水泵課程設(shè)計(jì)

1、建工系水利水電工程專業(yè)目 錄1基本資料3 1.1建站目的 3 1.2工程位置 3 1.3水位、土質(zhì)狀況及其他 32設(shè)計(jì)成果要求 33泵站工體樞紐布置 3 3.1泵站樞紐布置 3 3.2進(jìn)出水方式選擇 34確定設(shè)計(jì)流量 45確定設(shè)計(jì)揚(yáng)程 4 5.1進(jìn)水池水位推求 4 5.2 沖淤校核 4 5.3 引渠底高程 5 5.4 進(jìn)水池水位 5 5.5 出水池水位 5 5.6 設(shè)計(jì)揚(yáng)程確定 56水泵選型與設(shè)備配套 5 6.1水泵選型 6 6.2動(dòng)力機(jī)配套 67管路配套 6 7.1 吸水管路設(shè)計(jì) 6 7.2水泵安裝高程確定 6 7.3起重設(shè)備選配 7 7.4泵房初步設(shè)計(jì) 8 7.5 內(nèi)部設(shè)備布置 88進(jìn)水建

2、筑物設(shè)計(jì) 13 8.1進(jìn)水池 13 8.2前池149出水建筑物設(shè)計(jì) 14 9.1出水池 14 9.2出水池尺寸確定 14 9.3出水池平面尺寸 15 9.4輸水干渠斷面設(shè)計(jì) 15 9.5 連接端設(shè)計(jì) 16附：泵房規(guī)劃圖 171基本資料1.1建站目的豐鋒農(nóng)場(chǎng)內(nèi)有一塊19000畝崗田，多年來因缺水灌溉而減產(chǎn)。規(guī)劃決定利用場(chǎng)內(nèi)水源高家淀，興建一座灌溉泵站提水上崗，同時(shí)進(jìn)行土地平整和科學(xué)種田，全部崗田即可建成豐產(chǎn)田。1.2工程位置本工程經(jīng)勘測(cè)確定位于崗田東側(cè)坡腳處靠近莘莊鎮(zhèn)北邊，該處地形如圖所示。計(jì)劃用明渠引水至坡腳出，在崗地適當(dāng)位置建出水池，以控制全部崗地灌溉。1.3水位、土質(zhì)狀況及其他本區(qū)種植冬小

3、麥，兼重棉花等經(jīng)濟(jì)作物。灌溉用水率為每萬畝0.85m3/s，干渠首控制水位242.38，最低水位242.08。高家淀水量充沛，淀中有部分水生植物，水質(zhì)優(yōu)良，正常水位217.3m，最高水位217.7m，最低水位216.7m。土為粘壤土，干容重12.7416.66kN/m3,濕容重17.64kN/m3,凝聚力19.6 kN/m3,土壤內(nèi)摩擦角25°，地基允許承載力P=215.6kN/m2?；靥钔聊哿Σ挥?jì)，內(nèi)摩擦角20°。灌溉季節(jié)最高氣溫37，最高水溫25。冬季最低氣溫-8，凍土層厚度0.3m。高家淀底高程190.0m，淀邊有南北向公路經(jīng)過，路旁有10kV電源線。場(chǎng)內(nèi)自產(chǎn)石料、

4、黃砂等建筑材料可供使用。水泵及電動(dòng)機(jī)，根據(jù)需要從參數(shù)資料中選擇。2設(shè)計(jì)成果要求2.1 設(shè)計(jì)說明書一份（包括計(jì)算），要求書面整潔、文理通順、論證合理、層次分明、計(jì)算無誤。2.2 設(shè)計(jì)圖紙兩張：要求布置合理、圖面整潔、按繪圖規(guī)定制圖。泵站樞紐布置圖（在站址地形圖上繪出），泵站平面圖 、剖面圖。3泵站工體樞紐布置3.1泵站樞紐布置從提供的資料中可知：高家淀正常水位為217.3m，灌溉干渠首控制最低水位為242.08m，其水位差為24.78m，屬高揚(yáng)程范圍，適宜選用離心泵，并初步采用分基型泵房。站址范圍內(nèi)土質(zhì)為粘壤土，地基承載力較大。泵房位置主要考慮進(jìn)出水條件和土方開挖量及當(dāng)?shù)匾延薪ㄖ餇顩r等因素。經(jīng)

5、方案比較，泵房擬定位于高家淀南側(cè)距水流一定的距離內(nèi)。3.2進(jìn)出水方式選擇 根據(jù)站址地形、地質(zhì)、水源、水位、水位變化、泄水區(qū)水位、最優(yōu)選擇，本泵站采用正向進(jìn)水，正向出水，站閘合建式的集中布置形式。4確定設(shè)計(jì)流量 Q=Aq A灌區(qū)灌溉面積、萬畝、本設(shè)計(jì)為1.9萬畝； Q灌溉用水率，m3/(s·萬畝)，本設(shè)計(jì)為0.85m3/(s·萬畝)。則Q=1.90.85=1.615m3/s。5確定設(shè)計(jì)揚(yáng)程5.1進(jìn)水池水位推求引渠斷面設(shè)計(jì)：按明渠均勻流方法計(jì)算。取邊坡系數(shù)m=1.5,糙率n=0.025,底坡i=1/6000,用試算法確定水深h與底寬b。設(shè)h=1.1m，b=2.1m，計(jì)算通過流量

6、Q。過水?dāng)嗝娣eW=（b+mh）h=(2.1+1.51.1)1.1=4.125m2。濕周X=b+2h=2.1+21.1=6.07m。水力半徑R=0.68m。謝才系數(shù)C=0.68=37.5/s。引渠斷面示意圖流量Q=WC=4.12537.5=1.65m3/s>1.615m3/s,符合要求。5.2沖淤校核實(shí)際流速 V實(shí)=0.4m/s。不沖流速 V不沖=KQ0.1式中K不沖流速系數(shù)，粘壤土取0.62；Q引渠設(shè)計(jì)流量，為1.65m3/s。.則V不沖=0.621.650.1=0.65m/s6>0.4m/s,符合要求。，5.3引渠底高程則渠首底高程 216.71.10.05=215.55,渠末底

7、高程 215.55110=215.53，渠首進(jìn)口水面降落估算為5cm.5.4進(jìn)水池水位特征水位淀中水位(m)引渠水面坡降(m)攔污柵損失(m)進(jìn)水池水位(m)最高217.7110×1/6000=0.020.05217.58正常217.3217.18最低216.7216.585.5出水池水位出水池與灌溉干渠用過渡段連接，過渡段水頭損失估算為0.1m，則出水池水位為控制水位 242.38+0.1=242.48m;最低水位 242.08+0.1=242.18m;5.6設(shè)計(jì)揚(yáng)程確定H=H凈+h損H凈=243217.3+0.07=25.77m；H損=0.2H凈則H=25.771.2=30.92

8、m。6水泵選型與設(shè)備配套6.1水泵選型根據(jù)水泵選型原則按下列順序進(jìn)行。6.1.1確定泵型方案依據(jù)泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程30.92m，查水泵資料中的水泵性能表得14Sh19泵型符合要求6.1.2確定各方案臺(tái)數(shù)用關(guān)系式i=Q站/Q泵確定兩種泵型所需臺(tái)數(shù)。14Sh19 型泵i=1.615/0.27=5.96臺(tái)，取7臺(tái)經(jīng)過綜合比較，本機(jī)組重量輕，便于維護(hù)和檢修，流量的變化適應(yīng)性也較強(qiáng)，因此.本設(shè)計(jì)決定選用7臺(tái)14Sh19型泵這一方案。泵型方案性能表泵型號(hào)流量總揚(yáng)程轉(zhuǎn)速功率泵效率允許吸上真空高度（米）葉輪直徑泵重量米3/時(shí)升/秒（米）（轉(zhuǎn)/分）軸功率電動(dòng)機(jī)功率（%）（毫米）（千克）14SH-19972270321

9、45099.7132 135853.535089812603502610288144040022105826.2動(dòng)力機(jī)配套包括動(dòng)力類型選擇與機(jī)型確定。 6.2.1動(dòng)力類型選定利用站址附近10KV電力線路，本設(shè)計(jì)用電力拖動(dòng)。6.2.2配套功率N配計(jì)算 N配=K式中K =1.05；N軸=135KW；取0.995。則N配=1.05135/0.995=142.46KW。6.2.3確定機(jī)型根據(jù)水泵額定轉(zhuǎn)速為1450r/min和配套功率142.46KW，查電機(jī)資料得：選JS 116-4型電動(dòng)機(jī) JS 116-4型電機(jī)性能表電機(jī)型號(hào)額定功率(kw)轉(zhuǎn)速（r/min）重量（kg） 電壓（v）JS 116-41

10、5514751040380 7管路配套包括吸水管路設(shè)計(jì)，安裝高程計(jì)算與出水管路附件選配等內(nèi)容。7.1吸水管路設(shè)計(jì)管材：鑄鐵耐久性好，又有一定強(qiáng)度，擬選用法蘭式鑄鐵管。管徑：用控制流速確定。 D=則進(jìn)口喇叭管直徑 D進(jìn)=0.59m;管道直徑D=0.48m。查資料取標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)口直徑630mm，管路直徑500mm。管長取11.0m。附件：查資料得：喇叭管的大頭直徑630mm，小頭直徑500mm，長度310mm;7.2水泵安裝高程確定吸水管路水頭損失計(jì)算按沿程損失和局部損失分別計(jì)算后相加而得。沿程水頭損失用下式計(jì)算H沿=10.3n2Q2式中 n= 0.031；L=11.0m；D=500mm；Q=0.27

11、m3/s。則h沿=10.30.01320.272=0.056m。局部水頭損失用下式計(jì)算h局=0.083Q2進(jìn)=0.2，=0.64，縮=0.2；D進(jìn)=0.63，D縮=0.35；則h局=0.083（+）0.272=0.15m。h吸=h沿+h局=0.056+0.15=0.21m。H吸= h吸=3.5（10.3310.1）（0.3350.24）=3.175，取3.18m。=3.180.21=3.180.210.40=2.57m。=+K進(jìn)水池最低水位216.58m；K安全值，取0.2m。則=216.58+2.570.2=218.95m，取219.0m。出水管路附件包括管徑與管路附件確定。出水管路直徑用兩

12、種方法分別計(jì)算后比較選取。用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 D= Q出水管路中最大流量，取水泵工作范圍內(nèi)最大值0.4m3/s； K計(jì)算系數(shù)，本設(shè)計(jì)取10; H出水管路靜水頭，本設(shè)計(jì)為242.48(219.0-0.63/2)=23.80。則D=0.59用控制流速公式計(jì)算 D=式中 Q出水管路通過流量，取水泵銘牌流量0.27m3/s； 管內(nèi)控制流速，憑經(jīng)驗(yàn)取2.0m/s。則D=0.415m本設(shè)計(jì)出水管直徑取0.5m。7.3起重設(shè)備選配本設(shè)計(jì)較大的單件設(shè)備是電機(jī)1040kg，其次是水泵898kg。安裝檢修擬選用手動(dòng)單軌小車進(jìn)行。查資料選用SG-2型單軌小車為宜，另選用14.7KN的手動(dòng)葫蘆與之配套。7.4泵房初步設(shè)計(jì)

13、。確定泵房結(jié)構(gòu)型式水泵有效吸程H效吸值計(jì)算= 219.0； Z查資料得0.56m；h= 0.1m；=216.58m。則= 219.00.560.1216.58=1.76m。水源水位變幅高家淀最高水位217.7m，最低水位216.7m，水位變幅=217.7216.7=1.0m<=1.76m泵房結(jié)構(gòu)型式確定經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算水泵有效吸程大于水源水位變幅，地下水位又屬較低，決定選用分基型泵房。7.5內(nèi)部設(shè)備布置包括主機(jī)組、管路和配電設(shè)備等輔助設(shè)施布置。7.5.1主機(jī)組布置為減小泵房長度與進(jìn)水池工程量，6臺(tái)套機(jī)組采用雙行交錯(cuò)排列布置。查資料得機(jī)組平面尺寸如下：軸向長度2.555m，水泵進(jìn)口間尺寸1.1m

14、，水泵軸向長度1.25m，管路中心線稍偏一側(cè)0.58m， 查資料得：設(shè)備頂端至墻面凈距0.7m，設(shè)備頂端間凈距0.7m設(shè)備間凈距1.0m，平行設(shè)備間凈距1.0m，本設(shè)計(jì)縱橫凈間凈一律取1.0m。主機(jī)組間總長18，進(jìn)、出水管路平行布置。7.5.2輔助設(shè)施布置配電間。本設(shè)計(jì)擬配備7塊（其中主機(jī)組5塊、照明與真空泵機(jī)組1塊、總盤1塊）BSL1型低壓成套不靠墻配電柜。標(biāo)準(zhǔn)為柜寬0.8m、柜厚0.6m、柜高2.0m，為不增加泵房跨度，不影響主機(jī)間通風(fēng)采光，配電間布置于泵房進(jìn)線一端，沿泵房跨度方向一排布置。柜后留0.8m檢修空間，柜前留1.5m運(yùn)行操作空間，兩側(cè)各留0.8m通道，則配電間所需跨度B=8m，

15、所需開間=3m檢修間。檢修場(chǎng)地布置在泵房內(nèi)相對(duì)于配電間的另一端，其面積能放下并拆卸一臺(tái)電動(dòng)機(jī)為原則。電動(dòng)機(jī)拆裝所需要軸向長度為3m，在四周留0.7m空擋，便于活動(dòng)，其實(shí)際所需面積為m2。電纜溝。室內(nèi)動(dòng)力用線路均暗敷于地面加蓋溝槽中，以不占用泵房面積為原則。本設(shè)計(jì)電纜溝布置在泵房出水側(cè)的主通道下，溝槽至電機(jī)間的線路用埋地鋼管敷設(shè)。溝槽截面按15根電纜數(shù)設(shè)計(jì)，排水槽。為保持泵房機(jī)坑地面干燥，需及時(shí)排除出主泵運(yùn)行時(shí)填料函滴水和閘閥漏水，擬設(shè)置地面明溝排水系統(tǒng)。其中斷面稍大的明溝沿泵房縱向布置于進(jìn)水側(cè)墻邊，底坡約3%坡向泵房一端；斷面稍小的明溝沿各主泵管線繞主機(jī)組基礎(chǔ)布置，以1%的底坡坡向大溝槽.充水

16、設(shè)備。本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用兩臺(tái)套水環(huán)式真空泵裝置，供啟動(dòng)抽氣充氣用。真空泵機(jī)組布置于主機(jī)組間進(jìn)水側(cè)兩端的空地上，不占泵房面積，基礎(chǔ)離墻0.5，抽氣管線貼地面主泵管線布置，排氣口通至布置于機(jī)組旁的貯水箱。通道。泵房內(nèi)主通道寬1.8m，布置于泵房的出水側(cè)，與泵房兩端的配電間、檢修間接通；工作通道寬0.7m，布置于泵房的進(jìn)水側(cè)，與配電間、檢修間用踏步梯連接。起重設(shè)備。選配的SG-2型單軌小車沿泵房縱向平行布置于兩列主機(jī)組軸線上方，設(shè)兩套起重設(shè)備。排水溝槽尺寸與布置主通道與電纜溝立交尺寸示意圖7.5.3泵房尺寸擬定包括平、立面尺寸與主要構(gòu)件細(xì)部尺寸。泵房平面尺寸長度L用下式計(jì)算 L=24 m泵房跨度泵房跨度

17、根據(jù)泵體在水流方向的長度和需在室內(nèi)裝置的管件、閥件及必要的操作空間等確定，同時(shí)使其與定型的屋架和吊車梁和吊車跨度向適應(yīng)。取B=8m泵房立面尺寸示意圖8進(jìn)水建筑物設(shè)計(jì)本節(jié)包括進(jìn)水池與前池兩部分。8.1進(jìn)水池8.1.1型式采用半開敞式直立池壁進(jìn)水池。8.1.2尺寸確定包括平、立面與細(xì)部結(jié)構(gòu)等尺寸。8.1.2.1立面尺寸 池底高程=216.58；取0.5m；取0.9m。則則=216.58-0.5-0.9=215.18。 池頂高程。取泵房外地面高程。本設(shè)計(jì)為220m，8.1.2.2平面尺寸池寬B。用下式計(jì)算n進(jìn)水管路根數(shù)，本設(shè)計(jì)方案為6根；相鄰兩進(jìn)水管中心間距，本設(shè)計(jì)為2.5m；邊管中心至池側(cè)壁距離。

18、取水管中心線至隔墩距離，隔墩厚為0.5m，則邊管中心至池壁距離為=1m。則B=（6-1）·2.5+2·1=14.5m。池長L=4.5+T T取0.5；，取3.2m。 進(jìn)水池立面尺寸示意圖8.2前池前池是引渠與進(jìn)水池連接的過渡段，其設(shè)計(jì)要考慮平、立平順擴(kuò)散。平面擴(kuò)散取決于擴(kuò)散錐角值和底坡值的大小。本設(shè)計(jì)采用傾斜池壁，池長用下式計(jì)算，取17.0m。9出水建筑物設(shè)計(jì)本節(jié)包括出水池、輸水渠及出水管路等內(nèi)容。9.1出水池9.1.1型式根據(jù)站址地形，本設(shè)計(jì)采用開敞側(cè)向式出水池，用出口拍門阻止池水倒泄。9.2出水池尺寸確定9.2.1池頂高程Hmax H頂=Hmax+h漏 Hmax=242

19、.48m；h漏查資料取0.5m， H頂=242.48+0.5=242.98m，取243m。9.2.2池底高程H底。 H底=Hmin -(h淹 +D出 +P） Hmin=242.18 D出 =0.55m；H淹=本設(shè)計(jì)取0.2m。則H底=242.18-（0.2+0.55+0.2）=241.239.3出水池平面尺寸9.3.1池長L0 L=nD出+（n-1)S+L2+(67）D出n入池出水管路根數(shù)，本設(shè)計(jì)為6根； S出水管口凈距，即兩倍管口直徑，即2×0.55=1.1m; L2邊管口至池側(cè)壁間凈距，取一個(gè)出水管口直接，即為0.55m;則L=6×0.55+（6-1）×1.1+0.55+(67）×0.55=