黃墩排澇泵站設(shè)計(jì)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(jì)流量和揚(yáng)程4第三節(jié) 主機(jī)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(jì)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(jì)12第三節(jié) 出水池設(shè)計(jì)14第五章 水泵工況校核17第一節(jié) 管路損失計(jì)算17第二節(jié) 總損失計(jì)算工況點(diǎn)校核19黃墩排澇泵站設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(gè)泵站工程的安全運(yùn)行、工程投資、工程管理以及工程經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(yùn)行特點(diǎn)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(duì)外交通、占地、拆遷、施工、管理等因素以及考慮擴(kuò)建的可能性，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(diǎn)

3、；4.站址宜選擇在巖土堅(jiān)實(shí)、抗?jié)B性能良好的天然地基上，不應(yīng)設(shè)在大的或活動(dòng)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(jī)械設(shè)備、建筑材料的運(yùn)輸和減少輸電線路的長(zhǎng)度；6.選址時(shí)還要特別注意進(jìn)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(jì)流量和揚(yáng)程一、泵站設(shè)計(jì)流量。二、水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)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(jì)水位及最高水位分別為：內(nèi)河設(shè)計(jì)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(jì)水位：21.5m；外河最高水位：22.5m；外河最低水位：19.8m。由于進(jìn)水方向在進(jìn)水池前有前池，同時(shí)攔污柵、閘門槽等設(shè)施也會(huì)帶來水頭損失，進(jìn)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(jìn)水池設(shè)計(jì)水位：17.7m；進(jìn)水池最低水位：16.5m；進(jìn)水池最高水位：19.0m；出水池設(shè)計(jì)水位：21.6m；出水池最高水位：22.6m；出水池最低水位：19.9m。2.計(jì)算實(shí)際揚(yáng)程的最小值、設(shè)計(jì)值及最大值H實(shí)的最小值=出水池最低水位-進(jìn)水池最高水位=19.9-19.0=0.9mH實(shí)的設(shè)計(jì)值=出水池設(shè)計(jì)水位-進(jìn)水池設(shè)計(jì)水位=21.6-17.7=3.9mH實(shí)的最大值=

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

6、有最高的平均效率；2.在平均揚(yáng)程時(shí)，水泵應(yīng)在高效區(qū)運(yùn)行；在最高和最低揚(yáng)程時(shí)，水泵應(yīng)能安全、穩(wěn)定運(yùn)行；3.便于運(yùn)行管理和檢修。二、水泵選型1.水泵型號(hào)初選根據(jù)水泵設(shè)計(jì)流量Q設(shè)=4m³/s和H設(shè)=4.485m，以設(shè)計(jì)揚(yáng)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(hào)初選表方案型號(hào)H設(shè)(m)單機(jī)流量(m³/s)臺(tái)數(shù)安放角(°)轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)單機(jī)N軸(kW)單機(jī)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(hào)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(tái)數(shù)選為4臺(tái)時(shí)，水泵流量Q測(cè)=3.96 m³/s，設(shè)計(jì)流量Q設(shè)=4m³/s，=15，故可選；2號(hào)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(tái)數(shù)選為4臺(tái)時(shí)，水泵流量Q測(cè)=4.42m³/s，設(shè)計(jì)流量Q設(shè)=4m³/s，=10.55，故不可選；3號(hào)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(shí)，臺(tái)

8、數(shù)選為2臺(tái)時(shí)，水泵流量Q測(cè)=4.14m³/s，設(shè)計(jì)流量Q設(shè)=4m³/s，=3.55，故可選；在1，3號(hào)方案皆可選的前提下，由于1方案選為4臺(tái)水泵，方便流量調(diào)節(jié)，故初步定為1號(hào)方案，即28ZLB-70泵型。3臺(tái)數(shù)確定由于設(shè)計(jì)中排澇泵站規(guī)模較小，不需用備用機(jī)組。由規(guī)范可知，對(duì)于灌排泵站，裝機(jī)39臺(tái)較適宜，因此本站采用4臺(tái)機(jī)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(duì)泵房高度的要求較立式機(jī)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(chǎng)合；斜式軸流泵的特點(diǎn)是適宜安置在斜坡上；立式軸流泵的特點(diǎn)是：占地面積??；軸承磨損均勻；葉輪淹沒在水下，啟動(dòng)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(dòng)軸的長(zhǎng)度，從而可將電機(jī)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(diǎn)，本泵站采用4臺(tái)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(cè)確定，詳見圖1：泵房橫剖面圖第二節(jié) 泵房尺寸設(shè)計(jì)1泵房高度由于該設(shè)計(jì)泵房為濕室泵房，分為水泵層與電機(jī)層兩層，下面進(jìn)行說明。圖7：700ZLB型軸流泵由圖7可知700ZLB型軸流泵的尺寸。進(jìn)水池最低水位低=16.5m；進(jìn)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(jìn)：進(jìn)=低-0.78-0.4=15.32m；底板高程底：底=進(jìn)-0.6=14.72m；電機(jī)層樓板高程機(jī)：機(jī)=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(jī)+H1+H2+H3+H4+H5機(jī)為電機(jī)層樓板高程，m；H1為電動(dòng)機(jī)高出電機(jī)層樓板高度，m，若考慮吊件不越過電動(dòng)機(jī)頂部，則此項(xiàng)可不計(jì)入；H2為吊件與電動(dòng)機(jī)之間的安全距離，m；H3為吊件的最大長(zhǎng)度，m；H4為吊件與吊鉤之間的吊索長(zhǎng)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(zhǎng)度 L泵房=nB+na+L檢修間+L配電間+2

11、cn為主機(jī)組臺(tái)數(shù)，n=4；B為進(jìn)水池單寬，B=3D(D為喇叭口進(jìn)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(dòng)機(jī)層凈寬，m；D為電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jìn)水池水力要素統(tǒng)

14、計(jì)表進(jìn)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(jì)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(diǎn)，此設(shè)計(jì)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(jī)層，安裝電動(dòng)機(jī)及其配電和控制設(shè)備，下層為濕室，泵體及其進(jìn)水喇叭管淹沒于濕室水面以下。選擇為4臺(tái)機(jī)組，進(jìn)水池內(nèi)設(shè)置3個(gè)隔墩將進(jìn)水池分為4個(gè)進(jìn)水室，創(chuàng)造良好的進(jìn)水條件，同時(shí)

15、4臺(tái)機(jī)組可以單獨(dú)檢修，互不干擾。第二節(jié) 前池設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為小型排澇泵站，不設(shè)引渠。選用正向進(jìn)水前池，選用這種方式，水泵機(jī)組可以對(duì)稱開機(jī)，流態(tài)較好，池中水流基本平順無渦。前池?cái)嗝嬖O(shè)計(jì)(一)前池?cái)嗝嬗嘘P(guān)參數(shù)1.前池?cái)U(kuò)散角前池?cái)U(kuò)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(kuò)散太快，極易導(dǎo)致回流或漩渦；過小，水流擴(kuò)散平緩，流態(tài)較理想，但前池過長(zhǎng)，工程量大。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)散角取值一般為=20°40°，此工程擴(kuò)散角選為=30°。2前池池長(zhǎng)前池池長(zhǎng)由內(nèi)河末端底寬b，進(jìn)水池總寬B及選定的前池?cái)U(kuò)散角確定： L=12.69mB：進(jìn)水池寬度； b：內(nèi)河末端的

16、底寬；：前池?cái)U(kuò)散角°3池底縱向坡度由于水泵淹沒深度的要求，進(jìn)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(yàn)i取0.20.3時(shí)，水流流態(tài)較好，這里取i=0.25，則前池斜坡段長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=2m，所以引渠的水平段長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=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(jì)土質(zhì)條件及挖填方的深度，采用m=2。由于與進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jī)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(shí)，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(shí)該泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程為4.485m，屬于低揚(yáng)程泵站，其出口損失在總揚(yáng)程中所占比重較大，對(duì)裝置效率影響較大，出口流速取值不宜過大，設(shè)計(jì)采用出水管管口平均流速為=1.5

18、m/s,符合工程經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(shí)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(yuǎn)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(yuǎn)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(jì)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(zhǎng)度假定管口出流符合無限空間射流規(guī)律，即認(rèn)為水流在池中逐漸擴(kuò)散，沿池長(zhǎng)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(shí)，此段長(zhǎng)度即為出水池長(zhǎng)。 L=3.58（）2-10.41D0=7.87m7.干渠護(hù)砌長(zhǎng)度 L護(hù)=（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(jì)算由于水泵是在水泵裝置中工作，所以水泵的運(yùn)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(jìn)、出水池，攔污柵，檢修閘門，管路附件，出水管等，管路的長(zhǎng)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(yáng)程，進(jìn)、出水池中水面高低更是直接影響水泵揚(yáng)程的重要因素，所以，首先要確定水泵的裝置性能，進(jìn)而確定水泵的運(yùn)行工作點(diǎn)，裝置需要揚(yáng)程等于裝置凈揚(yáng)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(yáng)程；：裝置凈揚(yáng)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(jì)算段的平均流速，（m/s）；l：計(jì)算段的長(zhǎng)度（m）；R：水力半徑(m)；：計(jì)算段的局部阻力損失系數(shù)， ：計(jì)算斷面上的流速（m/s）。公式可簡(jiǎn)化為：hw=(10.28+0.083)Q2沿程損失與局部損失在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，管路損失往往需要通過模型試驗(yàn)來確定，但受條件所限，只能采用公式進(jìn)行計(jì)算。這就需要將沿程管道簡(jiǎn)化，以套用公式進(jìn)行計(jì)算。水流由前池、進(jìn)水池，途徑攔污柵、檢修門槽至泵體進(jìn)水口的水頭損失(包括沿