泵站工程設(shè)計(共138張課件)

泵站工程設(shè)計主要內(nèi)容緒論泵站樞紐布置泵站設(shè)計流量泵站設(shè)計揚程泵房進出水建筑物進出水管道第一章緒論一、泵站工程定義與分類

〔一〕泵站：以水泵作為工具進行提水的工程組成：抽水裝置輔助設(shè)備配套建筑物〔二〕分類：1.按泵站的任務(wù)分類〔1〕供水泵站〔2〕排水泵站〔3〕調(diào)水泵站〔4〕加壓泵站〔5〕蓄能泵〔電〕站

2.根據(jù)水泵類型分類〔1〕離心泵站〔2〕軸流泵站〔3〕混流泵站3.按動力分類〔1〕電力泵站〔2〕機動泵站〔3〕水輪泵站〔4〕風(fēng)力泵站〔5〕太陽能泵站二、國內(nèi)外泵站開展概況目前，各國的泵站工程開展速度很快，如泵站在美國的北水南調(diào)工程、日本新川排水樞紐工程、埃及的西水東調(diào)工程等都得到了很好的運用。我國目前泵站數(shù)量：超過50萬座裝機容量：＞7000萬kW排灌面積：5億畝泵站提灌面積占全國總灌溉面積56%；泵站提排面積占全國總排水面積21%。大型排水泵站：主要分布在湖北、湖南、廣東、安徽、江西、江蘇、浙江、上海等平原低洼地區(qū)。高揚程泵站：主要分布在陜甘寧晉等高原地區(qū)。1.工程規(guī)模越來越大水泵：單泵揚程達240m、單泵流量達100m3/s、單機配套功率8000kW、最大葉輪直徑6000mm、深井提水最大深度250m2.應(yīng)用范圍不斷擴大工業(yè)鍋爐給水電廠循環(huán)冷卻用水城市給排水流體輸送3.自動化水平越來越高4.高效節(jié)能的要求更高5.平安可靠要求更高。三、泵站工程開展趨勢泵站組成：泵房、管道、進出水建筑物、變電站等。泵房：安裝機組--水泵、傳動裝置、輔助設(shè)備、電氣設(shè)備。進出水建筑物：由取水、引水、進水池、出水池等組成。管道：進出水管泵站附屬建筑物主要有：公路橋船閘自流排水閘節(jié)制閘水電站要求做到：布局合理，工程平安，投資節(jié)省，運行調(diào)度方便。第一節(jié)泵站工程的根本組成第二章泵站樞紐布置〔一〕無壩引水1.有引渠泵站樞紐布置第二節(jié)供水泵站樞紐布置2.無引渠泵站布置3.箱涵式引水泵站樞紐布置〔二〕有壩引水式1.壩上游取水2.壩下游取水1.閘站分建式第三節(jié)排水泵站樞紐布置2.閘站合建式1以泵站為主體，附屬建筑物配合的泵站樞紐第四節(jié)排灌結(jié)合式泵站樞紐布置2.利用出水建筑物分水解決灌溉需要的排水泵站〔1〕2.利用出水建筑物分水解決灌溉需要的排水泵站〔2〕3.利用雙向流道解決排灌結(jié)合的泵站布置農(nóng)田灌溉流量城鎮(zhèn)給水流量農(nóng)田排水流量城鎮(zhèn)排水流量第三章泵站設(shè)計流量農(nóng)田灌溉水量=作物需水量+田間耗水量泵站提水量=農(nóng)田灌溉水量+渠系損失水量第一節(jié)農(nóng)田灌溉流量灌排渠系布置示意圖田間渠系布置示意圖農(nóng)田灌溉流量計算方法：由作物需水量推求

第二節(jié)城鎮(zhèn)給水流量〔2〕向水塔供水時，可適當(dāng)減小泵站裝機容量一、排水標(biāo)準(zhǔn)確定排水標(biāo)準(zhǔn)—指排區(qū)出現(xiàn)一定頻率的暴雨不發(fā)生漬澇災(zāi)害相應(yīng)的〔排澇工程〕設(shè)計依據(jù)四大要素：〔1〕設(shè)計暴雨；〔2〕排水時間；〔3〕排水深度；〔4〕外江水位。第三節(jié)農(nóng)田排水流量

3.調(diào)蓄演算法〔1〕當(dāng)排水區(qū)內(nèi)有大而集中的湖泊作為蓄澇容積，可全部調(diào)蓄設(shè)計暴雨產(chǎn)生的徑流時，應(yīng)充分利用湖泊的調(diào)蓄能力，減少泵站裝機容量。調(diào)蓄演算原理〔2〕當(dāng)排水區(qū)內(nèi)沒有足夠大的湖泊可以調(diào)蓄全部澇水時，先劃分自流入湖面積和搶排面積，然后分別按調(diào)蓄演算法和平均排除法計算排水流量，取其大者第四節(jié)城鎮(zhèn)排水流量

一、特征水位〔一〕灌溉〔供水〕泵站1.進水池水位〔1〕防洪水位按照泵站工程等級劃分相應(yīng)頻率的洪水位用途：確定泵房電機層樓板高程/泵房進水側(cè)擋水墻頂部高程第四章泵站設(shè)計揚程

第一節(jié)泵站特征揚程

2.出水池水位〔1〕最高水位：出水池與輸水河道連接，取河道校核洪水位出水池與輸水渠道連接，取與泵站最大流量相應(yīng)的水位用途：出水建筑物的防洪水位〔2〕設(shè)計水位：按設(shè)計流量和供水控制高程〔壓力〕要求推算到進水池的水位用途：確定泵站設(shè)計揚程〔3〕最高運行水位與泵站加大流量相應(yīng)的水位〔3〕最高運行水位由排區(qū)允許最高澇水位推算到站前的水位當(dāng)有集中調(diào)蓄容積時由湖泊最高調(diào)蓄水位推算至站前的水位〔4〕最低運行水位滿足作物對降低地下水位的要求，按大局部耕地的平均高程減去作物適宜地下水埋深再減0.2～0.3m滿足調(diào)蓄區(qū)預(yù)降最低水位的要求鹽堿地區(qū)按鹽堿地平均高程減去地下水臨界深度再減0.2～0.3m在上述根底上扣除排水渠水力損失作為泵站最低運行水位，是水泵安裝高程確實定依據(jù)〔4〕平均水位：取與設(shè)計水位同

灌溉用水階梯圖凈揚程過程線

第二節(jié)管路損失揚程

第三節(jié)渠道水頭損失

第四節(jié)簡單管路泵站需要揚程

第五章水泵選型

水泵選型的主要內(nèi)容是確定水泵的類型、型號和臺數(shù)等。因為電機、傳動及輔助設(shè)備等的配套，泵站工程建筑物的設(shè)計以及泵站經(jīng)濟運行都是以泵站的選型為依據(jù)的。水泵選型不合理不僅會增加工程投資，而且會降低水泵的運行效率，增加泵站能耗和運行費用。因此，水泵的選擇非常關(guān)鍵。第五章水泵選型水泵選型的根本原那么①必須滿足流量和揚程要求。②水泵應(yīng)在高效區(qū)內(nèi)運行。③水泵在長期運行中泵站效率較高、能耗少，運行費用低。④按所選水泵、臺數(shù)建站，工程投資省。⑤在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)工況下，水泵機組能正常平安運行，不允許發(fā)生汽蝕、震動和超載。⑥便于安裝、維修和運行管理。第五章水泵選型常用泵型比較表泵型離心泵混流泵軸流泵比轉(zhuǎn)速40—300300—500500以上一般揚程范圍10m以上5—30m0—10m口徑40—2000mm100—6000mm300—4500mm流量范圍流量小，從零流量到大流量均能運轉(zhuǎn)流量較大，從零流量到大流量均能運轉(zhuǎn)流量大，不能在小流量運轉(zhuǎn)軸功率變化具有上升型功率曲線，零流量時功率最小具有平坦的功率曲線，電動機始終能滿載運行具有陡降型功率曲線，零流量時功率最大效率變化高效率范圍廣，能適應(yīng)揚程變化高效率范圍廣，能適應(yīng)揚程變化高效率范圍窄，揚程變化后效率很快降低氣蝕性能好好不好結(jié)構(gòu)與重量同口徑時結(jié)構(gòu)復(fù)雜重量大同口徑時結(jié)構(gòu)簡單，重量較大同口徑時結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕，全調(diào)節(jié)泵復(fù)雜輔助設(shè)備較少中小型少、大型多中小型少、大型多維修保養(yǎng)較易較易較一般要根據(jù)工程的具體情況選擇適宜的泵型。

第六章泵房第一節(jié)泵房型式選擇

3.濕室型結(jié)構(gòu)特點：將泵房下部建成為一個可以進水的濕室，起進水池的作用適用場合：水源水位變幅較大，中小型混、軸流泵，地基條件差因為電機、傳動及輔助設(shè)備等的配套，泵站工程建筑物的設(shè)計以及泵站經(jīng)濟運行都是以泵站的選型為依據(jù)的。按設(shè)計流量和供水控制高程〔壓力〕要求推算到進水池的水位〔1〕一端式布置采用變坡布置，減少挖壓占地與挖方量排水標(biāo)準(zhǔn)—指排區(qū)出現(xiàn)一定頻率的暴雨不發(fā)生漬澇災(zāi)害相應(yīng)的〔排澇工程〕設(shè)計依據(jù)由排區(qū)允許最高澇水位推算到站前的水位⑤在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)工況下，水泵機組能正常平安運行，不允許發(fā)生汽蝕、震動和超載。除布置主水泵外，還要布置供水泵〔靠進水側(cè)〕和排水泵〔靠出水側(cè)〕1以泵站為主體，附屬建筑物配合的泵站樞紐第一節(jié)泵站特征揚程滿足作物對降低地下水位的要求，按大局部耕地的平均高程減去作物適宜地下水埋深再減0.第四節(jié)簡單管路泵站需要揚程按設(shè)計流量和供水控制高程〔壓力〕要求推算到進水池的水位

〔二〕移動式泵房1.泵船2.泵車

二、泵房型式的選擇一、安裝臥式機組的泵房〔一〕設(shè)備布置1.主機組布置〔1〕一列式布置〔2〕交錯式布置〔3〕平行一列式布置第二節(jié)泵房布置2.配電設(shè)備布置配電設(shè)備—泵站用高、低壓開關(guān)柜布置方式〔1〕一端式布置〔2〕一側(cè)式布置布置要求滿足運行維護操作空間的要求滿足防水防潮的要求3.檢修間布置平面尺寸按最大設(shè)備解體后能正常裝配來設(shè)計一般取為泵房一跨的長度，與配電間相對布置4.交通道布置一般沿泵房長度方向，靠出水側(cè)，寬度為1.5m5.充水系統(tǒng)布置充水系統(tǒng)—抽真空設(shè)備及抽氣管道組成，與泵相連其布置通常以不增加泵房面積為原那么6.排水系統(tǒng)布置由排水溝、排水泵、管道、集水井組成，用于排除泵房內(nèi)主泵或閥門運行產(chǎn)生的漏水；對于大型泵站，檢修前需要通過排水系統(tǒng)排除流道內(nèi)的水體排水支溝沿機組根底布置，通過干溝匯入集水井排水泵通過穿墻管將水排至前池泵房地面為向進水池方向約2%坡度的傾斜面〔二〕泵房尺寸確實定1.泵房跨度

4.水泵層設(shè)備布置及寬度確定除布置主水泵外，還要布置供水泵〔靠進水側(cè)〕和排水泵〔靠出水側(cè)〕

第三節(jié)泵房整體穩(wěn)定校核

一、前池的類型與池中流態(tài)分析1.正向進水前池第七章進出水建筑物第一節(jié)前池

2.側(cè)向進水前池引渠末端側(cè)向進水前池側(cè)向進水前池中流態(tài)分布：作用：將水流引向水泵進口充水系統(tǒng)—抽真空設(shè)備及抽氣管道組成，與泵相連滿足防水防潮的要求除布置主水泵外，還要布置供水泵〔靠進水側(cè)〕和排水泵〔靠出水側(cè)〕1以泵站為主體，附屬建筑物配合的泵站樞紐作用：將水流引向水泵進口第二節(jié)管路損失揚程〔1〕供水泵站滿足作物對降低地下水位的要求，按大局部耕地的平均高程減去作物適宜地下水埋深再減0.第三章泵站設(shè)計流量一般取為泵房一跨的長度，與配電間相對布置出水池與輸水河道連接，取河道校核洪水位利用雙向流道解決排灌結(jié)合的泵站布置管道：進出水管高揚程泵站：主要分布在陜甘寧晉等高原地區(qū)。第一節(jié)泵站特征揚程

考慮前池底坡對流態(tài)的影響4.前池中的隔墩5.前池中的底坎6.前池的翼墻三、側(cè)向進水前池的邊壁形式側(cè)向進水前池加導(dǎo)流墩一、進水池中的流態(tài)對水泵性能的影響〔一〕旋渦對水泵性能的影響進水池內(nèi)流動分析第二節(jié)進水池1.外表旋渦〔a)凹陷渦〔b)間斷渦〔c)連續(xù)渦〔d)同心渦外表旋渦進氣對泵性能的影響2.附壁旋渦

水泵葉輪切割水中旋渦水中渦引起的泵振動頻譜分析〔二〕回流對水泵性能的影響二、進水池形狀進水池的標(biāo)準(zhǔn)形式非標(biāo)準(zhǔn)形式的進水池進水池的邊壁形式進水池各種邊壁形式（a）矩形（b）多邊形（c）半圓形（d）圓形（e）馬鞍形（f）蝸殼形進水池邊壁形式與進水阻力損失

進水間—安裝旋轉(zhuǎn)式濾網(wǎng)

的進水室第三節(jié)進水間

一、閘門閘門的作用第四節(jié)進水建筑物附屬設(shè)備閘門的作用與類型水閘—用來進行水位控制和流量調(diào)節(jié)的低水頭水工建筑物閘室結(jié)構(gòu)型式閘孔的型式

水閘的消能防沖消力坎的設(shè)置泵站中閘門的位置平面閘門弧形閘門啟閉設(shè)備二、攔污柵及清污裝置一、出水池〔一〕出水池的作用與類型按水流方向劃分—正向出水池/側(cè)向出水池第五節(jié)出水建筑物按出流方式劃分—淹沒出流、自由出流、虹吸出流〔二〕出水池中水流運動狀況分析管口水平出流管口向上傾斜管口向下傾斜

二、壓力水箱一、進水管的作用與設(shè)計要求作用：將水流引向水泵進口設(shè)計要求：損失小—管道效率與泵的安裝高程為水泵進