征扬程： 设计流量为 Q=4m3/s 设计净扬程m05. 156. 1-61 . 2 正常内外设 HHH MAX 最大扬程m51 . 2 10. 0-61. 2- 内外MINMAXMAX HHH 2.1.3 水泵选型方案水泵选型方案 对于一般的中小型水泵和大中型水泵的选型比较，我们发现以往的常规方 法计算的扬程往往偏高，通过大量的水泵试验数据发现，水泵装置性能曲线往 往比水泵性能曲线向左偏移 24，但是高效区的扬程变化两者基本一致。 所以我们得出选型时水泵装置扬程要向右偏移 24，以这个为标准，选择 相应的水泵。 根据泵站设计流量 Q=4m3/s，初步选择水泵台数为 2 台和 3 台两种方案。 （1）方案一：2 台 由m 及单台水泵流量m3/s，参考水泵及水泵站 ，估05 . 1 设 H22/4 1 Q 算管路损失扬程为实际净扬程的 30%，即。选择 800ZLB-37 . 1 05 . 1 *30 . 1 H 125，叶片安装角 0，其工作参数见表 2-1。 （2）方案 2:3 台 6 由m 及单台水泵流量m3/s，参考水泵及水泵站 ，05 . 1 设 H33 . 1 3/4 2 Q 估算管路损失扬程为实际净扬程的 30%，即。选择 800ZLB-37 . 1 05 . 1 *30 . 1 H 100，叶片安装角-4，其工作参数见表 2-1。 表 2-1 水泵工作性能表 型 号 叶 片安装 角 流 量 （l/s） 扬 程 （m） 转速 （r/min） 轴 功率 （KW） 效率 （% ） 叶轮 直径 （mm ） 800 ZLB-125 0 2300 1.47 58586.4575 700 800 ZLB-100 - 4 1400 1.46 48553.8974 700 2.2 方案比较方案比较 7 表 2-2 方案比较表 方案方案一方案二 性能 性能均能满足流量和扬程的设计要求，在 整个运行范围都能在高效区内运行，但水 泵运行效率较高于方案二 性能均能满足流量和扬程的 设计要求，在整个运行范围 都能在高效区内运行 台数 需要 2 台水泵，安装和管理比较方便，相 对于方案一节省了部分费用，但是较难以 适应流量的变化要求，运行调度不是很方 便，当水泵发生故障的时候，对流量影响 较大。 台数需要 3 台水泵，土建投 资较多，管理人员和维修费 用相对较多，因此对能源的 消耗和运行费用比较大，但 是方案一对流量的调节比较 好，出现突发情况能够适应 流量的变化要求 nD 值 435 5 . 4097 . 0*585 11 Dn 符合要求 435 5 . 3397 . 0*485 22 Dn 符合要求 结论综合考虑，选用方案一 综合考虑以上各因素和权衡利弊，方案一（0，n=585r/min ，D=700mm， Q=2m3/s）较优，宜优先考虑采用。 电动机的选择： 确定水泵的配套功率时，必须按照水泵工作范围内最大轴功率来计算。配 套功率按下式计算： 水泵的配套功率为： (kW) 1000 mt pdr gQH NK 式中：H水泵工作范围内的最大扬程，m； Q水泵工作范围内最大扬程所对应的流量，m3/s K动力机备用系数，按参考书水泵与水泵站表 7-2 选取； p水泵效率； dr为传动效率。 （由于刚性联轴器直接传动结构简单、价格低 廉，且直接传动效率高，故采用刚性联轴器直接传动。传动效率 dr取 1.0） H=3.26m，Q=2m3/s， p=0.85，dr取 1.0，k=1.07 计算得： 8 KWNmt5 .92 85 . 0 1 26 . 3 3 . 28 . 907. 1 配套电动机选择 JSL-12-10(95KW)。 9 3 泵房布置泵房布置 3.1 泵房平面布置泵房平面布置 设备布置一方面要满足机电设备的安装、运行和检修以及紧凑、整齐和美 观的要求，另一方面又需要满足泵房结构布置以及泵房内的通风、采光和采暖 的要求，并符合防潮、防火和防噪声的技术规定。同时还应注意泵房内外交通 运输要求，建筑造型应该美观。 3.1.1 主机组布置主机组布置 主机组采用一列式布置，各机组轴心线相互平行 ，位于同一平面内，该设 备布置方式比较简单、整齐美观。各方案主机组布置图如图3-1所示。 3.1.2 配电设备布置配电设备布置 配电柜为一端式布置，在泵房进线端建单独的配电间。这种布置方式的优点是机房跨 度小，进出水侧都可以开窗，有利于通风和采光。在水泵的工作走道一侧设置电缆沟，以 便电缆线的布置。配电间长度取 6m。两方案一致。 3.1.3 值班间布置值班间布置 值班间挨着配电间布置，宽取 3m，长 6m。 3.2 泵房平面尺寸确定泵房平面尺寸确定 3.2.1 机房跨度机房跨度 B 机房跨度根据起重机跨度、起重机与墙体间距离以及墙体的厚度来确定。 宽度： 321bbbB 式中：b1起重机跨度； b2机组底座宽度； b3墙体厚度。 mbbbB6225. 0215. 02 . 5 321 3.2.2 机房长度机房长度 L 主机组按一列式布置，机房长度可按下式计算： L= nB+(n-1)C1+2C2 式中：L 泵房长度（m） ； C1进水池中墩厚度，取0.6m； C2 进水池边墩厚度，取0.8m； n 主机台数与引水间数目之和，本方案3； 10 B 单个进水池宽度，2.4m。 L=32.4+20.6+20.8=10m 另设配电间和值班间因此泵房长度为 10+9=19m 3.2.3 机房高度机房高度 H 根据起重机，电机的安装图等资料，得机房高度 H 计算式： 12345 H=hhhhh 式中： H泵房高度，m； 1h电机高度，取 1.796m； 2h水泵轴长，取 3.1m； 3h起重钩中心到起重机上缘的距离 因此计算得 H=5.1m 3.3 泵房主要高程的确定泵房主要高程的确定 （1） 叶轮中心高程轮 3min =h 进轮 式中：轮 叶轮中心高程（m）； 进 min 进水池最低水位（m）； h3 水泵叶轮中心淹没深度（m），取 0.35m； 故 m25. 0-35 . 0 -1 . 0h- 3min 轮 （2）喇叭口管高程喇 2h 喇轮 式中：喇 喇叭口管高程（m）； h2为叶轮中心和喇叭管口的高程差，为 0.45m。 故 m7 . 0-45 . 0 -25. 0-h- 2 轮喇 （3）底板高程底 1h 底喇 式中：底 底板高程（m）； h1 喇叭口悬空高度（m），取 0.70m 故 m4 . 1-7 . 0-7 . 0-h- 1 喇底 （4）水泵梁顶高程梁 梁=喇+h4 式中：梁 水泵梁顶高程（m）； h4 喇叭口到水泵座底面高程（m）,取 1.27m。 故 m57. 027 . 1 7 . 0-h4 喇梁 11 （5）电机层楼底板高程机 max 机 式中：机电机层楼底板高程： max 进水侧最高水位（m）； 安全超高，此泵取 0.37m。 故 m57. 337 . 0 20 . 3 max 机 （6）水泵轴长 L m8 . 3m357 . 0 -57 . 3 - 梁机 L 所以不需加设中间轴承。 （7）机房屋面大梁下缘高程 H 机 缘 式中：机电机层楼底板高程： H机房高度（m）取 5.2m。 m77 . 8 2 . 557 . 3 H 机缘 12 4 主要建筑物设计主要建筑物设计 4.1 前池设计前池设计 一般泵站进水池的宽度比引渠底宽大，因此需要在引渠和进水池之间设置 连接段，即前池。其作用是为了保证水流在从引渠流向进水池的过程中能够平 顺的扩散，为进水池提供良好的流态。前池分为正向进水前池和侧向进水前池 两种类型。正向进水前池的水流与进水池流的方向一致，水流逐步扩散、流态 平顺且形式简单、施工方便，应优先采用。侧向进水前池的水流则与进水池水 流方向正交或斜交，易形成回流或旋涡，流态分布不均匀，应尽量避免采用， 仅在地形条件比较狭窄、正向进水难以布置的情况下才考虑采用。本泵站采用 正向进水前池。 4.1.1 前池尺寸的确定前池尺寸的确定 （1）前池扩散角 前池扩散角是影响前池进水流态及其尺寸的主要因素，根据实际工程经 验，前池扩散角的取值一般为20 40。本工程取30。 引渠末端宽度，进水流道总宽 B=8.4m，故计算前池池长：mb6 m bB L 4 . 1044. 46 27 . 0 2 64 . 8 6 2 tan2 6 取 L=11m。 4.1.2 前池构造前池构造 在泵站防渗排水设计时，常在前池的下面布置排水系统，即在前池底下铺 设水平滤层（包括排水） ，并在前池中设排水孔。渗流由滤层搜集，再通过排水 孔排至下游。前池底板为钢筋混凝土结构，厚 75cm。一般情况下，非粘性土地 基上的滤层为三层，黏性土地基上的为二层，滤层厚度可采用 2030cm。本设 计滤层由上至下设置为三层，第一层为碎石，厚 20cm，第二层为瓜子片，厚 10cm，第三层为中粗砂，厚 10cm。 4.2 进水进水池设计池设计 所选立式轴流泵 800ZLB-125,喇叭口直径 1.0m，以此尺寸来确定进水池各 部分尺寸。 （1）进水池宽度 B（单宽） B=2.4D=2.41=2.4m （2）喇叭口悬空高度 Z 根据进水管内压力比较均匀与进口损失系数较小的要求：Z=（0.60.8） D，D=1m，取 Z=0.7m （3）后壁距的确定 13 由于在喇叭口后面加建一堵墙能起到改变流态的作用，使得后壁距为 0 （4）进水池长度 L Bh KQ L 式中：B进水池宽度（m） ； h设计水位时进水池水深（m） ； Q水泵额定流量（/s） ； 3 m K秒换水系数，取 K=35。 则：4D=4m8 . 9 4 . 296 . 2 235 Bh KQ L 为满足检修门槽，泵房布置等要求，并由实际情况得，取 L=5m。 4.3 出水结构的布置设计出水结构的布置设计 4.3.1 出水池设计出水池设计 （1）出水池形式 出水池采用正向开敞式出水池，钢筋混凝土结构。 （2）出水池尺寸确定 出水管出口直径Dc 为使出水池中水流平稳，不产生水跃并减少出口损失，同时也为使配 套的拍门及 有关的尺寸小些，一般按照出水管管口的流速Vc=1.52.5m/s 范围内选 取。 3 . 101 . 1 )5 . 25 . 1 (14 . 3 244 V Q Dc 根据上式计算结果结合实际情况，取Dc=0.9m。 淹没深度Hs 为了不使出水管水流冲出水面，增加水力损失和水面旋滚，出水管口 应留有一定淹没深度。 2 23 2 C S V H g sm D Q V C c /15. 3 9 . 014 . 3 244 22 式中：Vc出水管管口流速， 14 g重力加速度，取g=9.81N/kg； g v H c s 2 )32( 2 并根据水泵出水管的安装情况。 综合得，取Hs=0.4m 池底至管口下缘距离P 为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管 管口与出水池池底应留有一定的空间，同时要满足泵站自引要求，取 P=2.23m。 出水池池顶高程池顶和池底高程池底 、出水池池顶高程池顶=max+h 超高 (m) 式中，h 超高安全超高，泵站流量小于6，故取h 超高=0.89m；sm / 3 max出水池最高水位，2.61m； 故 池顶=max +h 超高 =2.61+0.89=3.50m。 、出水池池底高程取与上游河底同高。即池底=-1.4m。 、出水池高度H池高=max-min =3.5（1.4）=4.9 m。 出水池宽度B 出水池宽度可按下式计算：B=(n-1)+n(Dc+2a)； 式中： n出水管数目与引水间数目，n=3； 隔墩厚度，取=0.5m； Dc出水管出口直径，Dc =1.2m； a出水管边缘至池壁或隔墩的距离。 一般a=(0.51.0) Dc=(0.51.0) 1.2=(0.61.2)m，取0.6m 故 B=(n-1)+n(Dc+2a)= 8.2m 取与进水池同宽 8.4m。 出水池长度 出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。水平式淹没出流不可 避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水 干渠，很可能造成渠道的冲刷。水面旋滚法的目的是：使出水池长度等于旋滚 长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。 因为出水池底高程与出水侧干渠底高程同高，为-1.4m，故不需设台坎。将 出水池长度可按下式计算： 0.5 max Lh 出淹 式中：h 淹max出水管的最大淹没深度，m，此方案为2.61- 2.03=0.58m； 试验系数； m台坎坡度，m=hp/Lp，此处无坎，故 m=0； 当 m=0 时， =7； mhL33. 558 . 0 7 5 . 05 . 0 max 淹出 15 由实际情况得，取=4.5m 出 L 出水池与干渠的渐变段 出水池通常比出水引河渠底宽，因此，需在两者之间设置一衔接段以实现 平顺的 过渡。根据试验资料和工程实际经验，收缩角取=50。 渐变段长度可按下式计算： 2tan 2 Bb Lg 式中：B出水池池底宽度； b出水引河渠底宽度，为4.5m； 出水池收缩角； 故 根据实际情况取3.5mm bB Lg38 . 3 2 60 tan2 5 . 44 . 8 2 tan2 4.3.2 出水管设计出水管设计 （1）出水管形式 该泵站属中型低扬程轴流泵站，为连接水泵出口及出水池，采用直管 式出水管道，材料为铸铁，管道形状为圆形，直径不变，为900mm。 （2）尺寸大小 出水管长度为 2m。 16 5.水泵的工况点校核水泵的工况点校核 5.1 管路布置管路布置 管路布置图见图 5-1。 图 5-1 管路布置图 5.2 管路阻力损失计算管路阻力损失计算 5.2.1 局部阻力参数确定局部阻力参数确定 4 =0.083S d 局 式中: S局 管路局部阻力参数（s2/m5） ； d 管道内径（m） ； 管路局部阻力系数。 计算见表 6-1。 5.2.2 沿程阻力系数确定沿程阻力系数确定 2 5.33 =10.29 n L S d 沿 式中: S 沿 管路沿程阻力参数（s2/m5） ； 17 n 管道粗糙系数，钢管 n = 0.012； d 管道的内径（m） ； L 出水管路的管道总长度，L=2m。 计算见表 5-1。 表表 5-1 局部阻力系数计算表局部阻力系数计算表 表表 5-2 沿程阻力系数计算沿程阻力系数计算 ndLS沿 0.01290020.0052 所以S=0.0052+0.1066=0.1118s2/m5 工况点校核 2 =hSQ H =+ h+ h r H 净拦 式中：h 管路水头损失（m） ； Q 流量（m3/s） ； S 管路阻力参数总和（s2/m5） ； Hr 水泵需要扬程（m） ； H 净 实际扬程（m） 。 h 拦 拦污栅左右两侧水位差，取 0.15m。 (1)水泵设计工况：0.1118 水泵设计工况扬程计算表见 5-3 表表 5-3 设计运行工况下水泵扬程计算表设计运行工况下水泵扬程计算表 Q（m3/s ） 1.61.82.02.22.4 S（s2/m50.11180.11180.11180.11180.1118 部位dS局 喇叭口进口0.1510000.01245 30 弯头段0.19000.01265 60 弯头段0.189000.02277 拍门（开启 60） 1.510400.05873 合计0.1066 18 ） h(m)0.28620.36220.44720.54110.6440 H 净1.051.051.051.051.05扬程 Hr1.58621.66221.74721.84111.9440 将表5-3中的数据绘在800ZLB125 型轴流泵工作性能曲线上，得水泵装 置的工况点: Q单设=2.05m3/s ，p=75%，H=1.8m。 n=2，则 Q总设=22.05=4.1 m3/s4m3/s，满足流量要求，且此时流量扬 程处于高效区。 轴功率： p g 1000 sf QH N =kwkw5022.48 75 . 0 1000 8 . 105 . 2 8 . 91000 则根据参考书水泵及水泵站表 7-2 选取 K=1.1,故配套电机功率为： kwkwNmt9504.531 . 122.48 在设计运行工况下，电动机不超载，满足要求。 水泵最高运行工况扬程计算表见表 5-4。 表表 5-4 设计运行工况下水泵扬程计算表设计运行工况下水泵扬程计算表 Q（m3/s ） 1.61.82.02.22.4 S（s2/m5 ） 0.11180.11180.1118 0.111 8 0.1118 h(m)0.28620.36220.4472 0.541 1 0.6440 19 H 净 2.512.512.512.512.51 扬 程H r 2.94623.02223.1072 3.201 1 3.3040 将表5-4中的数据绘在800ZLB125型轴流泵工作性能曲线上，得水泵装置 的工况点: Q单设=1.85m3/s ，p=82.5%，H=3.05m。 轴功率： p g 1000 sf QH N =kwkw10002.67 1000825 . 0 85 . 1 05. 38 . 91000 则根据参考书水泵及水泵站表 7-2 选取 K=1.1,故配套电机功率为： kwkwNmt9573.7302.671 . 1 在最高运行工况下，电动机不超载，满足要求。 20 6.附属设备选择及布置附属设备选择及布置 6.1 通风布置通风布置 泵房内部一般采用自然通风。为了改善自然通风条件，一般泵房建筑设有 高低窗， 并保证足够的开窗面积。 6.2 起重设备选择起重设备选择 泵房中，机泵设备的安装与维修都需要设置起重设备。起重设备的服务对 象主要为：水泵、电机及管道。起重机的选择主要取决于这些对象的起重量。 泵站的最大构件为电动机。 6.3 拦污清污设备拦污清污设备 开敞的水泵站引水渠道和河道中的杂物、垃圾随水流向泵站聚集，很容易 堵塞泵站进水口，影响水泵的性能，严重时可导致水泵停机，不能运行。为了 拦截引水河道中的杂物，包括水草等，通常在水泵站的进水池处设置拦污栅。 21 7. 泵房稳定计算泵房稳定计算 7.1 防渗防渗计算计算 为保证泵房地基土壤的渗透稳定性，泵房要有足够的地下轮廓线长度。防 渗计算取最大水位差情况，水位差组合为上游3.20 m，下游0.30m。 7.1.1 防渗长度计算防渗长度计算 建筑物地下轮廓线是从水流入渗点开始，沿建筑物地下不透水部分的轮廓， 到渗 流的逸出点为止。 本设计中，在前池底部设置反滤层，并设冒水孔。反滤层由上至下分为3 层，分 别是碎石（20cm） ，瓜子石（10cm） ，中砂（10cm） 。出水池与泵房采取分 建的建筑布置形式。 墙后地下水位为随上游水位的变化而变化，防渗计算取最大水位差情况 （即最高运 行工况） ，上下游水位分别为3.2m、0.3m，则上下游水位差h=3.2- 0.3=2.9m。 地下轮廓线如图 7-1 所示 图 7-1 地下轮廓线 防渗长度从 1 点为渗入点，以 16 点为渗出点开始计算起： L=0.49+0.3+0.15+0.4+0.57+5.9+0.57+0.4+0.2+0.4+0.5+11.2+0.5+0.4+0.4=22.38m 7.1.2 防渗长度校核防渗长度校核 按站址处地址资料，泵房地基一下为粘土，前池下设反滤层，由表查得对 应的渗径系数为 C=23，取 C=3。 根据水工建筑物防渗长度最小值按下式计算: HCL 为最小渗径长度； L C 为允许渗径系数； 为渗透水头；H 因此 mL7 . 89 . 23 22 由于 L=22.38mL=8.7m，所以防渗长度满足要求。 8.泵房稳定计算泵房稳定计算 泵房稳定计算包括各种工况下的泵房稳定和泵房地基稳定，本工程计算 完建期工况、设计运行工况和最高运行工况下的泵房稳定。 该泵站的机台数为 3 台以及引水间一间，将整个站房作为计算单元。 稳定计算包括完建期、运行期、校核期（最高运行工况）的抗滑稳定安 全系数、地基应力即地基应力不均匀系数。计算单元单孔进水池底板（两中 墩中线间距离） 。规定荷载竖直向以向下为正，水平向以向右为正，弯矩以顺 时针为正方向，以泵房底板中心为基点。各工况的水位组合情况如表 8-1 所 示。 表8-1 泵房稳定计算水位组合表 工况下游水位上游水位水头差 完建期无水无水0 设计工况1.562.611.05 校核工况0.12.612.51 8.1 完建期校核完建期校核 （1）泵房自重 自重包括站房底板、隔墩、后墙、水泵梁、电机梁、过墙梁均采用钢筋混 凝土结构，机房墙体采用普通砖砌墙，窗户采用铝合金、水泵、电机、起重机 等。 1、站房底板 垂直水流方向长度（所取单元计算长度）：8.41.610m。 断面面积：0.67.50.40.420.40.40.52=4.98 体积：4.989.2=45.816 3 m 自重：45.81625=1145.4KN（） 对底板中心的力矩：0 2、隔墩 高度到电机层楼板下端为4.7m。 体积：40.38 3 m 自重：40.3825=1009.5KN（） 对地板中心矩：20.40.64.725（3.750.2）+（0.2+0.5） 0.80.520.625（0.34+7.50.5）=234.576（）mKN 3、边墩 体积：53.84 3 m 23 自重：53.8425=1346KN 对地板中心矩：312.768（）mKN 4、水泵梁（2个） 自重：0.3 0.42.4254=28.8KN（） 对底板中心的力矩：28.81.25=36（+） 5、电机梁（2个） 自重：)(2 .436254 . 24 . 03 . 0KN 对底板中心的力矩：)(54 2 . 4325 . 1 mKN 6、电机 电机质量：kg1500 自重：)( 7 . 148 . 95 . 1kN 对底板中心的力矩：)(375.1825. 1 7 . 14mkN 7、水泵 水泵质量：kg1300 自重：)(74.128 . 93 . 1kN 对底板中心的力矩：)( 9 . 1574. 225 . 1 mkN 8、单梁起重机 起重机质量：t 8 起重 m 自重：)( 4 . 788 . 98kN 对底板中心的力矩：)(9825 . 1 4 . 78mkN 9、电机层楼板（两部分） 自重： kNG65.34254 . 81 . 065 . 1 1 kNG65.55254 . 81 . 065 . 2 2 对底板中心的力矩： mkNM25.37 1 mkNM56.37 2 10、电机梁盖板 体积： 3 0504 . 0 m 24 自重： kN26. 1250504 . 0 对底板中心的力矩： mkN575 . 1 26 . 1 25 . 1 11、泵房后墙 自重： kN323.406254 . 023 . 04 . 02224 . 0 2 9 . 0 14. 34 . 157. 329.18104 . 0 2 2 对底板中心的力矩： mkN447.14422 . 075. 3323.406 12、工作便桥 自重： kN 1 . 85252 . 045. 03 . 210 对底板中心的力矩： mkN49.308 1 . 85625 . 3 13、栏杆 自重： kN30103 对底板中心的力矩： mkN1355 . 430 14、机房墙体 体积： 3 82.172357 . 4 97 . 6 57 . 7 77 . 8 2 . 125 . 0 1025 . 0 4 . 063 . 3 77 . 8 m 自重： kN 5 . 4452582.17 对底板中心的力矩： mkN125.33475 . 0 5 . 445 15、屋面板 自重： kN 6 . 1192251 . 06 . 2 对底板中心的力矩： mkN 7 . 89 6 . 11975 . 0 16、柱子 自重： kNG75.6382567 . 3 77. 825 . 0 25 . 0 对底板的中心距： mkN8125.4775. 075.63 17、引水间胸腔 自重： kN02.22254 . 28 . 027 . 3 1 . 022 . 03 . 0 对底板中心距： 25 mkN9665.25225. 1254 . 28 . 027 . 3 1 . 0085 . 1 4 . 22523 . 03 . 0 18,、钢闸门 自重： kNG12322 对底板中心距： mkN42.15285 . 1 12 19、拦污栅 自重： kN826 . 2 5 . 78245014 . 0 4 14 . 3 6 . 2 2 对底板中心的力矩： mkN397 . 9 826 . 2 325 . 3 20、外挂电动葫芦 电动葫芦质量：t 3 自重： kN30 对底板中心的力矩： mkN 5 . 3725. 130 （2）墙后土压力 墙后无填土，所以无墙后土压力 完建期稳定校核计算完建期稳定校核计算: 将完建期泵房所受荷载汇总于表 8-2。 表 8-2 泵房荷载汇总表 垂直力(KN)水平力(KN) 对底板中心的弯矩 （KN.m） 名 称 +- 自 重 3638.9962254.0961026.991 土 压力 0 合 计 3638.99601227.105（+） 抗滑稳定校核 采用抗剪断公式： fG Kc P ，滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以 下土层接触面，摩擦系数。3 . 0f ，所以一定符合 0p 3250.81 =3.585.731.25, 226.93 cc fG KK P 满足要求。 地基稳定校核： 26 地基应力验算： max 2 min 55.11 3638.9961227.105 50.3710 7.52.37 7.5 GM PkPa AW 基础底面不均匀系数： max min 55.11 1.086 50.37 P P ，查泵站设计规范表 6.3.9，取=2.0。 故 。 结论：在完建期工况下，泵站满足整体稳定性要求。 8.2 设计运行期稳定校核设计运行期稳定校核 水位组合 下游水位 1.56m； 上游水位：2.61m 荷载计算 （1）泵室内水重 kNG89.14828 . 94 . 156. 126 . 04 . 84 . 05 . 7 对底板中心的力矩： mkNM023.10387 . 089.1482 （2）水平水压力 水平水压力 P= 22 11 9.8 (1.56 1.40)42.93 22 HkN 对底板中心的力矩： M2= 1 42.93 (2.960.6)68.118 3 kN m kNm (+) （3）浮托力 泵房底板所承受的浮托力为： W= 9.8 3.96 1.29.8 2.96 6.7102216.5 kN（） 对底板中心的力矩： M3=0 （4）渗透压力计算 上、下游水位：下 =1.65 m, 上= 2.61m 2548 . 0 026 . 0 8 . 9 13 gH 116 . 4 42 . 0 8 . 9 8 gH NFk7926.150105 . 7166 . 0 2548 . 0 2 1 渗 对底板中心矩： 27 mkN79.53052 . 3 7926.150