貴州山區(qū)小農(nóng)水泵站設(shè)計

1、關(guān)于貴州山區(qū)小農(nóng)水泵站設(shè)計探討邵國洪QQ:貴陽花溪2013年9月貴州山區(qū)小農(nóng)水泵站設(shè)計邵國洪前言：提水泵站是解決山區(qū)小農(nóng)水工程水源的重要手段之一， 2013年6月針對我省小農(nóng)水設(shè)計工作的貴州省中央財政小型農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)補(bǔ)助專項(xiàng)資金項(xiàng)目實(shí)施方案編制提綱現(xiàn)作為小型農(nóng)田水利工程實(shí)施方案編制的指導(dǎo)性依據(jù)，根據(jù)提綱要求，泵站設(shè)計納入第“5.4.1水源工程設(shè)計”章節(jié)要求進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計，本次以報告框架形式對泵站設(shè)計涉及的內(nèi)容、設(shè)計工作順序、設(shè)計參數(shù)及計算方法、注意事項(xiàng)等內(nèi)容按泵站設(shè)計章節(jié)順序進(jìn)行介紹，供從事泵站設(shè)計的同行參考。泵站設(shè)計報告順序（13步）：泵站設(shè)計依據(jù)泵站總體布局泵站流量泵站等別劃分取水方式及

2、取水位計算靜揚(yáng)程提水管設(shè)計水錘壓力校核設(shè)計揚(yáng)程泵站水力機(jī)械泵房設(shè)計消防設(shè)計電氣設(shè)計。水源工程設(shè)計可能還涉及水庫、山塘、攔水堰等，假想泵站設(shè)計是水源工程設(shè)計中的第2項(xiàng)內(nèi)容，即：5.4.1.2 泵站設(shè)計，則泵站設(shè)計報告章節(jié)如下：5.4.1.2 泵站設(shè)計5.4.1.2.1 泵站設(shè)計依據(jù)泵站設(shè)計往往還需遵循很多約束，比如需與地方規(guī)劃相結(jié)合、考慮業(yè)主具體要求等；泵站設(shè)計依據(jù)還包括相關(guān)規(guī)程規(guī)范，如：水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）、防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）、泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）、 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（SL 191-2008）、水利水電工程設(shè)計防火規(guī)范（

3、SDJ 27890）等。5.4.1.2.2 泵站總體布局本章節(jié)重點(diǎn)介紹工程共涉及多少座泵站，各座泵站分別位于哪一個灌溉片區(qū)（各泵站的灌面在何處，灌面多少，是田還是土），各泵站從何處取水，分別提水至何處（提至渠道或高位水池等），對泵站的布局先作一個總的概述。若泵站較多，可列表說明更為直觀。5.4.1.2.3 泵站設(shè)計流量水量供需平衡計算部分已計算出各個提灌區(qū)的最大日需水量，通常小農(nóng)水大多采用泵站均勻供水方式，泵站的設(shè)計流量按最高日供水量/水泵日工作時間求得。水泵的最佳日工作時間在1620h/d；短時提水量大，但年利用小時低的泵站也可考慮24h供水；提水量小的泵站為考慮方便運(yùn)行管理和水泵選型也可根

4、據(jù)實(shí)際情況選擇日工作時間在8h以內(nèi)，具體情況區(qū)別對待。5.4.1.2.4 泵站等別劃分泵站等級劃分的依據(jù)主要有3個：水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）、防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）、泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）。若泵站涉及防洪，按不同規(guī)范劃分的泵站等級就高不就低。我省小農(nóng)水工程泵站提水流量一般都在2 m3/s以內(nèi)，裝機(jī)容量在1000kW以內(nèi)，按灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范GB 50288-99和泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）對提水工程的等別劃分標(biāo)準(zhǔn)，基本都屬IV等小（2）型（流量2 m3/s，100kW裝機(jī)1000kW）和V等?。?）型（流量2 m3/s

5、，裝機(jī)100kW）。注意：泵站裝機(jī)指單站裝機(jī)容量，含備用機(jī)組。泵站等別劃分后確定永久性主要水工建筑物級別和臨時性水工建筑物級別。對涉及防洪要求的泵站，根據(jù)水工建筑物級別確定相應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)。5.4.1.2.5 泵站取水方式及取水位根據(jù)水源類型不同，小農(nóng)水泵站取水方式主要有以下5種，各種取水方式取水位變化有別，分述如下：（1）水庫、山塘庫區(qū)取水。庫區(qū)取水多涉及防洪問題，因?yàn)槿∷辉谒浪缓驼Ｋ恢g，取水位變幅往往達(dá)數(shù)米至數(shù)十米，因此庫區(qū)取水工程的取水位是一個區(qū)間，泵站宜采用取水源的多年平均水位作為平均水位，并要求所選水泵的性能曲線能夠適應(yīng)最低取水位（即死水位）和最高取水位（正常水位）變幅要求（

6、若水泵的富余揚(yáng)程太多致使水泵的工況點(diǎn)右移，流量將增大，可能使電機(jī)負(fù)荷過大，超過電機(jī)額定電流，造成電機(jī)過載），水泵在平均取水位效率最高，在最低和最高取水位時效率較低但能正常工作。（2）水庫、山塘壩后取水。相對庫區(qū)取水而言，壩后取水防洪要求要低得多，甚至無需防洪。壩后取水一般在放水涵管、涵洞出口或放水渠上取水，取水方式有水泵進(jìn)水管直接接放水涵管和建集水池取水兩種。水泵進(jìn)水管直接接放水涵管的取水方式有以下兩種情況需注意：a）泵房無防洪要求，水泵安裝高程低于死水位，則水泵進(jìn)水管將一直處于壓力進(jìn)水狀態(tài)不需吸水，水泵相當(dāng)于加壓泵，進(jìn)水效率高，采用進(jìn)水管直接接放水涵管方式取水較好，但選泵時應(yīng)注意由于庫內(nèi)水位

7、在死水位與正常水位之間變化，水泵的靜揚(yáng)程將變化，設(shè)計揚(yáng)程也隨之變化，要求所選水泵的性能曲線能夠適應(yīng)最低取水位（即死水位）和最高取水位（正常水位）變幅要求。該種取水方式也應(yīng)注意水泵的富余揚(yáng)程太多造成電機(jī)過載的問題，此方案要慎用。b）泵房有防洪要求，水泵安裝高程高于死水位，當(dāng)庫水到達(dá)死水位時，水泵將依靠大氣壓吸水，則整個放水管將變成吸水管的一部分，水泵的吸水管一般控制在20m以內(nèi)才有較好的吸水性能，而放水涵管較長可能達(dá)數(shù)十米，這種情況將嚴(yán)重影響水泵吸水性能，甚至產(chǎn)生汽蝕不能正常吸水，這種情況不宜采用進(jìn)水管直接接放水涵管的取水方式。當(dāng)泵房有防洪要求，水泵安裝高程高于死水位時，宜在放水涵管、涵洞出口或

8、放水渠上建集水池取水。（3）渠道上取水。渠道上取水一般不涉及防洪問題，可在渠道旁建集水池取水。但山區(qū)渠道一般傍山修建，建集水池和泵房時應(yīng)考慮山體滑坡等不良地質(zhì)因素影響，宜修建在地勢相對平緩、基礎(chǔ)穩(wěn)定的地方。（4）河流、溪溝岸邊取水。河流岸邊取水一般都涉及防洪問題，故應(yīng)將泵站等別對應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)先通知水文專業(yè)計算防洪水位（水文專業(yè)提供水位流量關(guān)系曲線），水工人員根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的洪峰流量在水位流量關(guān)系曲線在查找對應(yīng)的水位，確定防洪水位，泵房建在防洪水位之上。（5）其他取水方式。如井、泉取水，一般采取在井口安裝深井泵、在泉點(diǎn)旁建集水池等方式取水。這種取水方式一般防洪要求很低，僅考慮井、泉的水位變化即

9、可，但水源點(diǎn)位于低洼處等特殊情況應(yīng)另外考慮防洪問題。本章節(jié)取水方式一般用文字說明，但取水位需用數(shù)據(jù)說明。5.4.1.2.6 泵站靜揚(yáng)程泵站靜揚(yáng)程泵站提水管出口高程取水位高程。注意：靜揚(yáng)程是吸水面與提水管出口之間的高差，不是水泵安裝高程或泵房地坪與提水管出口之間的高差，也不是吸水進(jìn)口與提水管出口之間的高差。5.4.1.2.7泵站提水管設(shè)計提水管設(shè)計第一步需要選擇管材，在材質(zhì)方面，可選的管材品種較多，常用的有鑄鐵管、鋼管、塑料管、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管等。每種材質(zhì)的管材各有優(yōu)缺點(diǎn)。鑄鐵管：不易銹蝕，價格適中，但很笨重，安裝難度較大，由于停泵水錘造成震動，接頭容易漏水；一般適用于低揚(yáng)程泵站提水管。鋼管：價格

10、較高，重量也較大，不易漏水，承壓力高，但普通鋼管容易銹蝕；鍍鋅鋼管不易銹蝕，但鍍鋅鋼管市場上的商品管徑多在DN15DN200；螺旋鋼管管徑較大（DN219DN2220），承壓力高，價格較無縫鋼管便宜，但由于生產(chǎn)螺旋鋼管時最常用的材質(zhì)是Q235B，Q235B中含少量的鐵元素，露天環(huán)境中鐵與空氣中的氧氣和水發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生銹蝕，因此需要做好防銹處理，也可直接購買防腐螺旋鋼管。故小管徑鋼管可直接選擇鍍鋅鋼管，大管徑鋼管選擇防腐螺旋鋼管有不錯的經(jīng)濟(jì)性。（普通螺旋鋼管）（防腐螺旋鋼管）塑料管（PE管）：優(yōu)點(diǎn)是采用熱熔對焊連接，不銹不漏，水力條件優(yōu)越，但價格較高，且必須埋設(shè)或包管，露天容易老化，壓力等級0.

11、41.6Mpa因此僅適用易于開挖埋設(shè)、中低壓力等級的提水管。需注意：提水管若起伏較大，在馱峰的地方易產(chǎn)生彌合錘引發(fā)水柱斷裂致管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，PE管抵抗負(fù)壓能力非常弱常會被“吸扁”、“吸成麻花”，故在起伏較大的管道上應(yīng)慎用PE管，必要時段在馱峰處設(shè)進(jìn)氣閥破壞真空避免產(chǎn)生負(fù)壓。預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管：價格雖較便宜，但接頭易漏水，體積龐大，不易安裝，在泵站提水管中基本不采用。山區(qū)小農(nóng)水泵站提水管采用鋼管居多，具體采用何種管材可根據(jù)工程實(shí)際情況作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。管材選定后，接下來是確定管徑：以鋼管為例介紹管徑確定步聚和方法。初估管徑商品管徑修正反算流速計算水損確定壁厚管道敷設(shè)及鎮(zhèn)墩穩(wěn)定計算（1）管徑初估壓力

12、鋼管的直徑根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，并考慮實(shí)際運(yùn)用情況來綜合選擇。管徑參照天津大學(xué)水利系主編，水利出版社出版的小型水電站（上冊）中經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初估，計算公式如下：式中：Q最大壓力管道的最大設(shè)計流量（m3/s）； H提水靜揚(yáng)程（m）。經(jīng)計算可得初估管徑D。（2）商品管徑修正初估管徑D經(jīng)修正后得到初估的商品管徑，比如計算值D=0.095m，則可參照五金手冊初選公稱內(nèi)徑為100的鋼管。（3）反算上水管流速初選管徑后，可根據(jù)設(shè)計流量反算上水管的流速V，泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）推薦出水管流速宜為2m/s3m/s，流速與管徑是成反比的，流速越大所需管徑越小，管道投資越小，但管道的水頭損失越大，水泵

13、的設(shè)計揚(yáng)程越高，機(jī)組裝機(jī)容量越大，運(yùn)行成本越高。因此，上水管的管徑要兼顧管道投資和泵站裝機(jī)，一般來說，對貴州山區(qū)小農(nóng)水泵站上水管道而言，上水管流速在1.2m/s左右會達(dá)到較好的平衡點(diǎn)，流速過快會使裝機(jī)容量大，運(yùn)行成本陡增，老百姓很難承受水價。（4）上水管水頭損失計算水頭損失計算，提水管道水頭損失可根據(jù)水力學(xué)計算手冊中的謝才公式進(jìn)行計算，鋼管的沿程水頭損失hf宜按下列公式計算： 式中：L壓力鋼管的長度； m D鋼管的內(nèi)徑， m 式中：C謝才系數(shù)；沿程損失系數(shù)n鋼管管材的糙率 0.0115局部水頭損失hj可按沿程水頭損失的10%計，也可通過水力學(xué)公式計算求得。沿程水頭損失加上局部水頭損失即得管道的

14、總水頭損失。除上述公式外，還可按灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范（GB5028899）和村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范(SL310-2004)中的公式計算。上述3個沿程水頭損失計算公式中，計算結(jié)果最大的是灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范 計算公式，計算結(jié)果最小的是水力學(xué)中的 計算公式，村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范中的計算公式計算結(jié)果居中 。灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范（GB5028899）規(guī)范計算規(guī)定，鋼管的沿程水頭損失hf宜按下列公式計算：式中：hf管道沿程水頭損失；f摩阻系數(shù)，對于鋼管f=6.2510-5；m流量指數(shù)，m=1.9；b管徑指數(shù)，b=5.1。村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范(SL310-2004)，鋼管的單位管長水頭損失：當(dāng)1.2m

15、/s時， i=0.v 2(1+0.867/v)0.3/d 1.3 當(dāng)1.2m/s時，i=0.00107v 2/d 1.3 式中 v管內(nèi)流速，m/s，11.5m/s； d管道內(nèi)徑，m；式中：hf管道沿程水頭損失(m)； i單位管長水頭損失，L計算管段的長度。 （5）鋼管壁厚計算鋼管的壁厚應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求和承壓力計算要求。a）構(gòu)造要求：按水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范(SL2812003)規(guī)定，為保證鋼管必要的剛度，管壁最小厚度不宜小于下式計算值:式中：D鋼管內(nèi)徑（mm）。按泵站設(shè)計規(guī)范（GB/T502652010）規(guī)定，明設(shè)光面鋼管管壁最小厚度不宜小于下式計算值:式中：D鋼管內(nèi)徑（mm）。b）承

16、壓力要求：承壓力計算按鍋爐公式確定管壁厚度。計算公式：式中：H管道內(nèi)水壓力（含水擊水頭，引用水擊計算成果）， D鋼管內(nèi)徑（m）；C銹蝕厚度（mm）；C=2 鋼材的允許應(yīng)力（N/mm2）；=0.55s，對Q235為129 縱向焊縫焊接應(yīng)力減弱系數(shù)。單面焊取=0.9，雙面=0.95，采用無縫鋼管取1。泵站上水管壁厚采用構(gòu)造壁厚與承壓力計算壁厚中的大值。（6）管道敷設(shè)及鎮(zhèn)墩穩(wěn)定計算鋼管一般采用明管敷設(shè)。鎮(zhèn)支墩設(shè)計除應(yīng)滿足水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范(SL2812003)附錄A明管結(jié)構(gòu)分析方法計算規(guī)定外，還應(yīng)滿足以下3點(diǎn)：明管轉(zhuǎn)彎處、分岔處、不同管材接頭處和明管直線段超過100m時應(yīng)設(shè)置鎮(zhèn)墩。兩鎮(zhèn)墩之間的管

17、道應(yīng)設(shè)伸縮節(jié)，伸縮節(jié)應(yīng)布置在上端。管道支墩的形式應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較決定，除伸縮節(jié)附近外其余支墩宜采用等距布置。多管平行布置時管間距不應(yīng)小于0.8m，鋼管底部應(yīng)高出管槽地面0.6m。5.4.1.2.8泵站水錘壓力計算水錘壓力指的是管道系統(tǒng)由于水流狀態(tài)（流速）突然變化而產(chǎn)生的瞬時壓力。泵站水錘壓力計算的主要目的是校核管道承壓能力是否滿足要求，水錘壓力計算原理比較復(fù)雜，現(xiàn)階段可采用軟件模擬計算水錘，可以采用帕馬金曲線簡化圖計算停泵水錘，還可以采用簡單管水錘的解析計算（簡單管是指壓力管道的管徑、管壁材料和厚度沿管長不變），簡單管水錘的解析計算方法如下：水擊波傳播速度C=1435/(1+Kd/Ee)1/

18、2=1435/(1+d/e)1/2式中：C為均質(zhì)圓形管(e/dTt)Hi= 2Lv0/g(Tt+Tg) 式中：Hd為直接水擊水頭，m; Hi為間接水擊水頭，m;關(guān)閥為正，開閥為負(fù)；v0為閘門前水的流速，m/s；Tg為閥門關(guān)閉時間，s；g為重力加速度，g=9.8m/s2。計算得的靜水頭與水擊水頭之和應(yīng)代入承壓力計算壁厚的鍋爐公式中去校核管道強(qiáng)度。注意：對中高揚(yáng)程的泵站出水管上的工作閘閥宜安裝兩階段關(guān)閉的液壓閘閥，同時安裝緩閉止回閥和安全閥可有效緩解水錘。對高揚(yáng)程、大流量泵站盡量考慮真空泵抽氣充水啟動，不采用底閥充水方案，一是可以減小底閥開啟的水頭損失，二是可避免停泵時水柱倒流對底閥產(chǎn)生的瞬時沖擊

19、損壞底閥。5.4.1.2.9設(shè)計揚(yáng)程由以上計算的靜揚(yáng)程加上水頭損失成果可求得泵站設(shè)計揚(yáng)程，設(shè)計揚(yáng)程H設(shè) =H靜+hw。注意：hw包括上水管段和吸水管道的水頭損頭，上水管段的水頭損頭已通過計算求得，吸水管段由于長度很短水頭損失一般在0.5m以內(nèi)（也可通過計算確定）。5.4.1.2.10泵站水力機(jī)械泵站的設(shè)計流量和設(shè)計揚(yáng)程均確定后即可開始水泵選型。水泵選型應(yīng)遵循以下原則：、泵型選擇應(yīng)根據(jù)泵站的各種特征揚(yáng)程和設(shè)計流量，并結(jié)合泵房結(jié)構(gòu)型式，綜合進(jìn)行方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。所選水泵效率不宜低于65%。、所選泵型：在平均揚(yáng)程時，應(yīng)在高效區(qū)運(yùn)行；在設(shè)計揚(yáng)程時，水泵出水量應(yīng)達(dá)到設(shè)計流量；在最高、最低揚(yáng)程時，水

20、泵能安全、穩(wěn)定運(yùn)行，配套電動機(jī)不過載。 、機(jī)組臺數(shù)以39臺(包括工作泵和備用泵)為宜，設(shè)計流量小且供水流量穩(wěn)定的可設(shè)2臺機(jī)組（一用一備，互為備用），機(jī)組利用小時數(shù)低，有相當(dāng)容積的高位水池時，也可考慮不設(shè)備用機(jī)組。 、當(dāng)機(jī)組利用小時數(shù)較高，可根據(jù)泵站機(jī)組臺數(shù)，增設(shè)12臺備用機(jī)組。（5）水泵類型選擇。水泵類型主要根據(jù)揚(yáng)程選擇，常用有離心泵、軸流泵、混流泵等。一般情況下，泵站設(shè)計揚(yáng)程H 小于l0m，宜選用軸流泵； 520m，宜選用混流泵；20l00m，宜選用單級離心泵；大于100m時可選用多級離心泵。注：貴州山區(qū)泵站一般具有小流量、高揚(yáng)程的特點(diǎn)，以選擇單級和多級離心泵居多，而軸流泵和混流泵具有大流量

21、低揚(yáng)程特點(diǎn)很少在灌溉泵站中適用（多用于排澇泵站）。（6）通常大型泵比小型泵效率高，能選一臺大泵就不選兩臺小泵。但多臺小泵組合卻具有流量組合靈活的特點(diǎn)。水泵選型應(yīng)附上所選水泵的性能參數(shù)表及性能曲線，以便分析選型的合理性。例如：某小型工程泵站設(shè)計流量Q=35m3/h，設(shè)計揚(yáng)程為80m。由于提水流量較小，擬安裝2臺DA1-808型多級離心泵，一用一備。水泵參數(shù)如下表：DA1-808型多級離心泵性能參數(shù)表型 號流量Q轉(zhuǎn)速n(r/min)揚(yáng)程H(m)效率(%)功率P(kw)必需氣蝕余量(NPSH)r(m)m/hL/s軸功率電動機(jī)功率DA1-80825.272920102.45911.91152.532.

22、4990.86612.1439.61170.46112.45DA1-80型水泵性能曲線水泵選型的合理性評價：泵站設(shè)計流量Q=35m3/h，設(shè)計揚(yáng)程為80m，查水泵性能曲線，當(dāng)水泵在揚(yáng)程為80m工況點(diǎn)時，流量為35.5m3/h，略大于設(shè)計流量35m3/h，效率65%（規(guī)范不宜低于65%），可見泵在高效區(qū)運(yùn)行。所選水泵的流量和揚(yáng)程均滿足設(shè)計要求。注意：根據(jù)電動機(jī)的功率大小，參考外電網(wǎng)的電壓決定電動機(jī)的電壓，按電動機(jī)的功率選擇電壓原則： i功率在100kW以下的，選用380V220V或220V/127V的三相交流電； ii功率在200kW以上的，選用10kV（或6kV）的三相交流電；iii功率在10

23、0200kW之間的，則視泵站內(nèi)電機(jī)配置情況而定，多數(shù)電動機(jī)為高壓，則用高壓，多數(shù)電動機(jī)為低壓，則用低壓。我們現(xiàn)有的交流電動機(jī)200KW是個界限，200KW以下是低壓380V，200KW以上為中壓:3KV、6KV 和10KV。電力部門從減小線損的角度出發(fā)，希望提高供電電壓，3KV已取消，6KV正在淘汰中，大力推行10KV。有的泵站采用選用大型泵原則，單泵裝機(jī)功率接近200kw甚至超過200kw，卻仍采用380V電壓，導(dǎo)致泵在啟動過程中，因?yàn)閱与娏鞅日＿\(yùn)行電流要大很多，高者甚至達(dá)到5倍以上，即200kW的泵其啟動電流大者可至340A以上，對低壓開關(guān)要求甚高。故障時，短路電流基本上和電壓成反比，

24、低壓系統(tǒng)的短路電流極大，一般開關(guān)根本無法切除故障，即故障時根本拉不開開關(guān)，給設(shè)備造成極大損壞。綜合考慮以上幾點(diǎn)，200KW的泵選用高壓供電，即可靠又安全，開關(guān)設(shè)備也好選型。但隨著電壓升高，絕緣等級提高，電機(jī)重量和價格也增加，對電氣部分的成本和運(yùn)行管理都將提出更高的要求，在貴州農(nóng)村技術(shù)上實(shí)現(xiàn)困難，經(jīng)濟(jì)上價高，推行困難。因此：建議對單泵裝機(jī)容量較大（在200kw左右）的泵站，為避免采用高壓，可先擇兩泵或多泵并聯(lián)運(yùn)行方案以減小單泵裝機(jī)容量，這樣就可采用380V電壓。5.4.1.2.11泵房設(shè)計泵房設(shè)計一般包括：泵房類型選擇、特征水位確定、泵房布置、防滲及排水布置、泵房穩(wěn)定分析、泵房的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計、進(jìn)

25、出水建筑物設(shè)計等內(nèi)容。（1）泵房類型選擇。根據(jù)不同的水泵機(jī)組和吸水條件，泵房類型主要分為以下5類：a)分基型泵房適用于臥式離心泵和混流泵機(jī)組。分基型泵房的主要特點(diǎn)是水泵機(jī)組的基礎(chǔ)與泵房的基礎(chǔ)分開建造。適用條件：進(jìn)水池水位變幅小于水泵的有效吸程H效吸；適合安裝中、小型臥式離心泵和混流泵機(jī)組；泵房處的地質(zhì)條件較好，地下水位低于泵房的基礎(chǔ)。分基型泵房主要有直墻分基式和斜坡分基式兩種。詳見下圖：b)干室型泵房適用于離心泵與混流泵機(jī)組。當(dāng)水源水位變幅超過水泵的有效吸程，站址處的地下水位又較高時，宜采用干室型泵房。適合用于以下情況：進(jìn)水池水位變幅大于水泵有效吸程；地下水位較高。c)濕室型泵房適用于軸流泵機(jī)

26、組、深井泵機(jī)組。濕室型泵房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是進(jìn)水池與泵房合并建造，泵房分上下兩層，上層安裝電動機(jī)與配電設(shè)備等，為電機(jī)層；進(jìn)水池布置在泵房下面，形成一個濕室，安裝水泵，為水泵層。適用條件：進(jìn)水池水位變幅較大；適合安裝中、小型立式或臥式軸流泵機(jī)組；站址處地下水位較高。濕室型泵房按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為墩墻型、排架型、箱型與圓筒型。d)塊基型泵房適合大型泵站，比如大體積砼整體基礎(chǔ)等。e)其他泵房其他泵房如纜車式泵房、浮船式泵房、簡易浮箱式泵房等移動泵房，主要是為適應(yīng)水位變幅較大的泵站，其特點(diǎn)是具有移動性，主要采用鋼結(jié)構(gòu)制造，浮船式泵房造價較高，纜車式泵房和簡易浮箱式泵房運(yùn)行管理難度較大，電纜需露天架設(shè)。（2）

27、泵房特征水位。泵房的特征水位有防洪高程、泵房地坪高程、最低運(yùn)行水位、安裝高程等，防洪水位確定后，其余高程均以安裝高程為基礎(chǔ)求得。防洪水位已由前述水位流量關(guān)系曲線確定，現(xiàn)著重介紹泵房安裝高程的確定步驟及方法。水泵安裝高程的確定：水泵廠家提供的水泵必需汽蝕余量為hc，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB1040-67規(guī)定，在此基礎(chǔ)上再加上0.3m的安全余量，h=hc+0.3=3.3m，允許吸上真空高度：Hs=10.09h+式中Hs允許吸上真空高度,m; h汽蝕余量,m; vs水泵進(jìn)口斷面平均流速， m/s。計算得Hs=10.09h+ 由于上式是針對海平面而言，故應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾０螌τ嬎愕玫腍s進(jìn)行修正：Hs=Hs10.09+

28、式中Hs修正后的允許吸上真空高度，m； 大氣壓力高程修正，Pa通過查表內(nèi)插求得，m 水汽化壓頭(水溫20)，0.24。則吸水高度Hg=Hshg，式中hg進(jìn)水管的水頭損失，m。水在不同溫度下的汽化壓力水溫（）05102030405060708090100汽化壓力 Pv/(m)0.060.090.120.240.40.81.323.24.87.110.3大氣壓力表海拔高程(m)0100200300400500600700800900100015002000300040005000Pa/(m)10.33 10.210.1109.89.79.69.59.49.39.28.68.47.36.35.5例：

29、某工程泵站安裝高程相關(guān)計算參數(shù)如下表： 水泵安裝高程計算參數(shù)及成果表泵站海拔高程532m進(jìn)水管流速Vs1.25m/s進(jìn)水管流量285m3/h允許吸上真空高度Hs=h=5.0m進(jìn)水管內(nèi)徑299mm修正Hs為Hs=Hs-10.09+(Pa-PV)/=4.34m進(jìn)水管長度L=10m進(jìn)水管水頭損失hg=hf+hj=f(LQm/db)+(V2/2g)=0.25m進(jìn)水管壁厚8m水泵的允許吸水高度Hg=Hs-Vs2/2g-hg=4.01m進(jìn)水管摩阻系數(shù)f=泵站地坪高程=531.5m流量指數(shù)m=1.9進(jìn)水管中心高程距地坪H=0.21m管徑指數(shù)b=5.1泵站安裝高程531.71m進(jìn)水管內(nèi)徑d=284吸水池正常水

30、位528.30m進(jìn)水管局部阻力系數(shù)=1.99吸水池最低水位527.70m允許吸上真空高度hc5.3m吸水池底板高程526.80m大氣壓力Pa/=9.67m吸上高度4.01m水汽化壓力(水溫20)PV/=0.24m允許吸水高度Hg吸上高度0.01mh=hc-0.3m5.0m吸上高度、安裝高程滿足要求！由上表可知，水泵的安裝高程滿足吸上高度要求，若允許吸水高度Hg吸上高度0，則說明水泵吸不上水會產(chǎn)生汽蝕，應(yīng)在滿足防洪要求條件下降低安裝高程。（3）泵房布置泵房內(nèi)部布置的內(nèi)容包括各種功能用房（主機(jī)房、輔助設(shè)備用房、中央控制室、高、低壓配電室、電氣維修室、檢修間及交通道等）和室內(nèi)機(jī)電設(shè)備的平、立面布置，

31、泵房排架布置和泵房永久變形縫設(shè)置，以及泵房尺寸（寬度、長度和高度）的確定。泵房內(nèi)部布置應(yīng)遵循泵站設(shè)計規(guī)范第6.1節(jié)及水利水電工程設(shè)計防火規(guī)范的規(guī)定。貴州地區(qū)小農(nóng)水泵站規(guī)模一般不大，有的泵站甚至只設(shè)水泵室，電氣設(shè)備均共享水泵室。由于水泵室工作環(huán)境潮濕，且有管道爆裂等危險因素長期存在，因此，建議盡量考慮緊鄰水泵室設(shè)獨(dú)立的值班室，啟動柜、電氣開關(guān)均置于值班室內(nèi)，干濕分開，動靜分開。即使共享水泵室，電氣總開關(guān)也不要安裝在室內(nèi)，安裝在室外，緊急情況下可關(guān)掉室外電源。泵房的內(nèi)部尺寸由機(jī)組的布局方式?jīng)Q定：水泵機(jī)組的排列方式常見的有2種，即縱向排列和橫向排列（當(dāng)機(jī)組較多時還有雙行交錯排列等形式，不作重點(diǎn)介紹）

32、。（1）縱向排列(即各機(jī)組軸線平行單排并列)。適用于如IS型單級單吸懸管式離心泵（軸向進(jìn)水），也可安裝sh型、D型和DA1型多級泵?？v向排列當(dāng)安裝IS型單級單吸懸管式離心泵（軸向進(jìn)水）時，進(jìn)水方向與機(jī)組軸線平行，進(jìn)水條件好，如上圖中的1#機(jī)組；當(dāng)安裝sh型、D型和DA1型多級泵時，側(cè)需增加彎頭從側(cè)面進(jìn)水，進(jìn)水條件要差一些，特別注意：吸水管進(jìn)入水泵入口的平直段長度應(yīng)大于3倍以上管道直徑，否則容易產(chǎn)生汽蝕。對sh型、D型和DA1型多級泵采用從側(cè)面進(jìn)水雖然水力條件差些，但優(yōu)點(diǎn)也存在，那就是可以顯著減小泵房尺寸。上圖中機(jī)組之間各部尺寸應(yīng)滿足以下6點(diǎn)要求：1)水管外壁和墻壁的凈距A：A最大設(shè)備的寬度加1

33、m。2)水管與水管之間的凈距B：B0. 7m3)水管外壁與配電設(shè)備的安全操作距離C：當(dāng)為低壓配電設(shè)備時C 1. 5m，高壓配電設(shè)備C 2m。4)水泵外形凸出部分(基礎(chǔ))與墻壁的凈距D ：D 1m5)電機(jī)外形凸出部分(基礎(chǔ))與墻壁的凈距E： E=電機(jī)軸長0.5m，滿足電機(jī)抽芯要求、通行要求和管件安裝要求。 6)水管外壁與相鄰機(jī)組的突出部分的凈距F：F 0.7m（2）橫向排列。適用側(cè)向進(jìn)、出水的水泵，如單級雙吸臥式離心泵Sh型、SA型水泵等。上圖中機(jī)組之間各部尺寸應(yīng)滿足以下6點(diǎn)要求：1)水泵凸出部分(基礎(chǔ))到墻壁的凈距Al：A1最大設(shè)備的寬度加1m2)出水側(cè)水泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距B1：滿足通行要求和

34、管件安裝要求。3)進(jìn)水側(cè)水泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距Dl ：Dl 1m4)電機(jī)凸出部分與配電設(shè)備的凈距C1：C1電機(jī)軸長十0.5m。但是，低壓配電設(shè)備應(yīng)Cl1.5m；高壓配電設(shè)備C12.0m。5)水泵基礎(chǔ)之間(電機(jī)與水泵凸出部分)的凈距E1值與C1要求相同。6)為了減小泵房的跨度，也可考慮將吸水閥門設(shè)置在泵房外面。注意：機(jī)組之間各部尺寸還應(yīng)滿足泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）第9.12條要求。水泵機(jī)組的基礎(chǔ)臥式水泵均為塊式基礎(chǔ)，其尺寸大小一般均按所選水泵安裝尺寸所提供的數(shù)據(jù)確定。(1)對于小泵：基礎(chǔ)長度L底座長度十(0.15-0.20)(m)基礎(chǔ)寬度BB底座螺孔間距(在寬度方向上)十(0.15

35、-0.20)(m)基礎(chǔ)高度H底座地腳螺釘?shù)拈L度十(0.15-0.20)(m)(2)對于不帶底座的大、中型水泵：可根據(jù)水泵或電動機(jī)(取其寬者)地腳螺孔的間距加上0.4-0.5m，基礎(chǔ)高度確定方法同上。對吸水管路的要求(1)不漏氣 管材及接逢(2)不積氣 管路安裝(3)不吸氣 吸水管進(jìn)口位置不積氣離心泵進(jìn)水管喇叭口與建筑物距離應(yīng)符合下列要求：不吸氣進(jìn)水管進(jìn)口應(yīng)設(shè)喇叭管，喇叭口流速宜取1.01.5m/s，喇叭口直徑D宜等于或大于1.25倍進(jìn)水管直徑。喇叭口的懸空高度：1)喇叭管垂直布置時，取(0.60.8)D（D為喇叭管進(jìn)口直徑，下同）；2)喇叭管傾斜布置時，取(0.81.0)D；3)喇叭管水平布置

36、時，取(1.01.25)D。喇叭口的淹沒深度：1)喇叭管垂直布置時，大于(1.01.25)D；2)喇叭管傾斜布置時，大于(1.51.8)D；3)喇叭管水平布置時，大于(1.82.0)D。喇叭管中心線與后墻距離取(0.81.0)D，同時滿足喇叭管安裝的要求。喇叭管中心線與側(cè)墻距離取1.5D。喇叭管中心線至進(jìn)水室進(jìn)口距離大于4D。由以上規(guī)定計算確定的離心泵進(jìn)水管喇叭口與建筑物距離應(yīng)標(biāo)在圖上。（4）防滲、排水布置泵房基底及側(cè)向防滲排水布置應(yīng)遵循泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）第6.2條的規(guī)定。（5）泵房穩(wěn)定分析泵房穩(wěn)定分析的內(nèi)容包括：荷載計算及其組合，抗滑、抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)計算，泵房基底應(yīng)力計算。泵房穩(wěn)定分析應(yīng)遵循泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）第6.3條的規(guī)定。（6）泵房的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計泵房的主要結(jié)構(gòu)包括：泵房底板、進(jìn)出水流道、墩墻、水泵層、電機(jī)層樓面、機(jī)墩、排架、吊車梁、屋蓋等，其設(shè)計計算應(yīng)遵循泵站設(shè)計規(guī)范（GB 502652010）第6.5條和水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。（7）進(jìn)出水建筑物