水泵与水泵站的设计说明.docx
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水泵与水泵站的设计说明
第一章设计任务与基本资料
一、设计任务
完成胜利排水泵站的初步设计
二、建站目的
为对某市用水环境进行综合治理，满足全市排污排涝等需求，拟在该市东区建一座排水泵站，将水排入外河，市内有一环卫河自西向东，市内外泄水流可汇入南北流向的外河—上龙河。
三、设计标准
水泵站按《泵站设计规范》和《室外给水排水设计规范》的标准，该站为三级建筑物。
四、基本资料
１、地形资料
环卫河自西向东，河底高程4m，底宽4m，外河为南北流向。
防洪堤顶高程14.5m，堤坡底为1:
2.5，建站地点高程9m。
２、地质资料
建站地点地势平坦，地面下向至5.04m为素填土，夹少量碎砖、小石子、植物根，r=190KN/m3，c=17KN/m2，内磨擦角φ=13°，[R]=80KN/m2；5.04米以下为亚粘土，r=190KN/m3，c=10KN/m2，内磨擦角φ=18°，[R]=100KN/m2
泵站墙后回填土，r=190KN/m3，c=30KN/m2，φ=15°，外磨擦角取（1/3-2/3）φ。
３、水文资料
环卫河末底面高程：
▽4.0m
环卫河河底宽度：
4.0m
水组位合：
水位
外河
环卫河
最高水位
▽11.0m
▽6.0m
设计水位
▽10.5m
▽5.0m
最低水位
▽8.5m
▽4.5m
地下水水位
▽4.0m
４、流量资料：
排水面积（KM2）
排水率
m3/s/KM2
总面积
自排面积
分流面积
胜利站抽排面积
29
12.4
5.6
11
0.36
５、交通
外河可以行船，附近有公路通往市区，交通便利。
６、电源
站址附近有变电所一座，6KV输电线路经过此站。
７、排水时最高气温37°，最高水温25°。
五、其它设计依据
1、设计任务与指导书扬州大学2003
2、《泵站设计规范》GB/T50265-97
3、《水泵站设计示例与习题》
4、《中小型泵站设计与改造技术》储训刘复新主编
5、《泵站过流设施与截流闭锁装置》严登丰著
6、《中小型泵站设计图集》
第二章泵站设计参数确定
一、设计流量确定
Q=qA=0.36×11=3.96m3/s
式中q为排水率（m3/s/KM2）
A为胜利站抽排面积。
二、设计净扬程的确定
H=10.5－5=5.5m
三、设计扬程初估
H设＝（1+K）H净
＝1.2×5.5=6.6m
取K=0.2
四、确定最大、最小净扬程
Hmax=11－5=6m
Hmin=8.5－5=3.5m
第三章水泵选型及设备配套
一、水泵机组选型
⑴确定泵型方案
根据上述扬程计算结果，再加上管路损失，扬程按15%估算，则H=H+H损＝5.5+5.5×15%=6.3m
初选泵型：
一般情况下，设计扬程小于10米时，宜选用轴流泵；5～20米时，宜选用混流泵。
所以，从产品样本中选择350HW-8、400HW-7、650HW-7三种泵型进行比较。
⑵确定各方案中水泵台数
型号
单泵流量（m3/s）
设计流量（m3/s）
台数
350HW-8
0.306
3.96
13
400HW-7
0.510
3.96
8
650HW-7
1.017
3.96
4
⑶选择最佳方案
水泵选型原则：
首先选用国家已颁布的水泵系列产品和经有关主管部门组织正式鉴定过的产品。
所选水泵能满足泵站设计流量和设计扬程的要求。
同一个泵站所选水泵型号要尽可能一致。
按平均扬程选型时，水泵应在高效区运行。
在最高和最低扬程下运行时，应能保证水泵安全稳定运行。
有多种泵型可供销选择时，应对南组运行调度的灵活性、可靠性、运行费用、辅助设备费用、土建投资、主机发生事故可能造成的影响进行比较论证，从中选出指标优良的水泵。
从多泥沙水源取水时，应考虑泥沙含量、粒径对水泵性能的影响。
泵站主机组的台数一般以4～8台为宜。
因本工程平均扬程较低，宜选混流泵，根据选型原则和选型中应考虑的因素初选650HW-7型水泵4台。
因为作为小型泵站、该型号泵泵站建设费和运行费可能最小，管理运行较方便。
二、动力机选配
⑴动力机类型选择
该站址附近有变电所一座，6KV输电线路经过此站，本工程拟采用电力拖动。
本泵站为小型泵站，宜选用异步电动机，初选电机型号JS13-12或JS137-12。
⑵配套功率计算
N配=KN抽＝1.3*ρgQH/η=91.3KW
N配 配套功率120/90 135/100
⑶确定电机型号
根据650HW-7型混流泵，其转速为485r/min，查《电机产品样本》选择JS137-12型异步电动机。
５、传动方式选择
选择直接传动，即联轴器传动，直接传动方式传动功率大、传动效率高、设备简单，维修方便。
三、管路配套
1、吸水管路设计（管材、管径、管长、管路附件）
管材：
选用钢板卷制管
管径：
管中流速控制在1.5-2.0m/s之间
D进=（4Q/πV）0.5=（4*1.017/π*2.0）0.5
=805（mm）
查找有关手册，选择D进为800mm～350mm。
管长 偏心接管L=2（D-d）+150=2（800-650）+150=450mm
取管径D=0.8m，吸水管与水泵进出口采用渐缩管连接
吸水管采用钢板卷管，管路接头处设置C25砼镇墩.
2、水泵安装高程确定
根据所选泵型，查水泵性能参数表，水泵吸程5.5m
吸程损失取15%，进水池最低水位4.5m
则水泵安装高程为
H中=4.5+5.5×0.85＝9.18m
取水泵安装高程为9.1m
3、水泵底板高程确定
泵中心至底板高为1.23m
则水泵底板高程 H底=9.1－1.23=7.87m
四、起重机设备选配
因排水泵站系小型泵站，考虑起重设备用SG-2型单轨小车。
性能参数如下表
起重量（KN）
提升高度（m）
运行速度（m/min）
手拉力（KN）
工字钢型号
总重量（KG）
19.6
3-10
4.5
0.147
30a
58
第四章泵房初步设计
一、站址确定及布置
站址选在内河的正对面，背靠大坝，真高为9.0m。
二、确定泵房结构型式
该排水泵站系小型排水站，考虑到结构简单，施工方便，泵房通风采光和防潮条件好，机组运行、检修方便等因素，故采用分基式泵房。
三、泵房内部设备布置
1、机组布置
该机组只有4台机泵，考虑到布置简单、整齐，泵房宽度小，故采用单列式直线布置，机组间距选1.5m。
2、辅助设施布置
配电间：
考虑到机组较少，泵房跨度小，泵房利于通风和采光，故采用一端布置，每台机组配用一台开关柜，尺寸为0.8×0.6×2m，柜后空间0.8m，柜前1.5m的通道，柜两边留0.8m的通道，为避免因泵房地面积水使电气设备采潮，配电间的地面与房内的主通道在同一高程上。
检修间：
留一间为检修间，尺寸为6.24×4m。
电缆沟：
从开关柜至机组的电缆整齐地铺设在泵房地面下的电缆沟内。
排水沟：
为了排除水泵水封用的废水，泵房渗漏水以及检修水泵时的废水，在泵房地面向进水池倾斜的坡度设排水沟，其尺寸为φ0.4m，3%的坡度。
抽真空设备：
当水泵正值吸水时，需充水后才能启动，需用真空泵抽气充水，设真空池一座，尺寸为1×2×1m，真空泵一台，拟选SZ-1型真空泵。
通道：
为便于工作人员巡视和物件搬运，设1.5m宽的主通道，设1.5m宽的靠近设备的各通道。
起重设备：
为便于水泵或电动机的安装和检修，泵房设吊车SG-2型单轨小车。
⑷泵房尺寸拟定
泵房平面尺寸、泵房长度：
根据机组台数、机组基础在泵房长度方向的尺寸、机组间距以及建筑统一模数制，定为4m×6间＝24m。
泵房宽度，根据机组在泵房跨度方向的尺寸，进出水管路和管路附件的长度，以及安装检修和操作所需的空间，并考虑通道宽度要求初步拟定泵房宽度为6.24m。
泵房立面尺寸：
主机高：
1230mm
主通道地面高：
10.0m
泵房外地面高：
10.0m
房顶高：
房顶高为14.63m
⑸主要构件细部尺寸
墙体：
砖混结构 墙厚240mm
墙基：
建在砼底板上,块砖基础 砖为Mu7.5，砂浆为M5
过梁：
必须放在门窗上面，尺寸为240×240mm
宽与墙相同，高度超过门窗0.5m
圈梁：
屋檐下500mm，现浇钢筋混凝土构件
大门：
宽3m，高2.5m
小门：
宽1.2m，高2.5m
窗：
宽1.8m，高1.8m
宽1.8m，高0.9m
屋盖：
采用C20现浇整体钢筋砼平屋盖。
考虑本工程位于市郊，为了与周围环境协调与美观，采用仿古式琉璃瓦屋盖。
窗户采用不锈钢塑钢窗。
双层玻璃隔音。
第五章进水建筑物设计
一、进水池设计
1、立面尺寸：
池底高程：
Hd=4.5-1.0-1.0×cos22°-0.5=2.07m
池顶高程：
7m
2、平面尺寸
池宽：
B=（n-1）s+D进+2C=（4-1）×4+0.8+1.6×2
=16m
池长：
L=4.5D进+T=4.5×0.8+0.2≈4m
（T=0.25×0.8=0.2）
细部构件尺寸：
拦污栅：
采用Ф18钢筋编网，网格15×15cm，周围用L8×80×6角钢封边，分两块拼装
二、前池设计
扩散角α=40°
池长L=（B-b）/2g
2
=（16-4）/2×g20=16.5m
底坡：
前池底部做成i=0.3的斜坡
根据经济流速确定出水管路管径d=0.8m，出水管路为钢板卷材管。
管路接头处设置C20钢筋砼镇墩，水泵出口采用控制拍门。
出水管线按1:
2.5的斜坡布置。
镇墩按1.5×1×2.2m布置
三、引水渠设计
1、按明渠均匀流方法进行试算，确定水深h与底宽b，明渠均匀流公式如下：
α=AC√Ri
Q——设计流量（m3/s）
C——谢方系数（m0.5/s）C=R1/6÷n
R——水力半径（m）R=A÷x
i——底坡，取0.0001
n——糙率，根据土质情况，取0.025
A——引渠过水断面面积（m2）；
x——湿周（m）
H——引渠设计水位m
m——引渠边坡取2.5
h——引渠设计底高程m
由以下计算得，引水渠渠底高程为3.5m。
引渠设计断面表
桩号
间距
m
H
h
ho
I
b
m
n
A
x
R
C
Q
1
5.00
3.60
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
2
100
4.99
3.59
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
3
100
4.98
3.58
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
4
100
4.97
3.57
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
5
100
4.96
3.56
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
6
100
4.95
3.55
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
7
100
4.94
3.54
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
8
100
4.93
3.53
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
9
100
4.92
3.52
1.41
0.0001
4.0
2.5
0.025
10.56
11.57
0.91
39.39
3.97
2、不冲、不淤流速校核
实际流速V=Q/A=3.97/10.56=0.376
不冲流速V不冲=KQ0.1=0.62×3.97=0.712
不淤流速=V不淤=0.3~0.4
满足V不冲>V>V不淤要求
则泵站进水池设计水位为4.90m
第六章泵运行工况点校核
各种水位校核如下：
1、设计净扬程
H净=10.5-4.9=5.6m
r=q/F=1.017/（π*0.4052）=1.97m/s
ξ局=ξ进+ξ弯+ξ拍=0.2+0.25+0.15+1.4=2.0
h局=（ξ局*V2）/2g=2.0×1.972/（2*9.8）=0.396m
H沿=0.013×q2=0.013×1.0172=0.013m
H通=5.6+0.396+0.013=6.0m
在该工况下，水泵效率η=87%，在高效区范围工作
2、最高扬程
H净=11.0－5.9=5.1m
ξ局=ξ进＋ξ扩+ξ弯+ξ拍=0.2+0.25+0.15+1.4=2.0
r=q/F=1.017/（π*0.4052）=1.97m/s
ξ局=ξ进+ξ弯+ξ拍=0.2+0.25+0.15+1.4=2.0
h局=（ξ局*V2）/2g=2.0×1.972/（2*9.8）=0.396m
H沿=0.013×q2=0.013×1.0172=0.013m
h总=5.1+0.396=0.013=5.5m
在该工况下，水泵效率q=85%位于高效区工作
3、最低水位
H净8.5-4.4=4.1m
ξ局=ξ进+ξ扩+ξ弯+ξ拍=0.2+0.25+0.15+1.4=2.0
q1.017
r===1.97m/s
F3.14×0.4052
V2
H局=ξ局=2.0×1.972/（2*9.8）=0.396m
2g
h沿=0.013×q2=0.013×1.0172=0.013m
H总=4.1+0.396+0.013=4.5m
在该工况下，水泵效率η=80%，位于高效区工作。
通过以上校核计算，选用650HW-7型混流泵是适合的。
从表可知，水泵最大轴功率N=80.0kw
则配套功率N配应为N配=KN/η传=84.8kw
选择100kw电动机满足要求。
水泵工作性能表
工
况
进水位
出水位
净扬程
总扬程
流量
效
率
轴功率
m
m
m
m
m3/s
kw
设计水位
4.9
10.5
5.6
6.0
1.03
0.87
80
最高水位
5.9
11.0
5.1
5.5
1.07
0.85
79
最低水位
4.4
8.5
4.1
4.5
1.07
0.80
75
第七章真空泵选型及其它设计
一、真空泵选型
拟选SZ-1型真空泵。
二、泵房稳定计算
水泵采用混流泵，泵房采用堤后式布置，未改变原渗流通道，因此，泵房的渗流稳定不需验算，建站地点高程9m，地势平坦，内河河底高程4.0m，最低水位4.5m，外河河底高程7.0m，最高水位11.0m，防洪堤顶高程14.5m，地下水位为4.0m。
附录、毕业设计的一点心得
通过这一次水泵站的毕业设计，在严登丰教授、储训教授的悉心指导下、通过与同学交流学习、个人认真查阅资料、书本，使我对水利工程、特别是泵站在理论上有了更加系统的认识。
设计过程中也遇到了一些问题，一些参数的选用可能与实际工程有一定的差别。
今后我一定保持认真学习、刻苦钻研的精神、更好的为水利事业贡献自已的力量。
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