水泵站(水利)—泵站部分.ppt

第六章灌排泵站工程规划,第一节：概述第二节提水灌排区的划分第三节站址选择第四节泵站主要设计参数的确定第五节泵站工程经济分析第六节泵站枢纽建筑物布置,1,第六章灌排泵站工程规划,第一节：概述一、规划的原则和任务规划的目标：按照兴建排灌工程的目的，从当地的经济、自然条件、现有工程状况、生态环境等方面出发，充分考虑工程的经济性与科学性，解决好局部与整体、近期与远景、提水排灌与自流排灌、提水排灌与综合利用等方面的关系，拟定出不同的方案，通过综合比较，选取出最优方案。,2,泵站规划的主要内容：,3,确定工程规模及实施的范围、设计标准,确定工程总体的布置方案,确定设计扬程、设计流量，选择泵型和水泵机组的台数、选配动力设备及辅助设备,编制工程的预算，进行工程的经济性评价,进行工程的环境评价及运行管理方案,二、泵站等级划分及灌排设计标准1，泵站等级划分灌排泵站的等级,4,注：1，指标为单站指标，且包含备用机组在内，当泵站工程有多级或多座泵站组成，可按整个系统的分等指标确定整个工程的等别。2，当泵站按分等指标分属两个不同等别时，按较高的等别确定,对工业、城镇供水泵站，应根据供水对象、供水规模、供水重要性来确定直接挡洪的堤身式泵站，其等别不应低于防洪堤的工程等别泵站建筑物应根据泵站所属等别及其在泵站中的作用和重要性进行确定：,5,对位置特别重要的泵站，其主要建筑物失事后将造成重大损失，或者站址地质条件特别复杂，或采用实践经验较少的新型结构，经过论证后可以提高其级别泵站等别的划分是泵站工程设计的重要依据。据此可确定泵站的防洪标准、安全超高和各种安全系数。,6,2，泵站建筑物的防洪标准见下表,7,防洪标准是确定泵站防洪水位的重要依据，也影响到泵站建筑物的安全和工程造价。对于堤身式泵站，其防洪标准不应低于堤坝的防洪标准,3，排涝设计标准排涝设计标准是以涝区发生一定重现期的暴雨不受涝为准，包含两重内容：一是设计所采用的暴雨的频率或者重现期（以确定降雨形成的径流量的大小）；二是当发生上述重现期的暴雨时，当降雨历时不同时，要求的排至无害状态的时间标准。根据当地的经济水平、涝区作物的耐淹性、受淹的损失程度或者涝区的重要性等确定。下表是部分地区的机电排涝设计标准。,8,9,4，灌溉设计标准灌溉设计标准是指灌溉水源对灌溉用水保证程度的一项指标，是确定灌溉泵站的工程规模和进行灌溉效益分析的依据。灌溉设计标准的确定依据：灌区的水土资源分布、水文气象条件、农作物区划和组成、耕作和灌溉制度等，既要考虑灌溉用水也要考虑水源来水。,10,我国用灌溉设计保证率或者抗旱天数两种方法来作为灌溉标准。采用灌溉设计保证率的地区可按下表选择,11,采用抗旱天数作为灌溉设计标准的地区，旱作物及单季稻灌区抗旱天数可采用3050天，双季稻灌区，抗旱天数5070天；有条件的地区其标准应予适当提高。,第六章灌排泵站工程规划,第一节：概述第二节提水灌排区的划分第三节站址选择第四节泵站主要设计参数的确定第五节泵站工程经济分析第六节泵站枢纽建筑物布置,12,13,第二节提水灌排区的划分,集中还是分散的问题主要依据：灌排区的地形、可供灌溉的水源或者容泄区条件、社会经济发展水平等条件目标：灌排区进行合理分片、分级控制，以实现工程投资省、运行费用少、便于管理等目的。灌排区的划分常有以下几种类型：,14,1，单站集中控制一座泵站控制整个灌排区：灌溉泵站从水源将水抽至灌区最高处，而干渠平行等高线布置，经干渠支渠等渠系分水，控制整个灌区。,排水区的雨水经过自流汇集到排水区中地形最低处的蓄涝区内，由排水泵站集中排入容泄区内。,15,这种单站集中控制方式适用于：地形高差小，灌排区面积不大。特点：规模小、工程集中、灌排及时、便于分散设置。,2，多站单级分区控制即根据地形、水源等特点，将全灌排区划分成若干小灌排区，各自独立建站，分片灌排。,16,适用于面积较大，灌排区内域内河道沟汊较密、或行政区划较小的圩垸湖区特点是：工程分散，设备较多，管理不便，但可根据各区地形特点选泵建站，可减少泵站扬程的浪费，也便于分区经营。,17,18,3，多站分级控制灌溉时：一级站抽水至出水池后，一部分水经一级干渠分水后灌溉一灌区，另一部分经二级站抽至二级出水池。同样，一部分水灌溉，另一部分经三级站再继续提升,19,对于排水区：则将不同高程的排水区的水各自汇集到其排水区内的地形较低的区域后分别设置泵站提升至蓄涝区后或自流排出或再提升排出。,适用于面积较大，地形坡度不是太陡但高差较大或者有明显的台地的排灌区。如西北地区的机电灌溉工程。特点：规模较大，设备较多，工程分散，但便于高地高灌低地低灌或者高水高排低水低排，节省动力。,20,此种方法有时候前几级泵站并没有自己控制的灌区，而是单纯地向后级泵站供水。如：,21,4、一站分级提水，分级灌溉一座泵站内配置扬程不同的机组，分别向高程不同的区域提水适用于：地形较陡，面积不大，靠近水源。可以避免抽高灌低,实际工作中，应考虑多种因素，综合分析，并经经济分析后，确定最优的分区及布置方案。在对排水区进行划分时一般应做到：高低水分开、主客水分开、就近排水、自排为主，抽排为辅高低水分开就是高水高排，尽可能地依靠自排，减少提排的流量；内外水、主客水分开包括洪、涝分开，河、湖、田分开，还要避免相邻地区的排水矛盾，防止上游客水流到下游造成危害。就近排水就是要合理划分排水区，缩短排水时间，提高排水效果。,22,第六章灌排泵站工程规划,第一节：概述第二节提水灌排区的划分第三节站址选择第四节泵站主要设计参数的确定第五节泵站工程经济分析第六节泵站枢纽建筑物布置,23,24,第三节站址选择,一、灌溉站的站址选择，结合分区及灌区的具体情况进行，主要考虑：水源：水质、水量应满足要求，站址处岸坡稳定，避开冲、淤地段：如弯道下游。地形为便于控制整个灌区，站址应该选在灌区上游段，地形地势应便于泵站枢纽建筑物的布置，并有利于渠系的布置，便于泵房的通风采光，且利于交通（设备的运输）。,25,地质站址应选在坚固的地基上，应避开淤泥、流沙地段及其他地质不良地段，以减少地基处理工程量及费用。4，电源站址应尽量靠近电源。5，交通交通便利，大中型站尽可能靠近居住区或集镇。,26,二、排涝泵站站址选择站址选择首先要满足排水区划分的要求，同时也要满足前面对于灌溉站站址有关地址、交通、电力等方面的要求。此外，应注意：（1）站址应选在地势较低处，尽量控制较大受益面积（2）站址处有较好的泄水条件：选择在外河水位较低处，河道顺直，靠近主流，便于泵站正面进水，正面出水，河床稳定，不冲不淤。（）有利于排灌结合：考虑灌溉引水，有自排条件时，还应便于布置自排泄水构筑物,三、灌排结合泵站的站址选择主考虑前面选址中的一般要求外，还应：选址要有利外水内引（灌溉）和内水外排，兼顾灌溉水源的水质以及灌排渠道系统的合理布置要求等，经综合比较选定。四、梯级泵站的站址确定首先确定各站址的高程，然后按上面的考虑要点进行选址各站的站址高程按总功率最小的原则确定,27,第六章灌排泵站工程规划,第一节：概述第二节提水灌排区的划分第三节站址选择第四节泵站主要设计参数的确定第五节泵站工程经济分析第六节泵站枢纽建筑物布置,28,第四节泵站主要设计参数的确定,泵站的主要设计参数为泵站的设计流量与设计扬程。其不仅是选择水泵的依据，也直接决定着泵站的规模、泵站是否能够安全稳定、可靠而又经济地运行。一、设计流量的确定,29,30,（一）灌溉泵站设计流量的确定灌溉泵站的设计流量是指与灌溉保证率相应的典型年内灌溉用水过程中的最大流量,灌溉用水流量过程线及其特征是选择水泵的主要依据一个灌区往往种植多种作物,根据灌区的灌溉制度,可以确定设计典型年全灌区各种作物每次灌水的灌水模数,按时段将各作物的灌水模数相加,即可得到单位灌溉面积的净灌溉用水量过程线(即灌溉模数图),将对应时段的灌溉模数乘以灌溉总面积,再除以灌溉水利用系数,即可得到各时段的灌溉用水流量,31,即：Qi:某时段的灌溉用水流量(m3/s)qi：某时段设计灌水率（m3/s万亩）：灌溉面积（万亩）：灌溉水利用系数,由田间水利用系数和渠系水利用系数得到.其他确定方法请同学们参考有关书籍.,32,(二）供水泵站设计流量的确定供方泵站的设计流量按供水对象的用水量标准来确定1供水的水源泵站：泵站从水源取水，输送到净水构筑物。为了减小取水构筑物、输水管道和净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，通常要求一级泵站中的水泵昼夜均匀工作，因此，泵站的设计流量应为：,式中:Qr一级泵站中水泵所供给的流量（m3/h);Qd供水对象最高日用水量（m“/d);为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.051.1;T为一级泵站在一昼夜内工作小时数。,33,34,2，供水二级泵站设计流量的确定二级泵站由清水池取水向管网供水，r随时间、时期（季节）而变化，其依据是日供水曲线，也与水塔、高地水池的设置有关。a对于小型给水系统，一般采用均匀供水方式，即泵站的设计流量为供水时间的最高日平均时流量（m3/hr）,其中：.,b对于中型有水塔供水系统：为了减小水塔的调节容积，一般用分级的供水方式。泵站的流量为最大一级平均时流量。计算时，也应考虑给水系统的自用水。c对于大型、无水塔、多水源、分散供水系统：由于无水塔，所以泵站的流量为最高日最大时流量即最大时供水流量，须考虑自用水。,35,（三）排水泵站设计流量的确定排水泵站根据排水对象的不同，其计算方法也不相同。现就几种典型的排水泵站的设计流量的计算分别介绍如下：1、农田排水泵站设计流量的确定：农田排水泵站的设计流量分为排涝设计流量和排渍设计流量两种排涝设计流量按排涝设计标准推求主要方法有：排水摸数法、平均排除法、调蓄演算法等。,36,排渍设计流量按排渍模数（即单位面积上的排渍流量）和排渍面积计算确定2，城镇排水泵站的设计流量的确定城镇排水泵站主要排除城市污水和雨水，分为城市污水泵站、雨水泵站和合流泵站。城市污水包括生活污水和工业废水生活污水又分为居民区生活污水和工业企业生活污水和淋浴污水,37,Q=qhF,（1）居住区生活污水设计流量按下式计算,式中：Q1居住区生活污水设计流量，L/s；n居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按室外排水设计规范选用N设计总人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数选用；KZ总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值,也即居住区生活污水设计流量为最高日最大时流量,（2）工业企业生活污水及淋浴污水量计算,式中：Q2工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s；A1一般车间最大班职工人数，人；A2热车间最大班职工人数，人；B1一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班)；B2热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人.班)；K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；K2热车间生活污水量时变化系数，以2.5计；C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人；C2热车间最大班使用淋浴的职工人数，人；D1一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人.班)；D2热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(人.班)；T每班工作时数，h。,(3)工业企业废水设计流量计算,式中：Q3工业废水设计流量，L/s；m生产过程中每单位产品的废水量标准，L/单位产品；M产品的平均日产量；T每日生产时数；KZ总变化系数，与工业企业性质有关。,m也称单位产品的废水量定额,设计时根据工业企业的类别、生产工艺特点等情况，按相关规范选用,(4)雨水设计流量的计算公式,Q=qF,其中：为径流系数F为汇水面积q为暴雨强度,其中：P为暴雨的设计重现期（年）t为降雨历时其他参数为地方参数,二、特征水位1、灌溉、供水泵站进水水位（1）防洪水位从河流、湖泊及水库取水的泵站，当泵房直接挡洪时，其防洪水位应满足防洪标准的要求（按泵站建筑物级别确定）。当泵站引水建筑物设有防洪闸，泵站不直接挡洪时，可不考虑防洪水位的作用。,42,（2）设计水位从河流、湖泊及水库取水的灌溉泵站其设计水位取历年灌溉期取水源保证率为8595%日平均或旬平均水位从河流、湖泊及水库取水的供水泵站的设计水位取水源保证率为9597%日平均或旬平均水位从渠道取水的，取渠道通过设计流量时的水位作为设计水位；设计水位是计算泵站设计扬程的依据,43,（3）最高运行水位从河流、湖泊取水的灌溉泵站，取重现期为510年一遇洪水的日平均水位；供水泵站取重现期为1020年一遇洪水的日平均水位作为最高运行水位；泵站从水库取水时，根据水库调节性能论证确定从渠道取水时，取渠道通过加大流量时的水位作为最高运行水位最高运行水位是确定泵站最低扬程的依据,44,(4)最低运行水位从河流、湖泊及水库取水时，灌溉泵站取历年灌溉期水源保证率为9597%的最低日平均水位，供水泵站取水源保证率为9799%的最低日平均水位作为最低运行水位从渠道取水时，取渠道通过最小流量时的水位最低运行水位是确定水泵安装高程以及泵站最高扬程的依据。,45,平均水位从河流、湖泊、水库取水时，灌溉泵站取灌溉期多年日平均水位，供水泵站取水源多年日平均水位作为平均水位。从渠道取水时，取渠道通过平均流量时的水位上述各种水位皆为水源的水位，水泵的进水池对应的各种水位根据上述水位，扣除从水源处至水泵进水池的水力损失后得到。,46,2、灌溉、供水泵站的出水池水位（1）最高水位当出水池接河道时，取河道的校核洪水位；当接渠道时，取与泵站最大流量相对应的水位作为最高水（渠道的校核水位）最高水位用于确定出水池池顶高程（2）设计水位灌溉泵站按灌溉设计流量及灌区控制高程要求推算到泵站出水池的水位供水泵站取与泵站设计流量相应的水位设计水位用于确定泵站的设计扬程。,47,（3）最高运行水位取与泵站最大运行流量对应时的水位。当出水池后为渠道时，最高运行水位即为最高水位。（4）最低运行水位可取泵站最小运行流量相对应的水位（最小单泵运行流量对应的水位）当出水池后接的输水河道有通航要求时，取低运行水位取满足通航要求的最低水位（5）平均水位按泵站运行期的多年日平均水位确定。或按通过平均流量时的水位确定,48,3、排水泵站进水池水位（1）最高水位取排水泵站建成后重现期1020年一遇的内涝水位作为排水泵站的进水池水位（2）设计水位以排水区约占9095%排水区面积的涝水能被排除为原则推算到进水池的水位排水区有较集中的调蓄容积时，由调蓄区的设计水位推算到进水池的水位联合运行的排水泵站的后级泵站按前进泵站的出水池水位推算到进水池的水位,49,（3）最高运行水位由排水区允许的最高涝水位推算到进水池的水位或者由调蓄区的最高水位、前级泵站的出水池最高运行水位推算到站前进水池的水位（4）最低运行水位最低运行水位应：满足作物对最高地下水位的要求（作物不受地止水害时允许的最高地下水位）满足调蓄区预降水位的要求满足盐碱地区控制地下水位的要求,50,（5）平均水位一般按进水池的设计水位来确定4、排水泵站的出水池水位（1）防洪水位按出水池的建筑物级别来确定（2）设计水位采用重现期为510年一遇的外河35d平均水位作为设计水位。具体按各地的排涝设计标准来确定。,51,（3）最高运行水位容泄区水位变幅较小时，可取容泄区设计洪水位，当容泄区水位变幅较大时，取重现期1020年一遇洪水的35d平均水位，当容泄区为感潮河段时，取重现期1020年一遇的35d平均潮水位（4）最低运行水位可取容泄区历年排水期最低水位或者最低潮水位的平均值（5）平均水位取容泄区排水期多年日平均水位或多年日平均潮水位,52,三、特征扬程1、设计扬程按泵站进出水池的设计水位进行计算得到，设计扬程是选泵的主要依据，在设计扬程下必须保证设计流量的要求2、平均扬程一般按进出水池的平均水位进行计算得到。或者通过计算泵站运行期的加权平均静扬程后推算得到平均扬程是泵站运行时间最长的情况，应保证在平均扬程下，水泵在高效区运行。,53,3、最高扬程按泵站出水池最高运行水位、进水位最低运行水位计算确定。水泵在最高扬程运行时，必须保证水泵机组的运行稳定。4、最低扬程按出水池的最低运行水位和进水池的最高运行水位确定。水泵在最低扬程下运行时，也应保证其运行的稳定性，水泵不气蚀。,54,第六章灌排泵站工程规划,第一节：概述第二节提水灌排区的划分第三节站址选择第四节泵站主要设计参数的确定第五节泵站工程经济分析(自学)第六节泵站枢纽建筑物布置,55,56,第六节泵站枢纽建筑物布置,灌溉（供水）泵站枢纽由引水、进水、泵房、出水及辅助建筑物等组成。常用布置形式为:有引渠布置(见图)和无引渠布置还要根据具体要求增减必要的建筑物，如由多沙河流取水时，应在引渠段上设沉沙及冲沙构筑物等。具体布置形式要结合水源及站址地形、地质条件等进行确定：如，水源岸坡较缓，水源距出水地较远，常布置成有引渠式，必要时，引渠前设防洪进水闸。,57,58,又如，水源岸坡较陡，且水位变幅不大时，常布置成无引渠式，泵站直接面对水源取水。有时，虽然水源水位变幅大，但由于岸坡较陡，引渠开挖不便，且无较理想的站址条件时，也建成无引渠式布置，此时泵房埋深较大。还有如，从水库中取水的泵站的布置形式见图,59,60,61,62,排水泵站的枢纽布置形式有：1，分建式：泵站与自排闸分开建筑2，合建式：即自排闸与泵站合建一处有多种形式（见图）,63,64,65,66,67,68,第七章机组设备选型与配套,第一节水泵选型一、选泵的依据泵站的设计流量与扬程及其变化规律是选泵的主要依据（要素）。二、选泵的原则1、满足流量和扬程及其变化的要求；2、水泵机组在长期运行中，水泵工作点的效率最高（即水泵长期远行时工作点应处于其高效区间内）；3、按所选的水泵型号和台数设计的水泵站，要求设备和土建的投资最小（多方案进行比较）；4、便于操作维修，管理费用少。5、其他。如泥沙的影响、水源性质的影响、产品的易维修性与质量等,69,选泵时，应注意使：出现最小扬程时，水泵不汽蚀；出现最大扬程时，满足最小供水流量的要求；出现设计扬程时，由于这种情况出现的时间较多，水泵应处于最高效率点附近工作。使水泵经常运行效率较高。另外：在整个工作范围内，工作点应处于水泵推荐的高效范围内。（短时超出是允许的）,70,三水泵台数及单机流量的确定水泵站的设计流量和设计扬程确定后，一般应先考虑使用哪一类水泵。通常，扬程较低而流量较大的排涝泵站，应选用轴流泵，而扬程较高流量较小的灌溉站一般选离心泵。扬程介于两者之间时，选用混流泵。轴流泵的扬程一般为m以下；混流泵的扬程一般为m20m；离心泵通常在这之上。水泵台数的选定时应考虑：,71,（）使用要求：需水均衡时，台数少，型号单一；需水不均衡时，台数多，且型号也多，以配合使用（）考虑设备费用、运行费用、及土建工程造价台数少，单机容量大，效率较高；台数多，单机容量小，效率较低。同时，也影响进、出水构筑物的工程量，一般台数多、造价高。（）管理维修：台数少、机型单一，便于维修，反之不便。总之，还应结合水泵的生产制造能力和水平，及供应等诸多因素，综合考虑后，确定适当的水泵台数，及各台泵的流量。,72,四、水泵的结构型式卧式、立式或斜式五水泵型号根据以上分析后确定的各台泵的大致流量及设计扬程，与水泵样本或水泵性能综合型谱图去查找符合要求的水泵型号。若无符合要求的水泵时，可对（四）中确定的水泵台数及单泵流量进行调整后再选，也可对样本中的水泵进行调节（切削、调速、变角）后使用。六进、出水管道设计按所选水泵及泵房结构，布置水泵的进、出水管路（含出水或进水建筑物），计算管路水力损失曲线h，绘出管路系统特性曲线。,73,七求水泵运行工作点并校核由（六）并结合水泵的性能曲线，分析各台水泵的运行工况点，在最大扬程时，是否满足必需的最小流量要求？设计扬程时，是否满足设计流量的要求？是否会发生气蚀？动力机是否会发生超载等。若所选水泵不能安全运行（会出现气蚀），流量太大或过小，效率太低（偏离水泵设计工况点太远）等，都应重新设计管路或重新选泵（也可进行调节）,74,归纳一下：选泵的原则有1、满足流量和扬程及其变化的要求；2、水泵机组在长期运行中，水泵工作点的效率最高（即水泵长期远行时工作点应处于其高效区间内）；3、按所选的水泵型号和台数设计的水泵站，要求设备和土建的投资最小；4、便于操作维修，管理费用少。选泵的主要步骤有：1，确定泵站的设计流量和扬程2，根据泵站的工作特点、调度要求，综合考虑水泵效率、设备费用、工程费用等诸要素，确定水泵的台数并选择泵型3，依据所选泵型进行泵站的内外部布置，确定进出水管路及附件4，进行水力计算，并确定水泵的运行工况点5，进行工况校核,75,八、选泵要点（注意事项）,选泵就是要确定水泵的型号和台数。对于各种不同功能的泵站，选泵时考虑问题的侧重点有所不同，一般可归纳如下：1、大小兼顾，调配灵活对给水系统中供水泵站，其用水量、所需的水压是逐年、逐日、逐时地变化。选泵时不能仅仅只满足最大流量和最高水压时的要求，还必须全面顾及用水量的变化。,76,2、型号整齐，互为备用从泵站运行管理与维护检修的角度来看，如果水泵的型号太多则不便于管理。一般希望能选择同型号的水泵并联工作，这样无论是电机、电器设备的配套与贮备，管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。对于水源水位变化不大的取水泵站、管网中设有足够调节容量的网前水塔（或高地水池）的送水泵站以及流量与扬程比较稳定的循环水泵站，均可在选泵中采用本要点给予侧重考虑。当全日均匀供水时，泵站可以选23台同型号的水泵并联运行。而对于采用分级供水的泵站，则需要选用多型号、多台数的水泵搭配运行，以适应供水量及供水压力的变化要求，必要时，设置一定数量的调速水泵,77,3近远期相结合。特别是在经济发展活跃的地区和年代，以及扩建比较困难的取水泵站中，可考虑近期用小泵大基础的办法，近期用小泵，远期换大泵或者采用土建一次到位，机组分期安装。4、大中型泵站需作选泵方案比较。工程造价（投资）、运行效率（费用）、维护管理、调度等方面比较,78,九、选泵时应考虑的其他因素,1、水泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部结构形式的影响，因而对泵站的造价有较大的影响。2、应保证水泵的正常吸水条件。3、应选用效率高的水泵，尽量采用大泵。4、合理选用备用泵。5、选用系列泵和定型生产的泵。,79,选泵应注意以下几点,归纳起来，选泵应注意以下几点：(1）在满足最大工况要求的条件下，应尽量减少能量的浪费；(2）合理地利用各水泵的高效率段；(3）尽可能选用同型号泵，使型号整齐，互为备用；(4）尽量选用大泵，但也应按实际情况考虑大小兼顾，灵活调配；(5）h值变化大，则可选不同型号泵搭配运行。(6）保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深；(7）考虑必要的备用机组；(8）考虑泵站的发展，实行近远期相结合；(9）尽量选用当地成批生产的水泵型号。,80,第二节电动机与水泵的配套,一、电动机的选择一般应综合考虑以下四个方面的因素：,1根据所要求的最大功率、转矩和转速选用电动机。电动机的额定功率要稍大于水泵的设计轴功率。电动机的启动转矩要大于水泵的启动转矩。电动机的转数应和水泵的设计转数基本一致。,2根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电动机的电压。,81,3根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式：不潮湿、无灰尘、无有害气体的场合，如地面式泵站，可选用一般防护式电动机；多灰尘或水土飞溅的场合，或有潮气、滴水之处，如较深的地下式泵站中，宜选用封闭扇冷式电动机；防潮式电动机一般用于暂时或永久的露天泵站中。卧式水泵配用卧式电动机，立式水泵配用立式电动机。,82,4根据投资少，效率高，运行简便等条件，确定所选电动机的类型。,83,二、泵站内的辅助设备泵房的内部设备分为主机组和辅助设备两类。主机组包括水泵及其动力机，辅助设备包括电气、充水、排水、通风、起重、计量等设备。,84,电气设备：主要为变配电设备及自动测控系统。充水设备：是当水泵为非自灌式工作方式下，起动水泵时的引水设备。常用水环式真空泵充水（引水）。起重设备：满足设备的起吊安装，要保证最大设备能从载重汽车上被卸下，并起吊至安装地点（或拆卸时，能起吊运出），按最重设备的重量及泵房内的设备布局合理选择。起重设备的布置时，泵房的结构及泵房高度有较大的影响。,85,排水设备：用于排除机房内的渗漏等产生的积水。通风与采暖设备：当自然通风不能满足设备散热要求而将使泵房内温升高时，应安装通风设备，埋深较大，空间狭小，机组容量大时，一般均需要通风设备。计量设备：用于测量泵站的工作流量，某些有要求的泵站安装。对于泵站主机组即水泵及其动力设备的布置要求为：在满足安装、检修、安全运行的条件下，尽量缩小泵房面积；,拦污与清污设备：为拦截水面或水中的固体漂浮物或者污物，保证水泵的安全运行，通常应在泵站的进水侧设置拦污栅并配置清污机进行机械清污。,86,第八章进水建筑物,第一节取水建筑物一、取水口的位置要满足:1、取水口要靠近用水区的中心地带，减少引水和输水长度，降低工程投资2、取水口处地基稳定，地质情况良好，避开不良地质段3、取水口宜设置在水流条件好的顺直河段上,87,4、取水口宜设置在有支流汇入的河段的上游或者对岸5、考虑与河道上其他人工建筑物间的相互影响6、考虑水质问题（如咸潮的影响）二、取水口形式1、岸边进水闸（泵房无需防洪）2、取水头部（墩式、箱式、桩架式、悬臂式）,88,89,第二节引水建筑物,泵站的引水建筑物包括：进水闸、引渠、引水管或引水涵洞，有的还有沉砂池及冲排砂设施。依水源及站址处地形条件，水质特点等，有不同的组成及布置。引水建筑物的作用就是，把水引入泵站前池及进水池，起连接作用。,90,一引水渠：当泵房远离水源岸边时，常建引水渠引水至泵站前池及进水池。（一）要求设计时，以泵站的最大流量作为引渠的设计流量，保证有足够的输水能力。设计按明渠均匀流设计。水质要符合要求，渠首及渠道沿线有时要设拦污栅和沉砂、冲砂等设施，防止有害的泥砂及污物（固体）进入前池。运行要安全可靠。渠道应稳定，不冲不淤，有时还要做防渗处理。,91,（二）布置布置上要保证水泵有较好的吸水条件，条件许可时，应将引渠、前池、进水池的对称中心线布置在一条直线上。引渠在进入前池前，一般要求有一段足够长的直引渠段，以保证流态较好。但受地形等条件的限制，有时是难以做到的。此时要特别关注水流的流态，必要时，应采取适当的工程措施（导流），调整流态。,92,二引水管及引水涵洞引水管：岸边水流不符合取水要求，需从离岸较远处取水时采用。引水涵洞：当河岸有交通要求时，或堤岸较高不宜设引水渠时，可设引水涵洞引水,93,第三节进、出水建筑物,泵站的进水建筑物主要是前池和进水池，及大型轴流水泵的进水流道。出水建筑物主要有出水池、压力水箱及大型轴流泵的出水流道和断流装置等。进水、出水建筑物应满足：进水建筑物要有足够的进水能力，引水流态良好；出水建筑物要有足够的泄水能力，对渠道（河道）不冲不淤。尽量减少水力损失，水流应平顺、防止突然变向，出流最好采用淹没出水，并选择适当的进、出口流速。在满足安全运行的条件下，工程造价应尽量低。还应满足水工建筑物的一般要求：强度、刚度、稳定性，结构应简单，施工要方便，便于运行管理和维修。,94,一前池前池的作用前池是引渠和进水池之间的连接建筑物，它的作用是：(1)使水流平顺的扩散，将引渠的水流均匀地送至进水池，为水泵工作提供良好的吸水条件。(2)当水泵流量迅速改变时（如增加启动机组，或突然有机组停机时），前池的容积可起一定的调节作用，从而减小前池和引渠中的水位波动。(3)前池流速小，也有一定的沉砂作用。,95,前池的形式按水流方向分：正向进水前池、侧向进水前池。前池的来水方向与进水池的进水方向一致时，为正向前池；前池的来水方向与进水池的进水方向正交或斜交时，为侧向前池。正向前池水流条件好，侧向前池水流条件不好。,96,97,98,正向前池的尺寸,正向前池计算用图,99,b：为引渠的底宽：为进水池的宽度：为前池扩散角：其大小对池中流态影响较大，同时对前池的长度有较大的影响。由水泵吸水要求及布置确定，而b由引渠设计确定,均一定，所以当较大时，较短，工程量小，占地面积也小；但水流条件不好，在池两侧易形成回流；当较小时，较长，工程量大，占地面积也大，但水流条件好。一般按水流的天然扩散角确定，工程上常取2040,100,前池的底坡i：i过大，水流会产生纵向回流，使水泵吸水条件变差，影响运行效率。i小，水力条件好，但工程量增加，工程上一般取i0203由于前池与进水池在连接处的底部高程必须等于进水池池底高程，而前端与引渠连接处的底部高程也等于引渠渠底高程，而又是一定的（按、b）确定。此时，若不能满足i0203时，可做成复式池底。,前池的长度=,101,侧向前池的尺寸和b同前侧向进水前池一般均设置导流措施，其形态及尺寸一般须经模型实验确定。前池的构造地基较好时，一般采用水泥沙浆砌石或干砌石护底、护坡，厚度通常为.m。地基较差且地下水位较高或堤后式泵房时，其底部应加做反滤层，以防止产生管涌，影响安全。,102,二进水池进水池中的水流流态及对水泵的影响进水池即为水泵或进水管（进水流道）进水的建筑物，其水流流态应均匀稳定，无旋流。进水池中，由于水深等影响，其中可能出现的旋涡类型主要有：,（a）表面出现凹陷涡；（b）出现漏斗状断续进气涡；（c）出现贯通涡（d）柱状涡,103,把有少量空气进入时（即出现第二种漩涡时）的淹没水深称为临界淹没水深hsc。设计时，要求h淹hsc，临界淹没水深受到较多因素的影响，与吸水管口的流速、悬空高度、后壁距、池壁形式等都有关系，一般是通过经验公式计算确定。最小淹没水深以临界淹没水深为极限，且不得小于0.51.0m当最小淹没水深不能满足不小于临界淹没水深的要求时，可以采取一些工程措施防止池内产生有害的旋涡并通过吸水管带气进入水泵,104,进水池尺寸（1）边壁形式和后壁距进水池的边壁形式主要有如下图所示的矩形、多边形、半圆形、圆形、马蹄形和蜗壳形等几种,矩形结构简单，但拐角处易形成回流；多边形和半圆形消除了拐角，不易产生回流，但吸水管与池壁间仍有可能形成回流；圆形结构受力条件好，但其内水流紊乱，流态不好，但可防止泥沙在池内的淤积，多用于多沙水源的泵站；马蹄形和蜗壳形水力条件较好，但施工难度大，只用于大型轴流泵机组,105,为了防止在吸水管和池壁间形成回流，影响水泵进水和效率，应该控制后壁距T。T值越小越好，但考虑到安装和水泵的吸水要求，一般取T=（0.30.5)D进。必要时，在吸水管和池壁间加装隔断。,（2）进水池中最小水深：minhs+其中：hs按hsc确定（3）为悬空高度P=（.）进（4）池宽一般按：B=（.）进确定。当一池内有两根吸水管时，吸水管的中心距也按此B值确定,106,（5）池长：L=KQBhK为秒换水系数，进水池最小有效容积与水泵流量的比值。K=1530：泵站中最大水泵的设计流量：池宽h：最小水深同时应满足进即.进是吸水管中心到进水池前缘的长度。,107,3、进水池中的防涡措施当进水池无法满足上述尺寸要求时，为了防止池内产生各种漩涡，可以采取如下措施：,108,4、进水池构造建于泵房前的进水池，构造简单，池边墙可为直立或斜坡式，可采用浆砌石挡土墙或护坡。池底一般采用砂浆块石护砌。厚度m，在吸水管附近应加厚或浇砼。建在泵房下的进水池，同时是泵房的水下基础建筑，按相应的结构要求，通过计算确定其材料和尺寸。,109,三出水池和压力水箱出水池和压力水箱都是连接泵站压力水管（即水泵出水管）与干渠或泄水区（湖泊、河流）等的建筑物。出水池为开敞式，常用于泵站上水位变幅不大的灌溉泵站中。压力水箱为封闭式，且后面一般还接有压力出水总涵管，常用于外河水位变幅较大的排水泵站或排灌结合泵站中。当采用出水池时，由于水位变幅的关系，而造成出水池侧墙很高，工程量很大，施工困难的场合，均应采用压力水箱。,110,（一）出水池出水池的作用是消除压力水管出流的余能，使水流平顺地流入渠道。出水池的形式（）按水流方向分：a：正向出水b：侧向出水c：多向出水,111,（）按压力水管出流方式分：a，淹没式出流式；b，自由式出流式；c，虹吸式出流自由出流式：压力水管的出口位于出水池最高水位以上，停机后，出水池的水不会向出水管倒流，但浪费了扬程。淹没出流：压力管的出口淹没于出水池水面以下，不会造成扬程浪费，但停机时会出现水流倒灌，应采取必要而适当的断流措施：拍门、虹吸管出流、溢流堰式、快速阀门、止回阀等。,112,出水池的尺寸正向出水池各部尺寸主要有：（）池长L：池长一般是按消能理论由经验公式推求（）池宽单机：（）0多机：n（0a）（n）n：出水管数：墩墙的厚度0：出水管出口直径a：出水管边缘到池壁的距离，a（.）0，但不少于.m,113,（）出水池各部高程：池顶高程：顶高h（安全超高.m）池底高程:底低（h淹min）最小淹没深度h淹minV0：出口流速P：出水管口下缘到池底的距离m,114,（）出水池与渠道的连接收缩角可计算收缩段的长度侧向出水池的计算，同学们可参阅有关资料。出水池的构造地基较好时，可采用浆砌块石结构。地基较差时，可采用钢筋混凝土结构。应尽量建于挖方上，必须建于填方上时，应注意结构的稳定性。,115,（二）压力水箱压力水箱按照出流方向分正向和侧向，按水箱的平面形状来分，有梯形和矩形，按结构有无隔墩和有隔墩等种形式。,1，水泵；2，出水压力水管；3，拍门；4，压力水箱；5，压力涵管；6，伸缩缝；7，防洪闸；8，河堤（防洪堤）,116,117,第九章泵房,泵房是安装水泵主机组、辅助设备、电气设备及其他设备的建筑物。是泵站中的主体建筑物。泵房设计的内容一般包括：泵房类型的选择泵房的布置泵房的稳定分析与结构计算。,118,泵房设计应满足：在保证安装、运行、检修等前提下，泵房尺寸最小在可能的各种荷载及其组合作用下，满足整体稳定要求其他如满足结构的强度刚度要求、地下部分的防渗要求、符合建筑物的防火、照明、通风、采光采暖等,119,120,一、分基型分基型：即机组的基础与泵房的基础是分开的，仅在地面式泵房中采用，一般为单层结构。,第一节泵房的结构类型与适用场合,121,122,二、干室型泵房,干室型：泵房的底板及机组的基础及泵房地下部分的墙体形成一个不透水的干室，水泵机组布置在干室内工作。一般为二层结构：地下层（即干室）布置水泵机组、管道、闸阀等，地上层布置控制柜、配电柜、起重设备等。地下层一般为混凝土结构，上层为钢筋混凝土梁柱及砖砌墙体结构。采用立式机组时为三层结构。,123,124,125,126,127,128,三、湿室型泵房,湿室型：其地下部分存在一进水的吸水室，水泵布置在吸水室内工作。一般为二层结构，地下部分为吸水室（湿室）及水泵室，并布置出水管路等，地面层（上层）为电机层。该种结构一般为立式机组采用。湿室型结构相对于干室型，减小了泵房浮托力及渗透压力，有利于泵房稳定。,129,墩墙式湿室型泵房,130,131,四、块基型泵房,块基型泵房主要用于口径大于1200mm的大型水泵，该型式泵房自身重量很大，抗浮和抗滑稳定性好，其结构整体性好，可适用于各种地基条件，特别是当需要泵房挡水时，更为有利。,132,133,134,135,第二节泵房的内部布置,一、水泵机组的布置水泵机组的排列是泵站内布置的重要内容，它决定泵房建筑面积的大小。（一）布置原则：机组布置时，原则上：为了保证水泵有较好的进水、出水条件，提高泵效，布置时，应尽量使水泵的进、出水顺直，同时为了水泵不发生气蚀，能安全运行，应使水泵有较好的吸水条件。为了便于机组的安装、维修与运行管理，机组间要留有足够的空间。为了减少管路的水头损失，（布置时）应使管道的长度最短，弯头、接管等管路附件少。整齐、美观,136,（二）机组排列形式有以下几种：（1）纵向排列：各机组轴线平行单排并列。,137,适用：主要用于单吸式离心泵机组（或以单吸式泵为主的泵站中）。因为单吸式泵为轴向进水，顶端出水，采用这种布置形式，可使管线顺直，减小泵房尺寸。采用纵向排列时，机组间各部尺寸应满足以下要求：1）不设检修间的小型泵站泵房大门口要求通畅，既能容纳最大的设备（水泵或电机），又有操作余地。其场地宽度一般用水管外壁和墙壁的净距A值表示。A等于最大设备的宽度加lm，但不得小于2m。对大、中型泵站，均要求设置检修间，检修间应设置于泵房大门一端，且至少设一间，其开间（柱间距）应等同于泵房开间，以使屋面板型号尺寸统一，便于施工。,138,2）水管与水管之间的净距B值应大于0.7m，保证工作人员能较为方便地通过3）水管外壁与配电设备应保持一定的安全操作距离C。当为低压配电设备时c值不小于1.5m，高压配电设备C值不小于2m。4）水泵外形凸出部分与墙壁的净距D，须满足管道配件安装的要求，但是，为了便于就地检修水泵，D值不宜小于1.0m。如水泵外形不凸出基础，D值则表示基础与墙壁的距离。,139,5）电机外形凸出部分与墙壁的净距E，应保证电机转子在检修时能拆卸，并适当留有余地。E值一般为电机轴长加0.5m，但不宜小于3m，如电机外形不凸出基础，则E值表示基础与墙壁的净距。6）水管外壁与相邻机组的突出部分的净距F应不小于0.7m。如电机容量大于55kw时，F应不小于1.0m。,140,机组的中心距根据或F及机组（基础）的宽度可计算机组的中心距。设计时，应取相邻机组之间的最大中心距作为所有相邻机组之间的中心距（可通过调整或F实现）。此中心距即为泵房柱间距。柱间距应与屋面板长度相匹配。泵房的长度可通过机组的台数、柱间距、检修间、配电间、值班室等设置情况确定出来。,141,（二）横向排列,适用侧向进、出水的水泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型水泵,142,横向排列与纵向排列的比较,143,机组之间各部尺寸要求：,(1)水泵凸出部分(基础)到墙壁的净距Al：A1=最大设备的宽度加1m，但A12m。(2)出水侧水泵基础与墙壁的净距B1：Bl不宜小于3m。(3)进水侧水泵基础与墙壁的净距Dl：Dl不宜小于1m。,144,(4)电机凸出部分与配电设备的净距C1：C1电机轴长十0.5m。但是，低压配电设备应Cl1.5m；高压配电设备C12.0m。(5)水泵基础之间(电机与水泵凸出部分)的净距E1值与C1要求相同，E1=C1(6)为了减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房外面。,145,（三）横向双行排列,适用在泵房中机组较多时；这种布置形式两行水泵的转向相反需配置不同转向的水泵机组。,146,总结：,为了保证泵站的工作可靠、运行安全和管理方便，在布置机组时，应遵照以下规定：,147,为了保证泵站的工作可靠、运行安全和管理方便，在布置机组时，应遵照以下规定：,148,为了保证泵站的工作可靠，运行安全和管理方便，在布置机组时，应遵照以下规定：,149,为了保证泵站的工作可靠，运行安全和管理方便，在布置机组时，应遵照以下规定：,150,二、水泵机组的基础,机组（水泵和电动机）安装在共同的基础上。基础的作用是支承并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础沉陷。因此，对基础的要求是：（1）坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械震动荷载；（2）要浇制在较坚实的地基上，不宜浇制在松软地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。,151,基础的作用是固定机组，基础的平面尺寸与机组是否带底座有关。基础尺寸的确定：对带底座的水泵，基础尺寸：长度底座长度（015020）m螺孔宽度方向上间距b1（0.15.20）m地脚螺柱长度l（01520）m,152,对不带底座的机组，应按水泵和电机的地脚螺孔间距（0）m来确定其平面尺寸，高度确定同前。b（0）mL（0）ml（01520）m500700mm基础顶面一般高于室内地坪100200mm基础底面应高于地下水位（分基型泵房）,153,基础的校核地基承载力校核基础应力小于地基允许承载力，考虑动荷的影响，地基允许承载力须进行折算（可参考有关规范）共振校核使基础自振频率与基础强迫震动频率之比满足：075或125防止共振振幅校核振幅a015mm;简化校核方法：可按基础的总重量（2540）倍机组的重量注：以上校核是对独立基础而言的（分基型）对于地下式或半地下式泵房，由于机组的基础与泵房底板连为一体，故无需进行上述校核，而主要是校核泵房整体稳定和地基应力。,154,三、辅助设备的布置,配电间和检修间的布置（）配电设备可布置在主机房一端的配电间内，也可不设配电间，而将配电设备布置在主机房的侧面。设配电间时，一般将配电间设于泵房一端（远离泵房主大门一端）。优点是，不因布置配电设备而使跨度加大，也不会象一侧式布置时，影响机房的通风和采光。缺点是，机组较多，泵房较长时，电缆较长，且不便监视较远端机组的运行。一侧式布置的优缺点与上相反。,155,对分基型泵房，配电间的地板高程应略高于主机房的地板高程，防止电气配电设备受潮。其他结构型式的泵房配电设备都布置于上层泵房，室内地板高于室外地面m。配电间有高压配电间和低压配电间，高压一般都独立设置。低压可独立设置也可附设在泵房内。设独立配电室时，其室内外交通应符合规范要求：要设置单独对外开的门。高压室，门宽.m门高.m低压室，门宽.m门高.m高压配电室高度为m，净高不应小于.m。,156,配电室的内部布置应满足：柜前过道宽应不小于：低压柜.m，高压柜3m背后维护式距墙净距m配电间的面积，主要取决于配电柜的数目和尺寸，及必要的操作空间。配电间里布置的配电柜、控制柜、计量柜、功率因素补偿柜等，按需要和规定设置,157,、检修间的布置一般布置在机房大门一端，以方便车辆进出。其面积应能放下机房内最大的设备，并留有适当的检修空间。小型泵站可不设检修间，利用机组间空地检修。检修间与配电间均可采用与主厂房同开间（相同柱间距）的尺寸。泵房主大门的尺寸，一般要求能通过载重汽车，宽x高的比例为3600 x4200或3300 x3600,158,3交通道的布置便于通行和搬运的设备，宽度不少于m，主通道一般沿泵房长度方向和布置在出水侧。4电缆的布置可用电缆架在墙上或布置于电缆沟