黃墩排澇泵站設(shè)計書

1、目 錄第一章 基本資料的分析與整理2第一節(jié) 地形資料2第二節(jié) 水文資料2第二章 工程規(guī)劃3第一節(jié) 站址確定3第二節(jié) 泵站設(shè)計流量和揚程4第三節(jié) 主機組選型6第三章 確定水泵安裝高程及泵房輪廓尺寸8第一節(jié) 水泵安裝高程8第二節(jié) 泵房尺寸設(shè)計8第四章 泵站總體布置11第一節(jié) 泵房形式選擇12第二節(jié) 前池設(shè)計12第三節(jié) 出水池設(shè)計14第五章 水泵工況校核17第一節(jié) 管路損失計算17第二節(jié) 總損失計算工況點校核19黃墩排澇泵站設(shè)計說明書第一章 基本資料的分析與整理一、地形資料二、水文資料(一)水位內(nèi)河設(shè)計水位：18.2m；內(nèi)河最低水位：17.0m；內(nèi)河最高水位：19.5m；外河設(shè)計水位：21.5m；外

2、河最高水位：22.5m；外河最低水位：19.8m。(二)流量設(shè)計流量為4.0m³/s。第二章 工程規(guī)劃第一節(jié) 站址確定一、選址原則1.泵站的站址選擇是根據(jù)泵站控制區(qū)的具體條件合理地確定泵站的位置，包括取水口，泵房和出水池位置。站址是否合理，將直接關(guān)系到整個泵站工程的安全運行、工程投資、工程管理以及工程經(jīng)濟和社會效益發(fā)揮等問題；2.泵站站址應(yīng)根據(jù)流域或城鎮(zhèn)建設(shè)總體規(guī)劃、泵站工程規(guī)模、運行特點和綜合利用要求，考慮地形、地質(zhì)、水源或容泄區(qū)、電源、樞紐布置、對外交通、占地、拆遷、施工、管理等因素以及考慮擴建的可能性，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定；3.站址宜選擇在地形開闊、岸坡適宜、有利于工程布置的地點

3、；4.站址宜選擇在巖土堅實、抗?jié)B性能良好的天然地基上，不應(yīng)設(shè)在大的或活動性的斷裂構(gòu)造帶及其他不良地質(zhì)地段。如遇淤泥、流沙、濕陷性黃土、膨脹土等地基，應(yīng)慎重確定基礎(chǔ)類型和地基處理措施；5.站址應(yīng)盡量選在交通方便和靠近電源的地方，以方便機械設(shè)備、建筑材料的運輸和減少輸電線路的長度；6.選址時還要特別注意進水水流的平穩(wěn)和流速分布的均勻以及避免發(fā)生流向改變或形成回流、漩渦等現(xiàn)象。第二節(jié) 泵站設(shè)計流量和揚程一、泵站設(shè)計流量。二、水泵的設(shè)計揚程1.根據(jù)所給的水文、地形等資料，可以確定內(nèi)、外河最低水位、設(shè)計水位及最高水位分別為：內(nèi)河設(shè)計水位：18.2m；內(nèi)河最低水位：17.0m；內(nèi)河最高水位：19.5m；外

4、河設(shè)計水位：21.5m；外河最高水位：22.5m；外河最低水位：19.8m。由于進水方向在進水池前有前池，同時攔污柵、閘門槽等設(shè)施也會帶來水頭損失，進水方向總水頭損失取為0.5m；出水方向閘門等設(shè)施帶來水頭損失，取為0.1m。則：進水池設(shè)計水位：17.7m；進水池最低水位：16.5m；進水池最高水位：19.0m；出水池設(shè)計水位：21.6m；出水池最高水位：22.6m；出水池最低水位：19.9m。2.計算實際揚程的最小值、設(shè)計值及最大值H實的最小值=出水池最低水位-進水池最高水位=19.9-19.0=0.9mH實的設(shè)計值=出水池設(shè)計水位-進水池設(shè)計水位=21.6-17.7=3.9mH實的最大值=

5、出水池最高水位-進水池最低水位=22.6-16.5=6.1m3.初估設(shè)計揚程水流由進水池流經(jīng)泵房機體至出水池會產(chǎn)生管路損失揚程，則對管路損失揚程進行估算：其中設(shè)計實際凈揚程為H實=3.9m1m6m，同時Q1m³/s，管路損失揚程可取為15%25%,由于出水方向已計入0.1m的損失，故該處損失揚程取為15%。H設(shè)=（1+15）H實=4.485m；H設(shè)min=（1+15）H實的最小值=1.035m；H設(shè)max=（1+15）H實的最大值=7.015m；第三節(jié) 主機組選型一、水泵選型的原則1.應(yīng)滿足泵站設(shè)計流量、設(shè)計揚程及不同運行時期排水的要求，同時保證整個運行范圍內(nèi)，機組安全、穩(wěn)定，并且具

6、有最高的平均效率；2.在平均揚程時，水泵應(yīng)在高效區(qū)運行；在最高和最低揚程時，水泵應(yīng)能安全、穩(wěn)定運行；3.便于運行管理和檢修。二、水泵選型1.水泵型號初選根據(jù)水泵設(shè)計流量Q設(shè)=4m³/s和H設(shè)=4.485m，以設(shè)計揚程的±5選泵，查水泵樣本，各方案比較如下表1。表1：水泵型號初選表方案型號H設(shè)(m)單機流量(m³/s)臺數(shù)安放角(°)轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)單機N軸(kW)單機N配(kW)葉輪直徑(mm)128ZLB-704.4850.994-258081.3650228ZLB-704.4851.064058082.46503700ZLB-1254.4

7、852.072+273084.06502.方案比較：1號方案，28ZLB-70泵型，查水泵工作性能曲線圖可得當(dāng)H設(shè)=4.485m，安裝角為-2°,臺數(shù)選為4臺時，水泵流量Q測=3.96 m³/s，設(shè)計流量Q設(shè)=4m³/s，=15，故可選；2號方案，28ZLB-70泵型，查水泵工作性能曲線圖可得當(dāng)H設(shè)=4.485m，安裝角為0°,臺數(shù)選為4臺時，水泵流量Q測=4.42m³/s，設(shè)計流量Q設(shè)=4m³/s，=10.55，故不可選；3號方案，700ZLB-125泵型，查水泵工作性能曲線圖可得當(dāng)H設(shè)=4.485m，安裝角為+2°時，臺

8、數(shù)選為2臺時，水泵流量Q測=4.14m³/s，設(shè)計流量Q設(shè)=4m³/s，=3.55，故可選；在1，3號方案皆可選的前提下，由于1方案選為4臺水泵，方便流量調(diào)節(jié)，故初步定為1號方案，即28ZLB-70泵型。3臺數(shù)確定由于設(shè)計中排澇泵站規(guī)模較小，不需用備用機組。由規(guī)范可知，對于灌排泵站，裝機39臺較適宜，因此本站采用4臺機組。4安裝方式確定軸流泵的安裝方式有立式、臥式和斜式三種：臥式軸流泵對泵房高度的要求較立式機組低，具有安裝方便，檢修容易，適用于水源水位變幅不大的場合；斜式軸流泵的特點是適宜安置在斜坡上；立式軸流泵的特點是：占地面積??；軸承磨損均勻；葉輪淹沒在水下，啟動前不需

9、要充水；能按水位變化的情況可適當(dāng)調(diào)整傳動軸的長度，從而可將電機安置在較高的位置，既有利于通風(fēng)散熱，又可免遭洪水淹沒等。根據(jù)立式軸流泵的上述優(yōu)點，本泵站采用4臺立式安裝，葉片安放角為-2°的28ZLB-70軸流泵。第三章 確定水泵安裝高程及泵房輪廓尺寸第一節(jié) 水泵安裝高程根據(jù)水泵選型手冊確定，詳見圖1：泵房橫剖面圖第二節(jié) 泵房尺寸設(shè)計1泵房高度由于該設(shè)計泵房為濕室泵房，分為水泵層與電機層兩層，下面進行說明。圖7：700ZLB型軸流泵由圖7可知700ZLB型軸流泵的尺寸。進水池最低水位低=16.5m；進水池最高水位低=19.3m；葉輪中心高程輪：輪=低-0.78=15.72m；水泵吸水喇

10、叭管管口高程進：進=低-0.78-0.4=15.32m；底板高程底：底=進-0.6=14.72m；電機層樓板高程機：機=高+超高1m=20.3m；水泵層高程：泵=底+0.6+0.4+0.8=15.92m。吊車軌頂高程：粱=機+H1+H2+H3+H4+H5機為電機層樓板高程，m；H1為電動機高出電機層樓板高度，m，若考慮吊件不越過電動機頂部，則此項可不計入；H2為吊件與電動機之間的安全距離，m；H3為吊件的最大長度，m；H4為吊件與吊鉤之間的吊索長度，m；H5為吊鉤與小車軌道頂部最小距離，m。粱=20.3+0+0.5+3+1+1.3=26.12泵房長度 L泵房=nB+na+L檢修間+L配電間+2

11、cn為主機組臺數(shù)，n=4；B為進水池單寬，B=3D(D為喇叭口進口半徑)，則B=3×1=3m；a為隔墩厚度，取為0.6m；L檢修間取1.2倍（B+a），則L檢修間=4.32m；L配電間此處不考慮，配電間另外布置；c為邊墩厚度，由于本泵站為小型泵站，取0.6m。L泵房=4×3+4×0.6+4.32+2×0.6=19.92m3泵房寬度 W=D+b1+b2+b3+b4+b5+b6W為電動機層凈寬，m；D為電動機外徑，m；b1為操作盤柜背面與吊車柱間的凈距，m；b2為操作盤柜的厚度，m；b3為配電盤盤面至吊物孔邊緣的凈距，m；b4為電動機外殼至吊物孔邊緣距離，m

12、；b5為吊物孔的寬度，m；b6為吊物孔邊緣至吊車柱的距離，m。其中，取D=0.8m，b1+b2+b3=1.2m，b4=1m，b5=1.2m，b6=0.6m，則W=0.8+1.2+1+1.2+0.6=4.8m第四章 泵站總體布置根據(jù)所給出的黃墩湖地形資料，內(nèi)河底寬為7m，底高程為16m；外河底高程為18.8m，底寬為6.2m，斷面為梯形斷面，邊坡系數(shù)為1：2。表3：外河水力要素統(tǒng)計表外河水位邊坡系數(shù)m河面寬度B斷面面積A流量Q(m³/s)流速v(m/s)水深(m)最高22.522150.32 40.08 3.7設(shè)計21.521731.32 40.13 2.7最低19.8210.28.2

13、0 40.49 1表4：出水池水力要素統(tǒng)計表出水池水位邊坡系數(shù)m河面寬度B斷面面積A流量Q(m³/s)流速v(m/s)水深(m)最高22.6022.693.7940.04 4.15設(shè)計水位21.6021.668.0440.06 3.15最低水位19.9019.928.8640.14 1.45表5：內(nèi)河水力要素統(tǒng)計表內(nèi)河水位邊坡系數(shù)m河面寬度B斷面面積A流量Q(m³/s)流速v(m/s)水深(m)最高水位19.5 22149.00 40.08 3.5設(shè)計水位18.2 215.825.08 40.16 2.2最低水位17.0 2119.00 40.44 1表6：進水池水力要素統(tǒng)

14、計表進水池水位邊坡系數(shù)m河面寬度B斷面面積A流量Q(m³/s)流速v(m/s)水深(m)最高水位19.0019.066.5 40.06 3.5設(shè)計水位17.7017.738.94 40.102.2最低水位16.5016.516.5 40.24 1第一節(jié) 泵房形式選擇為了克服干室型泵房存在的泵房采光、通風(fēng)較差，室內(nèi)潮濕以及所受浮托力較大，不利于泵房穩(wěn)定的缺點，此設(shè)計選擇濕室型泵房的形式。濕室型泵房分為上下兩層，上層為電機層，安裝電動機及其配電和控制設(shè)備，下層為濕室，泵體及其進水喇叭管淹沒于濕室水面以下。選擇為4臺機組，進水池內(nèi)設(shè)置3個隔墩將進水池分為4個進水室，創(chuàng)造良好的進水條件，同時

15、4臺機組可以單獨檢修，互不干擾。第二節(jié) 前池設(shè)計本設(shè)計為小型排澇泵站，不設(shè)引渠。選用正向進水前池，選用這種方式，水泵機組可以對稱開機，流態(tài)較好，池中水流基本平順無渦。前池斷面設(shè)計(一)前池斷面有關(guān)參數(shù)1.前池擴散角前池擴散角是影響前池流態(tài)及尺寸大小的主要因素，過大，則前池太短、工程量小，水流擴散太快，極易導(dǎo)致回流或漩渦；過小，水流擴散平緩，流態(tài)較理想，但前池過長，工程量大。根據(jù)工程經(jīng)驗，擴散角取值一般為=20°40°，此工程擴散角選為=30°。2前池池長前池池長由內(nèi)河末端底寬b，進水池總寬B及選定的前池擴散角確定： L=12.69mB：進水池寬度； b：內(nèi)河末端的

16、底寬；：前池擴散角°3池底縱向坡度由于水泵淹沒深度的要求，進水池池底的高程一般高于內(nèi)河末端的河底高程，需將前池池底做成斜坡，使其在立面上起連接作用，i=0.039。根據(jù)經(jīng)驗i取0.20.3時，水流流態(tài)較好，這里取i=0.25，則前池斜坡段長度為L1=2m，所以引渠的水平段長度為L2=L-L1=10.69m。4.前池邊坡系數(shù)m與翼墻形式前池邊坡與鉛垂線夾角的正切稱為邊坡系數(shù)，根據(jù)本設(shè)計土質(zhì)條件及挖填方的深度，采用m=2。由于與進水池中心線成45°夾角的直立式翼墻可獲得較好的流態(tài)，并且便于施工，故采用與進水池中心線成45°夾角的直立式翼墻。第三節(jié) 出水池設(shè)計出水池是銜

17、接出水管路與排水干渠的建筑物。其主要作用是消除管中出流的余能并使之平順地流入干渠或容泄區(qū)；防止機組停止工作或管路被破壞后，干渠或容泄區(qū)中的水通過水渠或出水管道倒流；匯集出水管道的出流或向幾條干渠分流。根據(jù)池中水流方向可分為正向出水池和側(cè)向出水池，這里選用正向出水池。1.出水管直徑為降低出口流速，使出水池中不產(chǎn)生水躍并減少出口損失，出水管出口直徑宜取得大些；同時，出水管出口直徑不宜過大，以免過分增大配套的拍門及相關(guān)尺寸。兼顧兩方面要求，同時該泵站設(shè)計揚程為4.485m，屬于低揚程泵站，其出口損失在總揚程中所占比重較大，對裝置效率影響較大，出口流速取值不宜過大，設(shè)計采用出水管管口平均流速為=1.5

18、m/s,符合工程經(jīng)驗要求。則出水管出水直徑D0=0.92m。2.淹沒深度出水管管口留有一定的淹沒深度，可以避免出水管水流沖出水面、增加水力損失和水面旋滾，淹沒深度取值與管口流速有關(guān)，采用公式：h淹=（23）,本設(shè)計為水平出流，系數(shù)可以取小值2，則h淹=2=0.23m。3.池底至管口下緣距離P為方便出水管道及拍門的安裝，同時為避免泥沙或雜物堵塞管口，出水管管口與出水池池底之間應(yīng)留有一定的空間，P可取0.20.3m，取P為0.3m。4.出水池墻頂高程和池底高程出水池池頂高程根據(jù)池中最高水位加上安全超高h來確定，即頂=高+h式中：高為出水池最高水位，m；h為安全超高，與泵站流量關(guān)系如下表7：表7：出

19、水池安全超高泵站流量(m³/s)安全超高h超高(m)<10.4160.5>60.6由于Q設(shè)=4.0m³/s16m³/s，故h=0.5m，則出水池池頂高程：頂=高+h=22.6+0.5=23.1m出水池池底高程根據(jù)池中最低水位低來確定，即底=低-h淹最小+D0+P式中，h淹最小為最小淹沒深度；D0為出水管直徑；P為出水管口下緣至出水池底距離。底=19.9-0.23-0.92-0.3=18.45m則出水池的凈高：H=頂-底=4.65m。5.出水池寬度出水池寬度計算公式： B=（n-1）+n(D0+2a)式中：n出水管數(shù)目；隔墩厚度，m，這里取為0.6m；D

20、0出水管出口直徑，m；a出水管邊緣至池壁或隔墩的距離，這里a取1.13 D0=1.13×0.92=1.0396m, B=（4-1）0.6+4(0.92+2×1.0396)=13.8m6.出水池長度假定管口出流符合無限空間射流規(guī)律，即認為水流在池中逐漸擴散，沿池長的斷面平均流速逐漸縮小，當(dāng)斷面平均流速等于渠中流速時，此段長度即為出水池長。 L=3.58（）2-10.41D0=7.87m7.干渠護砌長度 L護=（45）h渠max=5×3.7=18.58.出水池與干渠的漸變段其中收縮角宜取30°40°，這里取為40°，則L=10.44m第五

21、章 水泵工況校核第一節(jié) 管路損失計算由于水泵是在水泵裝置中工作，所以水泵的運行性能不僅與泵本身的性能有關(guān)，而且也與裝置的形式有關(guān)，這里水泵裝置包括水泵泵體，進、出水池，攔污柵，檢修閘門，管路附件，出水管等，管路的長短以及管路附件的種類和數(shù)量都將影響管路中的水力損失，而管路水利損失的大小又將影響水泵的工作揚程，進、出水池中水面高低更是直接影響水泵揚程的重要因素，所以，首先要確定水泵的裝置性能，進而確定水泵的運行工作點，裝置需要揚程等于裝置凈揚程與管路的總阻力損失之和，即：。由于上下游水面的高程變化不大，上下游壓差很小，可以忽略。其中： ，A：為管道的過流斷面面積；：為摩阻系數(shù)。：裝置需要揚程；：裝置凈揚程；：總阻力損失；：沿程水力損失；：局部水力損失；n：糙率，鋼管取0.012；v：計算段的平均流速，（m/s）；l：計算段的長度（m）；R：水力半徑(m)；：計算段的局部阻力損失系數(shù)， ：計算斷面上的流速（m/s）。公式可簡化為：hw=(10.28+0.083)Q2沿程損失與局部損失在實際工程設(shè)計中，管路損失往往需要通過模型試驗來確定，但受條件所限，只能采用公式進行計算。這就需要將沿程管道簡化，以套用公式進行計算。水流由前池、進水池，途徑攔污柵、檢修門槽至泵體進水口的水頭損失(包括沿