混流泵軸流泵典型設(shè)計

1、5 主要建設(shè)內(nèi)容及典型設(shè)計5.2.1.5混流泵及軸流泵站（2臺泵）典型設(shè)計一、基本資料1、基本情況選取別橋鎮(zhèn)湖塘下圩灌排站工程作為典型混流泵和軸流泵站進行設(shè)計。該泵站為拆建工程，位于湖邊村。泵站主要功能為灌溉和排澇。設(shè)計根據(jù)原有進、排水條件及功能要求，按現(xiàn)有灌溉面積2050畝和排澇面積1190畝進行泵站規(guī)模設(shè)計。2、工程地質(zhì)工程位于天目湖觀山村。經(jīng)勘測，泵站附近地面高程為6.837.47m左右。淺部為層素填土，高程6.834.73m，=18.82kN/m3；高程4.73-0.67m為-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，=17.72kN/m3，凝聚力c=8.7kpa，內(nèi)摩擦角=7.8°，地基允許承載

2、力p=60kpa。二、機泵選型1、水泵選型（1）灌溉設(shè)計流量推廣水稻控制灌溉技術(shù)后，水稻生育期灌水定額較小，因此起控制作用的灌水定額是泡田定額。當(dāng)?shù)厮锱萏锒~為80m3/畝，泡田期旱作物不需灌溉（旱作物若需灌溉，應(yīng)將灌水時間前移或后退，以避開用水高峰）。泡田延續(xù)時間為5天，提水泵站每天開機時間20h。則設(shè)計凈灌水模數(shù)為：根據(jù)下列公式推求渠道設(shè)計流量： Q=q設(shè)×A/式中：Q灌溉流量（m3/s）；A渠系控制灌溉面積（萬畝）； 灌溉水利用系數(shù)，取0.68。計算得灌溉設(shè)計流量為0.67m3/s。該泵站為?。?）型，泵站等級為V等，建筑物等級為5級。（2）排澇設(shè)計流量排澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為日降雨2

3、00mm雨后一天排水，根據(jù)溧陽市圩區(qū)測算結(jié)果，該標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于排澇模數(shù)為10m3/（s·萬畝），則泵站排澇設(shè)計流量為1.19m3/s。該泵站為?。?）型，等級為等，建筑物等級為4級，該泵站位于為一般圩區(qū)，因此建筑物防洪等級根據(jù)堤防確定，為20年一遇。（3）灌溉設(shè)計揚程a、渠首設(shè)計水位（出水池水位）為了滿足自灌溉的要求，設(shè)計渠首水位應(yīng)滿足灌區(qū)內(nèi)各高程點灌溉要求，根據(jù)泵站灌溉實際情況，渠首設(shè)計水位為6.70m。b、進水池水位泵站通過涵洞從內(nèi)河引水，本方案灌溉站設(shè)計運行水位根據(jù)歷年灌溉期滿足灌溉保證率95%的日平均水位確定，根據(jù)相應(yīng)水文資料，設(shè)計常水位為3.50m，枯水位為2.80m；所以設(shè)計

4、工況進水池水位為3.50m，校核工況進水池水位為2.80m。則水泵設(shè)計凈揚程為3.20m，校核凈揚程為3.90m。表5-3 前山一級灌溉站運行水位組合表 序號工況進水池水位（m）出水池水位（m）1設(shè)計工況3.506.702校核工況2.806.70c、泵站設(shè)計揚程初選泵型時，沿程水頭損失和局部水頭損失按凈揚程的25%計算，則水泵設(shè)計總揚程為4m；最大總揚程H最大=4.875m。（2）排澇設(shè)計揚程a、出水池水位為了滿足排澇的要求，出水池水位應(yīng)滿足排澇區(qū)內(nèi)各高程點要求，根據(jù)泵站排澇實際情況，出水池水位為6.33m。b、進水池水位設(shè)計工況進水池水位為4.00m，校核工況進水池水位為3.50m。則水泵設(shè)

5、計凈揚程為2.33m，校核凈揚程為2.94m。表5-21 東湖圩排澇站運行水位組合表序號工況進水池水位（m）出水池水位（m）1設(shè)計工況4.006.332校核工況3.506.44c、泵站設(shè)計揚程初選泵型時，沿程水頭損失和局部水頭損失按凈揚程的30%計算，則水泵設(shè)計總揚程為3.029m；最大總揚程H最大=3.822m。（3）水泵選型該站灌溉設(shè)計流量為0.67m3/s，排澇設(shè)計流量1.19 m3/s，灌溉設(shè)計揚程4m，排澇設(shè)計揚程3.029m。根據(jù)此流量、揚程，擬選用1臺32ZLB-125的軸流泵和1臺500HW-6的混流泵，轉(zhuǎn)速均為n=580r/min，軸流泵葉片安放角0°，配套電機功率

6、分別為JSL-12-10-95kW和Y280M-6-55kW。（4）灌溉水泵工況點校核小型泵站實際揚程按下式計算：H實=h凈+h管式中：H實水泵實際揚程；h凈水泵設(shè)計凈揚程，取值3.2m；h管管路損失揚程，為沿程水頭損失與局部水頭損失之和。管道流速：v=4Q/D2=4×0.67/（3.14×0.52）=3.41m/s管路沿程水頭損失：h程=10.29n2Ld5.33Q2式中：L進出水管道總長，取4.9m；Q水泵設(shè)計流量，m3/s； n粗糙系數(shù)，鑄鐵管取0.013；管路局部損失：h局=v22g式中：局部阻力系數(shù)，為各部位局部阻力系數(shù)之和。小型泵站局部損失以管道局部損失為主，進

7、出水池的局部損失忽略不計。管路局部形狀改變和管路附件等所造成的各局部阻力系數(shù)如下：垂直進口阻力系數(shù)進口=0.30，圓形整塊拍門阻力系數(shù)為拍門= 0.085。局部損失hj=（進口×拍門×）=0.23m則h管=h程+ h局=0.38m所以求得設(shè)計工況點水泵實際揚程為：H總=h凈+h管=3.20+0.38=3.58m（5）排澇水泵工況點校核小型泵站實際揚程按下式計算：H實=h凈+h管式中：H實水泵實際揚程；h凈水泵設(shè)計凈揚程，取值3.029m；h管管路損失揚程，為沿程水頭損失與局部水頭損失之和。管道流速：v=4Q/D2=4×1.19/（3.14×0.52）=2

8、.37m/s管路沿程水頭損失：h程=10.29n2Ld5.33Q2式中：L進出水管道總長，取5m；Q水泵設(shè)計流量，m3/s； n粗糙系數(shù)，鑄鐵管取0.013；管路局部損失：h局=v22g式中：局部阻力系數(shù)，為各部位局部阻力系數(shù)之和。小型泵站局部損失以管道局部損失為主，進出水池的局部損失忽略不計。管路局部形狀改變和管路附件等所造成的各局部阻力系數(shù)如下：垂直進口阻力系數(shù)進口=0.30，圓形整塊拍門阻力系數(shù)為拍門= 0.085。局部損失hj=（進口×拍門×）=0.11m則h管=h程+ h局=0.15m所以求得設(shè)計工況點水泵實際揚程為：H總=h凈+h管=3.029+0.15=3.1

9、79m查該水泵特性曲線圖，此時水泵效率泵=80%。該泵型滿足設(shè)計要求。圖5-13 320ZLB-125 (n=580r/min)水泵工作性能曲線（6）混流泵安裝高程水泵安裝高程為進水池最低水位加上實際吸水揚程，實際吸水揚程按下式計算：H實吸=Hs-h吸損-V2進/2g-K式中：H實吸水泵基準(zhǔn)面離進水池水面的垂直距離（即安裝高度）； Hs容許吸上真空高度，m； h吸損吸水管道的水力損失，m； v2進/2g水泵進口處的流速水頭，m； K安全值，取0.4m。查水泵性能表，臨界汽蝕余量NPSHc=5.50m，近似計算得Hs10.33-5.50=4.83m。h吸損=h程+h局=10.29n2L進d5.3

10、3Q2+（進口+彎管）v22g=0.1+0.23=0.33m，吸水揚程H實吸=Hs-h吸損-v2進/2g-K=4.83-0.33-0.59-0.4=3.51m。進水池最低水位為2.80m，則水泵允許安裝高程H安為：H安=2.80+3.51=6.31m結(jié)合地面高程及泵室布置，安裝高程取5.268m。（5）軸流泵安裝高程a、葉輪中心高程H1按照該軸流泵的安裝圖，要求最低水位至喇叭口的高度為1.45m，懸空高度0.6m，排澇設(shè)計時最低水位為3.50m，所以喇叭口進口處高程為：3.50-1.45=2.05m。根據(jù)灌排站實際情況，取1.80m。b、底板高程H2底板高程為喇叭口進口高程減去懸空高度，即為1

11、.80-0.60=1.20m。c、水泵梁頂高程H3查泵的安裝圖，H3=3.07md、電機層樓板高程H4對中小型泵站取安全超高a=0.60m，H4= Hmax+a=4.50+0.6=5.10m一般電機層的樓板頂高程可略高于泵房外地面平均高程，故可取電機層樓板底高程為6.50m。e、屋面大梁下緣高程H5H5= H4+h，泵軸最長長度2.23m，電機基座高度0.6m，起吊設(shè)備0.8m高，預(yù)留0.3m高空間，則泵房凈高度h=2.23+0.6+0.8+0.3=3.93m。則屋面大梁下緣高程為H5= H4+h=6.50+3.93=10.33m，考慮到通風(fēng)、采光的要求，取值12.00m。2、混流泵電機選型（

12、1）電動機容量的選擇根據(jù)溧陽市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的要求，為了維修管理方便，電動機與水泵采用三角皮帶傳動。與水泵配套的電動機的輸出功率P配應(yīng)大于水泵軸功率，計算公式如下：P配=K1K29.81QH傳泵式中：P配電動機的輸出功率（kW）； H 水泵的最不利揚程（m），取值4.28m；Q 水泵在最不利揚程下的流量（m3/s），取值0.65m3/s；泵水泵在最不利工作揚程下的效率（%），取值66.4%；傳傳動效率（%），三角皮帶為95%；K1功率備用系數(shù)，根據(jù)軸功率查表，取值1.14；K2水泵工作條件系數(shù)，混流泵取值1.12。計算得P配=54.24kW，所以選用Y250M-4-55kW電機，滿足水泵傳動要求。（2

13、）皮帶輪直徑計算水泵皮帶輪（大皮帶輪）由廠家配備，無錫錫泵制造有限公司對該泵型配備的皮帶輪為800×D6。根據(jù)水泵皮帶輪直徑D計算電機皮帶輪（小皮帶輪）的直徑d。D=Kdn小n大其中：n大大皮帶輪的轉(zhuǎn)速（r/min），為580 r/min;n小小皮帶輪的轉(zhuǎn)速（r/min），選用4級異步電動機，轉(zhuǎn)速為1480 r/min; d 小皮帶輪的直徑（mm）； D大皮帶輪的直徑（mm），為800mm； K打滑系數(shù)，取值1.02。計算得，電機皮帶輪直徑d=307.37mm，取值307mm。選取大小皮帶輪中心矩A=1.2×800=960mm則三角皮帶的長度L=2A+0.5(D+d)+(D

14、-d)24A=3401mm驗算三角皮帶的工作速度v=dn小60×1000=23.78m/s，位于適宜工作速度2025m/s附近。 校核小皮帶輪的皮帶包角=180×60×D-dA=220°>120°,滿足要求。 驗算三角皮帶的循環(huán)次數(shù)= vL =5.77s-1<10 s-1,符合三角皮帶的使用壽命要求。3、軸流泵電機選型查水泵選型手冊，32ZLB-125配套電機功率為JSL-12-10-95kW。三、進出水池及站房設(shè)計本排澇站為拆除重建項目，新建泵站應(yīng)充分利用老站基礎(chǔ)，力求節(jié)約工程投資，故新站仍選用老站舊址。泵房采用濕室型泵房，泵站采

15、用正向進水、正向出水方式。泵站進水池采用正向開敞式進水方式，出水池采用開敞式正向出水池，采用箱涵穿堤。泵房的形式采用濕室型泵房。1、進水池尺寸泵站的進水池采用濕室型進水池，維修方便，池頂高程4.50m。進水池采用開敞式矩形，水泵進水流態(tài)好。（1）進水池池寬混流泵B1=2.5×D=2.5×0.8=2.00m軸流泵B2=2.5×D=2.5×0.99=2.47m，根據(jù)實際地形，取3.00m。進水池之間的墻厚為0.4m。則B=B1+B2+0.4=5.40m（2）進水池池長排澇設(shè)計流量為1.19m3/s <10m3/s。該泵站為小型泵站，取進水池秒換水系數(shù)K

16、=20。在低水位時，進水池水深h=2.8-1.2=1.6m。則進水池長L=KQBh=20×1.192.0×1.6=7.44m取池長9.17m。2、出水池尺寸根據(jù)中小型泵站設(shè)計與改造技術(shù)（儲訓(xùn)、劉復(fù)新，2000年），該泵站正向出水池可根據(jù)出水管出口直徑的大小采用參考尺寸。具體尺寸為管中心距邊墻b=1.25m；混流泵管口下緣距池底的距離h下=0.874m，軸流泵管口下緣距池底的距離h下=0.277m，管口淹沒深度h淹=0.50m，出水池池長Lk=4.50m。（1）出水池池寬B=1.25×4+1=6.0m。（2）出水池高度H的確定出水池水位H2=6.70m；出水池墻頂高

17、程H1=H2+安全超高a=6.50+0.30=7.0m出水池池底高程混流泵H4=H3-h淹-D0cos-h下=7.00-0.50-0.50-0.874=5.126m，取4.00m。軸流泵H5=H3-h淹-D0cos-h下=7.00-0.50-0.80-0.277=5.423m，取3.20m。3、管理房尺寸該泵站管理房共四間，均為6m×14.90m：兩間為泵房，一間為休息室，一間為檢修室，一間為衛(wèi)生間。管理房地面高程與原地面高程一致，取6.50m。屋面為現(xiàn)澆鋼筋砼屋面。4、設(shè)備布置（1）起重設(shè)備布置檢修用起吊設(shè)備采用5t手動葫蘆，屋梁上架設(shè)I28a工字鋼，以便起吊。（2）攔污柵周邊用槽

18、鋼100×48×5.3封邊，角鋼50×3與外框焊接作為內(nèi)框，12×8的扁鋼與角鋼及上下框焊接，網(wǎng)格尺寸7cm×80cm。攔污柵為兩扇。（3）量水設(shè)施在水泵進水管上安裝流量計對灌溉流量和排澇流量進行測量。圖5-14 湖塘下圩灌排站平面圖圖5-15 湖塘下圩灌排站剖面圖1圖5-15 湖塘下圩灌排站剖面圖2四、泵站穩(wěn)定計算1、防滲計算滲透壓力計算采用直線比例法。根據(jù)工程總體布置，防滲長度L計算成果如下：L= L進水池+L底板+L出水=25.13m內(nèi)外河水位差按前池?zé)o水校核，則H=H2-H進=6.44-1.2=5.24m。按照站址處地質(zhì)資料，泵房地基為

19、淤泥質(zhì)土，滲徑系數(shù)C=4，最小防滲長度L= C×H=4×5.24 =20.96m<L，防滲滿足要求。2、泵房穩(wěn)定計算對泵房抗滑穩(wěn)定及地基承載力進行計算。該泵站抗滑穩(wěn)定系數(shù)允許值kc=1.20，根據(jù)計算，運行期和完建期均滿足抗滑安全系數(shù)kc>kc，抗滑穩(wěn)定。3、地基承載力計算由地質(zhì)資料可知，地基位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，允許承載力p為60kpa。對完建期地基承載力進行復(fù)核。根據(jù)計算基底壓應(yīng)力pmax=71.68kPa >p，不滿足安全要求，需要進行地基處理。本工程采用換土墊層法進行地基處理：挖除基礎(chǔ)下方淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土0.5m后，填埋0.5m厚的粘性土。經(jīng)過處理后地基不均勻系數(shù)允許值=2.0，不均勻系數(shù)=max/min<，滿足安全要求。表5-18 完建期荷載計算成果表（進水池?zé)o水）序號部位體積(m3)重度(kN/m3)垂直力(kN)水平力（KN）1進水池及泵房底板26.0624.50