青藏高原灌溉排水工程水泵设计项目计划书

1、青藏高原灌溉排水工程水泵设计方案书1根本资料青藏高原某地，属半干旱大陆性高原气候。任务是灌溉泵站初步设计。1.1地形工程区地处黄青藏高原，海拔高程28582940m按地表形态及成因类型特征，分为构造剥蚀中低山丘陵区和河谷堆积区两大地貌单元。1.2气象目区属高原大陆性气候，气温垂直变化明显，太阳辐射强，日照时间长，光热资源丰富， 降水量较少，且季节分配不均。工程区年均气温8.4 o C,多年月平均最高气温 12.5 o C,多年月平均最低气温 2.2 o C,多年平均降水量 291.5mm主要集中在 69月，占年降水量的 76.6%；年蒸发量1914mm为降水量的6.57倍，以58月为最大，年平

2、均风速 2.0m/s，无 霜期185d,最大冻土深度约 0.6m。设计年有效降雨月份4567旬上中下上中下上中下上中下m/亩11141217581.3 土壤土壤属轻粘壤土， 土壤肥力高，耕性适宜，适种性广，保水、保肥性能好，土壤水、肥、气协调，完全适宜蔬菜和其它农作物生长。土壤空隙率为50.5% 以土体计，地下水埋深1.5m，生育期补给总量40m/亩。土壤最大适宜含水率为 75%以占土壤空隙率计， 土壤最小适宜含水率为 40%以占土壤空隙率计，土壤播前含水率为 50%。1.4水源灌溉水源有保证。农田一侧天然河流经过，在保证率P=75%寸多年平均径流量 W=3.05X 108m，多年平均流量Q=

3、9.6m/s。1.5灌溉设计保证率根据?灌溉与排水工程规?GB50288-1999规定，干旱、半干旱地区灌溉设计保 证率采用5075%结合该地区实际情况，灌溉设计保证率采用P=75%1.6灌溉作物蚕豆生育阶段及模比系数日期28/36/57/528/529/56/6刀 620/621/69/710/725/7模比系数151010102410方案湿润层深度m0.30.40.51.7灌溉泵站设计容确定工作泵、备用泵的型号和台数用设计扬程初选水泵的型号，设计流量初选水泵的台数。 根据水泵的型号确定电动机的型号。水泵机组的布置及根底设计吸水管路和压水管路的水力计算及设计包括进出水管路的管材、管径及附件选

4、配等容。并根据选定的水泵拟定水泵进出水管路及附件，进行水泵工作点校核。满足要求时，求出水泵的吸水高度H吸，然后根据进水池最低水位确定水泵的安装高程。泵站辅助设备的选取与布置包括：1引水设备：引水方式及其设备2计量设备：3起重设备：选择与布置4 通风与采暖：5其它设施：泵房设计：1部布置，平面尺寸确实定，及泵房各控制高程的推求；2进水管路布置及布置方式确实定；2灌溉水泵选型参数2.1设计流量Q N头qN头一喷头数量；q 单喷头流量；即 Q N头q 3.94 74 291.56m3/h 0.081m3/s2.2扬程由灌溉设计可得净扬程：H=78.02m；设计扬程：H设 H实h损1 kH实h实-与h

5、设相应的特征净扬程mK-估计的管道水利损失占净扬程的百分率%查水泵及水泵站，一般 K=5-40%那么 H= 1+20%78.02=93.624m。2.3水泵选择选择原那么1在设计扬程下，能满足设计流量的要求；2当实际扬程变化时，水泵能在高效区工作；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、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。主泵类型选择主泵选型的原那么1 水泵类型必须与抽水的水质相适应，输送清水要用清水泵，抽污水要用污水泵;

6、2要考虑水泵的吸水能力，在保证吸水的条件下，尽可能减少水泵站埋深。3 多种水泵的允许吸上真空高度Hs不同，水泵安装高度不同时，要照顾根底平 齐，就低不就高；4考虑远期开展：预留位置，当水量增加时，增加新泵；近期用小泵，远期更换 大泵工作；更换叶轮，远期安装大叶轮工作。最好近期泵在远期供水量低时仍能使用。5水泵的构造型式对泵房的大小，结构形式和泵房布置等都有影响。6应选择便于维修养护，当地能系列生产，比拟定型的，性能良好的产品。232主泵类型根据?泵站设计规?GB/T50265-9的要求：通常，在泵站扬程大于 25m时宜选用离心 泵。离心泵具有高效区围宽，能在扬程变化较大的情况下运行， 在工程中

7、得到广泛的用。 结合所规划的泵站的实际情况，因此选择离心泵作为主泵的类型。233主泵台数主泵包括工作泵和备用泵。主泵台数主要考虑经济性和运行调度的灵活性。根据?泵站设计规?GB/T50265-9 的要求：1灌溉泵站，当流量小于 1nVs时可选2台机组；2灌溉泵站，当流量大于 1nVs时可选3-6台机组；3灌溉泵站，装机3-9台时，其中应有一台备用机组；4灌溉泵站，多于9台时应有2台备用机组；5对于年利用小时很低的泵站可不设备用机组。根据灌排设计所得资料：设计流量为0.081m3/s，因此选择两台工作机组。水泵型号的选定根据流量和扬程选择水泵型号。家敷剋县t轴功 車电机效汽余f坊 率X吐出S V

8、亞Imrpm%IEDUSDkfi120132.572160斗020012 5290090SnoY315S-2754 5IS1 >5-100-315240120101.97710125100«033 594丸2.3100卫14SQ11915Y160L42听12050.5L5.5741010£0 1594.0ISO1013290067 n90Y2BOM-274斗5IS12J LQQ 315A21697 275 241650(»】2,刃27.17.0572.39023 ?14508E211Y16QM-4112.510R24 79勺五731 0因此选择两台IS125

9、-1000315A 2900型水泵，水泵流量 Q测=360听o.i叹，0.1 0.0810.0723%5%，故可选，满足实用的条件安装方式确实定安装方式有立式、卧式和斜式三种，其中立式和卧式较常用，卧式机安装高程一般位于进口水面以上，开挖量小，安装要求比立式低，维修方便，工作条件好。因此选择卧式安装。2.4电动机选型由主泵类型IS125-100-315A 可知，其配套电动机型为 Y315S-2,其功率为110kw<型号额定功率额定 电流转速效率功率 因数堵转转矩堵转 电流最大转矩噪声振动速度重量额定 转矩额定 电流额定 转矩1级2级kWAr/min%cos倍倍倍mm/skg同步转速300

10、0r/min 2 级Y315S-2110203298092.50.891.86.82.2991044.59223泵站建筑物设计3.1位置选择此泵站是从河流取水的灌溉泵站，此灌区为构造剥蚀中低山丘陵区和河谷堆积区，河 岸周围地形开阔平坦，河道为弯曲河段，所以将站址现在凹岸，在高程为2886.43m的河流凹岸取水。3.2根底设计水泵根底的作用是支撑并固定机组以便于机组运行平稳不产生振动。卧式泵多采用混凝土块式根底。要求根底坚实牢固，不发生下沉和均匀沉降现象。3.3取水建筑物的设计根据?泵站设计规?GB/T50265-9中对取水口的要求：1取水口应尽量靠近供水区的中心地带，减少输水长度；2取水口应避

11、开断层、滑坡和冲击堆等不良地段；3 取水口一般选在岸线顺直、流势平稳的河段也可选择在河岸凹岸处；4应尽量防止取水口选在有支流汇入的河段；采用岸边式双向陡槽进水闸进行取水，这种取水口适用于宽浅河道上并与堤防工程 相结合，泵房可以不考虑防洪问题，便于施工，泵房的工程造价低。3.4引水渠设计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bo设h=1m, b=2m计算通过流量Q过水断面积 W=(b+mh h= (2+1.5 x 1) x 1=3.5m2。湿周：b 12h 1 m22 2 1 J 1.525.61m水力半径:

12、A 3.55.610.623m =0.621m谢才系数：C !r16 - 0.62316 36.95n 0.025流量：Q CA . Ri 36.95 3. 0.623 0.00021.44m's>Qd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：Q 1.44c“m/v 实0.411 mA3.5s不冲流速：v不冲KQ 0.1 0.57 1.440.1 0.60 叹 >0.41m/s，符合要求。不淤流速：即不淤流速：Vcd C0Q0.5 = 0.2 1.440.5 0.24m/s (m/s)实际流速v实，不冲流速v不冲和不淤流速

13、 v不淤，满足v不冲v实v不淤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那么。渠首进口水 面降落估算为5cm,取引渠的长度为7m那么渠首底高程为2886.43 - 0.2 -0.05=2886.18m，渠末底高程为 2886.43 3x (1/5000)=2886.429m ;3.5进水池设计进水池管道泵站吸水管路管材拟采用铸铁管，其管径用控制流速公式先计算然后查资料取标准值确 定。进水管道设计流速宜取0.81.0m/s，出水流道设计流速宜取 1.01.5m/s。每台水泵的设计流量 Q=0.05m3/so取进水管道流速为1.0m/s，出水管道流速为1.5m/s。进水管

14、道直径 d1 J4Q J 4 0.05252mm，取 270mm v1V3.14 1.0进口喇叭管直径d进，取 400mm1.5d1378mm喇叭管的大头直径 400mm小头直径270mm长度100mm用直立式池壁的进水池，90°弯头一个，直径为 250mm真空表一只进水池(1) 进水池宽度：B ( n-1)Lo 2Ln=2根，相邻两进水管中心间距为2m取边管中心到侧壁距离为1m贝y, B=( 2-1)*2+2*1=4m(2) 悬空高 P: P=0.7D1=0.7 D1=0.650.4=0.28m(3) 淹没深度 hs: hs=1.25D 1=1.25 0.4=0.5m(4) 平安超

15、高h :取0.3m(5) 池深 h:h=P+hs+ h=0.28+0.5+0.3=1.08m(6) 后壁距 T: T=0.5 D 进=0.2m(7) 池长 L1: L1 = 4.5D1 T 4.5 0.4 0.2 2m(8) 池底高程H:由所选水泵安装图可得池底高程为：H=H低-P-hs进水池最低水位为 2886.18m, P为0.28m, hs为0.5m； 那么 H=2885.4m ;3.4前池设计前池采用正向进水前池,由于引渠和前池中的水流为缓流，根据有关试实验和实际经验，取30o。池长L:L=B-b2ta n 24-22tan353.17m根据有关试实验和实际经验取前池的坡度5cm.i=

16、1 : 0.2，前池底部混凝土垫层后度为3.5进水池与前池的连接翼墙是连接进水池和前池之间的边墙。它对减少泵站工程造价和改善边侧进水池流态都起一定作用。采用直立式翼墙，和前池中心线呈45°角。护底与护坡均采用 50号浆砌石，厚度0.4m,下设0.1m厚砂石垫层。4吸水管路和压水管路的水力计算及设计4.1吸水管路水头损失沿程水头损失用下式计算：h沿10.3n2 LlQ2。D5.33式中：n管道壁糙率，铸铁为0.013 ；L管道长度4m；D管道直径270mm；Q 管道设计流量0.05 m3/s。242那么 h沿 10.3 0.013533 0.050.018m。0.27局部水头损失用下式

17、计算：h局0.0834Q2D0.2 ；式中 ：一一管路局部阻力系数，进0.2,90o 0.64,缩D局部阻力处管径；查资料得：D进=0.2m，D缩=0.105m；那么 h局 0.083 黑叫0.052 0.39m0.240.274 0.1054所以吸水管路水头损失为h吸h沿h局0.018 0.39 0.41m ；4.2水泵安装高度水泵允许汽蚀余量 NPSH =4.5m计算水泵安装高度：Hg卫e 旦 h吸-NPSH ；g g式中：为吸水面上的实际压头；gPv为被抽水实际温度下的汽化压头;g根据所给资料该地年均气温8.4 o C,通过计算可得汽化压力为1000Pa，海拔高程28582940m，查表

18、可得气压约为 69kPa。那么水泵安装高度为Hg369 101 109.810.41 4.52.02m1 109.814.3水泵的安装高程水泵的安装高程:H 安 2886.18 2.020.22888m4.4出水池及管道设计由水流方向可以确定出水池的类型为正向出水式。(1) 出水管管径：D0=KQ单=187.8mm取200mm(出水管采用铸铁管，K=0.84)(2) 实地坡面坡度约为 1 : 60, 那么管段长度为(2889.53 2888)x 60=91.8m。过坡顶镇墩后的水平管段取9m坡脚处起坡镇墩前水平管段取9m中间管段长度为91.8-9-9=73.8m ;(3) 渐扩接管：进口直径取

19、 200mm出口直径取250mmL nD屮(n 1) S L2 (5 6) D屮(4) 出水池长度：出'2 ''出式中：n为入池出水管路根数，n=2;S为出水管口净间距,S=2m；L2为边管口至池侧壁间净距，L2=1m>贝U, L=4.1m(5) 出水池宽度：B B1 (n 1)D出式中：b1为边管出口处池宽，取2m；贝y B 2 (2 1) 0.252.25m(6) 管口下缘至池底距离P:取0.15m；22(7) 管口上缘最小淹没深度：hs=2.52g2 9.81(8) 出水池池顶高程：H顶2889.53 0.5 2890.03m(9) 出水池底板高程：H底 H

20、mm (h淹D出P)=2888.40-0.32-0.2-0.15=2887.93m5泵房设计5.1泵房选型分基型泵和一般动力厂房相似，其主要特征是没有水下结构和每套水泵机组均有各 自的单独根底，并与泵房墙根底别离。这样就有效防止了机组运行期间可能产生的振动 引起的相互干扰。这种泵房结构简单，施工方便、容易，造价低廉。根据该泵站的实际 情况和分基型泵房的优点，我们选择分基泵房。5.2主机组布置单列式布置型式简单，整齐，泵房跨度小，适用于机组数目不多的情况，根据本泵站 的实际情况，选择单列式布置。卢晶空号K LiL>j Li | U | « | f | X | u| Bi| B&g

21、t;| Ba| hih打砧n HiH9no1270«4D00L40530L40mo2SS5404902503AS304725碍54- Q 24160L-4/1S1420145561D55040130745655卜28290-2/73I咖卿jaooUJO47306706407W454765S10$951054仙3BS-2/I1C1IKzooo(60800710安装尺寸：水泵宽度0.41m，水泵轴向长度1m，水泵的高度为0.81m与之配型的电机宽度为 0.406m,长度为1.05m，设备间净距0.44m,设备至墙面净距0.7m5.3辅助设施布置配电间本设计拟配备4块其中主机组2块，照明1

22、块，总盘1块BSL 1型低压成套不 靠墙配电柜。标准为柜宽 0.8m，柜厚0.6m，柜高2.0m，为不增加泵房跨度，不影响主 机间通风采光，配电间布置于泵房进线一端，沿泵房跨度方向一排布置。柜后留0.8m检修空间，柜前留1.5m运行操作空间，两侧各留 0.8m通道，那么配电间所需跨度B=4X0.8+2 X 0.8=4.8m。所需开间 L 电=0.8+0.6+1.5=2.9m。检修间检修场地布置在泵房相对于配电间的另一端，其面积能放下并拆卸一台电动机为原那么电动机拆装所需轴向长度为 1.5m，在四周留0.8m空档，综合考虑个因素后，去检修间 的长度为5m,宽度为2m交通道泵房主通道宽1.8m,布

23、置于泵房的出水侧，与泵房两端的配电间、检修间接通；工作通道宽0.8m，布置于泵房的进水侧，与配电间、检修间用踏步梯连接。 534起重设备选配的SG 2型单轨小车，沿泵房纵向平行布置于1列主机轴线上方。排水沟为保持泵房机坑地面枯燥， 需及时排除由主泵运行时填料函滴水和闸阀漏水，拟设置地面明沟排水系统。其中断面稍大的明沟沿泵房纵向布置于进水侧墙边，底坡约3%坡向泵房一端；断面稍小的明沟沿各水泵管线绕主机组根底布置，以1%勺底坡坡向大沟槽。6泵房尺寸6.1泵房平面尺寸(1)长度计算。长度由下式计算：L L主 L检+L电式中L主一主机间长度，经布置主机间长度为8.103m,L电-配电间开间，经布置为

24、4.8m；L检-检修间开间，经布置为 5.0m。即泵房的长度：L=17.90m(2)宽度计算B= b1 b2 b3 b4 b5 b6 b?式中：d为水泵宽度0.41m； b2为工作通道宽0.7m； b3渐缩接管长0.3m； 渐 扩接管长0.4m； b5为渐扩接管与闸阀间短管长， 取为0.5m； 为闸阀长度，取为0.7m； b7为主通道宽1.8m； b8穿墙管在墙距离：1.5m求得，B= 6.3m，取 7m6.2泵房立面尺寸主机间地面高程式中，一水泵轴线安装高程 2888m Z水泵轴线至底座间距，H1 =0.45m； h水泵那么主=2887.35m在设计中取主通道地面高程和泵房外地面高程相等都为

25、主机组的地面高程 2858.345m。623泵房顶高程由检修间地面至房顶间净高度确定，估算为4.5m。主要构件细部尺寸(1) 墙体：泵房采用砖砌墙体，墙厚为一砖0.25m,墙柱尺寸0.5mx 0.5m,墙垛突出 在室外；(2) 墙基：采用砖砌大放脚根底，顶部设钢筋混凝土底梁，墙体砌筑其上。(3) 过梁与圈梁：在门窗洞上方设置钢筋混凝土过梁，宽与墙体厚相等，梁高为0.2m, 长度超过门或窗宽0.8m；(4) 门：泵房设大门三扇，大门为 2m宽，2.5m高的木质双扇外开门，布置于检修间 一端的山墙上；小门两扇，小门为 1.2m宽、2.5m高的木质单扇开门，布置于配电间一 端的山墙上，与主通道成一直

26、线；(5 )窗：为满足采光、通风和散热等要求，在泵房进出水两侧墙体上，主机房和检修室各设上下两层式窗户，配电室设一个窗户，上层为对流窗户，2.0m宽，0.7m高；下层为采光窗户，2.0m宽、1.4m高；窗户底离检修间地面 1.0m；(6) 屋盖。本设计采用双坡面斜屋盖，屋面坡度角取20°,屋架为桁架结构，其高度 、几 tg20 5.49为1.0m ；2(7) 泵房根底米用混凝土结构；7水泵运行工况分析7.1水泵工作点推求10.3 0.013245.330.277.4心；装置性能参数H需H 净 SQ2 H净S沿 S局 Q2式中：H净为净扬程，为H=78.02mS沿为管路沿程阻力系数S且

27、为管路局部阻力系S局。.083 d 0.。83 器 需 為他94%Q为通过管道的流量：那么 H需=78.02+ (7.48+160.54 ) Q2装置性能参数列表计算如下:装置性能参数计算表Q( m3 / h)10203040506070809010010040090016002500360049006400810010000164.420.0012690.0050750.0110.0200.0320.0.0620.0.1030.127(m)78.02(m)78.0278.02 78.78.0478.052 7878.082 7810178.123 78.1477.2水泵性能参数电机汽萋蜒显号

28、就ftM转速釉功 車率毛号效車余X吐 出tm"rl)mrpmKWKW%1nuIIEI3120132.572604.020012 5250090JBOY315S-2754.5IS125-1OD 31524012010 9775 01251001>56033.59.4582.5LOO3214011.9I?Y160L4732.312030.5B.574SO108107.25S 475940ISO101.3290067.1590744.5IS 125-100-3 ISA21697 275.2!765.0125100刃27.1ZO572.5$025.914508 6211Y160M-47

29、22.510R14 7733 0所选水泵IS125-100-315A 2900 性能参数如上7.3水泵工况点推求水泵工况点的推求将水泵流量一扬程Q H曲线先绘上，再减去相应流量值下的SQ2值得流量一净扬程QH净曲线，即可直接查出工作点下的流量，再往上找出相应流量下的水泵扬 程。水泵工作点-如下图：402050WO 15020r250q水泵的工作点的坐标 (255,79.05 )。即单台水泵稳定运行时，流量为 255m3 /h，扬 程为79.05m。而我们所需要的扬程为 93.623m，总的流量为291.56m3 /h，这个工况点 不满足要求，因此需要进行调整。水泵工况点的调节上面推求的水泵的运行工况点不满足设计要求，因此需要对水泵工作点进行调节以满足运行要求。采用节流调节，节