泵站毕业设计Word文档下载推荐.doc

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1.3.2水位组合

水位资料

内河

外河

最高水位

3.20

2.61

最低水位

0.10

0.30

正常水位

1.56

1.40

1.3.3工程地质、地形

场地钻探深度范围内所揭示的土层土质，按其成因类型及土的性状自上而下分为如下诸层：

素填土：

灰褐色，主要由粘性土组成，土质不均，含少量碎石，潮湿，松散，强度不均匀。

粘土：

黄褐色，土质均匀，饱和，切面光滑，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，可塑。

淤泥：

灰色，灰青色，土质均匀，细腻，具腥臭味，饱和，切面有光泽，流塑。

粘土夹粉细砂：

黄褐色，土质不均，层中见有粉细砂夹层，层厚多为1cm左右，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑。

含砂粘土：

黄褐色土质不均，层中含较多中细砂颗粒，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑。

黄褐色，土质较均切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，可塑。

黄褐色，土质较均切面有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，可塑。

黄褐色土质不均，层中含较多中细砂颗粒，砂含量不均，且局部含沙量较高，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中-低等，摇震反应缓慢，可塑。

黄褐色，土质较均，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，可塑。

含砂浆粘土：

黄褐色，夹灰绿色，土质不均，含较多钙质结核，结核直径为2-5cm，大者达8cm，局部密集，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，硬塑。

黄褐色，夹灰绿色，土质较均，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，硬塑。

黄褐色，土质不均，层中含较多中细砂颗粒，切面稍有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，可塑。

1.3.4水文地质条件

该地区地下水分为潜水和承压力两大类型。

潜水受地形和气候的影响，每次雨后，潜水位迅速升高，枯水季节，潜水位迅速下降，潜水地下水位埋藏较浅，埋深一般在高程1~2m

之间，多为咸水。

地下水补给与附近地表水，降水蒸发密切相关。

浅层承压水含水层顶板埋深一般50~100m,厚度30~40m，深层承压水含水层顶板埋深一般90~120m，地下水资源量丰富，矿化度小于1g/L。

1.3.5气象资料

该地区地处北亚热带和南暖温带交界区内，受季风环流影响，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，秋季天高气爽，多晴好天气，四季分明，光照充足，雨水充沛，年平均气温14.10℃

年均最高气温36.5℃，极值40℃（1978年7月6日）。

年均最低气温-11℃，极值-21.5℃（1969年2月6日），年日照时数为2233.41小时，无霜期较长，年均无霜期216天。

一年四季多东风至南风，最大风速为23m/s，年降水量平均为936.6mm，年蒸发量768.8mm、该区域内造成暴雨的天气系统主要是切变线。

低温。

台风和黄淮气旋。

大范围、长历时的降雨，多有切变线和低温连续出现所造成的。

台风暴雨范围小，强度大，历时短。

当台风与其它天气系统遭遇时，常造成来势迅猛的特大暴雨。

1.3.6地震烈度

根据区域地质构造稳定性较好、地基抗震稳定性一般、场地不良地质现象不发育等综合评价，场地属于建筑抗震一般地段。

查GB18306—2001“中国地震动峰值加速度区划图”及“中国地震动反应谱特征周期区划图”，场地地震动峰值加速度为0.10g，相应的地震基本烈度为VII度；

地震动反应谱特征周期为0.40s。

拟建场区抗震烈度为6度。

1.3.7建筑物等级

按3级建筑物设计，临时建筑物按4级建筑物设计。

建筑物防洪标准按20年一遇设计，50年一遇校核。

2机组选型

2.1水泵选型

水泵是水泵站的主要设备，它决定着其他设备的选型配套和泵站建筑物的形式、尺寸。

合理的选择水泵对降低工程造价及运行管理费用都具有很大的意义。

2.1.1水泵选型原则和步骤

由于水泵的选型是动力机、传动及辅助设备等配套设备选取、泵站工程建筑物设计以及经济运行的重要依据。

水泵的选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。

所以，水泵的选型必须得到重视。

2.1.1.1水泵选型的原则

（1）充分满足一定设计标准内供排水及灌溉要求；

（2）在满足设计流量与设计扬程的情况下，应适应工况变化，即工况变化时，扬程浪费较小；

（3）水泵在长期运行中平均工作效率高，即选用效率较高的泵，运行时能使工况点落在高效段，这样既省动力又不易损坏机件；

（4）水泵运行中安全，汽蚀性能良好，即选用允许吸上真空高度Hs较大，必须汽蚀余量[NPSH]r较小的泵。

这样既能减小泵房的开挖深度，又不使水泵发生汽蚀，运行平稳、寿命长；

（5）泵站投资小，节省机电设备及土建投资费用；

（6）结构合理，便于安装，运行、管理和维修方便。

2.1.1.2　水泵的选型步骤

（1）根据供（灌）排水区的规划要求，确定建泵站的流量和扬程这两个参数，一般由供（灌）、排水规划确定。

（2）根据确定的水泵扬程，在现有的水泵产品中选几种适用的水泵，进行比较选择。

有了水泵的扬程，就可以根据水泵的性能表，水泵性能曲线，水泵型谱图或从计算机数据库中选型。

（3）根据泵站的设计流量，初步确定水泵台数及其流量。

水泵台数的多少，决定了水泵尺寸的大小和土建工程投资，因此需要高度重视。

台数太少，保证率过低；

台数过多，运行成本高，不便管理。

（4）校核水泵的各种扬程，及泵站设计扬程，最高扬程，最低扬程时的流量，效率是否符合要求。

（5）应考虑采用水泵变速、变角或变径的可能性，如无合适产品，应与厂家联系定制。

（6）对初选的水泵进行工况校核。

先确定管路布置，计算管路性能曲线，再求出工况点，应满足水泵在高效区运行，并校核在最大扬程、最小扬程下水泵是否安全运行。

如果不满足，须重新选泵或改变管路布置。

（7）对不同选型方案的工程投资，采用年运行费进行计算，通过技术经济比较，最后选择出最佳方案。

2.1.2水泵选型资料

根据资料给定的各个设计参数，确定各特征扬程：

设计流量为Q=4m3/s

设计净扬程m

最大扬程m

2.1.3水泵选型方案

对于一般的中小型水泵和大中型水泵的选型比较，我们发现以往的常规方法计算的扬程往往偏高，通过大量的水泵试验数据发现，水泵装置性能曲线往往比水泵性能曲线向左偏移2°

～4°

，但是高效区的扬程变化两者基本一致。

所以我们得出选型时水泵装置扬程要向右偏移2°

，以这个为标准，选择相应的水泵。

根据泵站设计流量Q=4m3/s，初步选择水泵台数为2台和3台两种方案。

（1）方案一：

2台

由m及单台水泵流量m3/s，参考《水泵及水泵站》，估算管路损失扬程为实际净扬程的30%，即。

选择800ZLB-125，叶片安装角0°

，其工作参数见表2-1。

（2）方案2:

3台

选择800ZLB-100，叶片安装角-4°

表2-1水泵工作性能表

型号

叶片安装角

流量

（l/s）

扬程

（m）

转速（r/min）

轴功率

（KW）

效率

（%）

叶轮直径

（mm）

800ZLB-125

0°

2300

1.47

585

86.45

75

700

800ZLB-100

-4°

1400

1.46

485

53.89

74

700

2.2方案比较

表2-2方案比较表

方案

方案一

方案二

性能

性能均能满足流量和扬程的设计要求，在整个运行范围都能在高效区内运行，但水泵运行效率较高于方案二

性能均能满足流量和扬程的设计要求，在整个运行范围都能在高效区内运行

台数

需要2台水泵，安装和管理比较方便，相对于方案一节省了部分费用，但是较难以适应流量的变化要求，运行调度不是很方便，当水泵发生故障的时候，对流量影响较大。

台数需要3台水泵，土建投资较多，管理人员和维修费用相对较多，因此对能源的消耗和运行费用比较大，但是方案一对流量的调节比较好，出现突发情况能够适应流量的变化要求

nD值

符合要求

结论

综合考虑，选用方案一

综合考虑以上各因素和权衡利弊，方案一（0°

，n=585r/min，D=700mm，Q=2m3/s）较优，宜优先考虑采用。

电动机的选择：

确定水泵的配套功率时，必须按照水泵工作范围内最大轴功率来计算。

配套功率按下式计算：

水泵的配套功率为：

式中：

H—水泵工作范围内的最大扬程，m；

Q—水泵工作范围内最大扬程所对应的流量，m3/s

K—动力机备用系数，按参考书《水泵与水泵站》表7-2选取；

—水泵效率；

—为传动效率。

（由于刚性联轴器直接传动结构简单、价格低廉，且直接传动效率高，故采用刚性联轴器直接传动。

传动效率取1.0）

H=3.26m，Q=2m3/s，=0.85，取1.0，k=1.07计算得：

配套电动机选择JSL-12-10（95KW）。

3泵房布置

3.1泵房平面布置

设备布置一方面要满足机电设备的安装、运行和检修以及紧凑、整齐和美观的要求，另一方面又需要满足泵房结构布置以及泵房内的通风、采光和采暖的要求，并符合防潮、防火和防噪声的技术规定。

同时还应注意泵房内外交通运输要求，建筑造型应该美观。

3.1.1主机组布置

主机组采用一列式布置，各机组轴心线相互平行，位于同一平面内，该设备布置方式比较简单、整齐美观。

各方案主机组布置图如图3-1所示。

3.1.2配电设备布置

配电柜为一端式布置，在泵房进线端建单独的配电间。

这种布置方式的优点是机房跨度小，进出水侧都可以开窗，有利于通风和采光。

在水泵的工作走道一侧设置电缆沟，以便电缆线的布置。

配电间长度取6m。

两方案一致。

3.1.3值班间布置

值班间挨着配电间布置，宽取3m，长6m。

3.2泵房平面尺寸确定

3.2.1机房跨度B

机房跨度根据起重机跨度、起重机与墙体间距离以及墙体的厚度来确定。

宽度：

b1—起重机跨度；

b2—机组底座宽度；

b3—墙体厚度。

3.2.2机房长度L

主机组按一列式布置，机房长度可按下式计算：

L=nB+（n-1）C1+2C2

L——泵房长度（m）；

C1——进水池中墩厚度，取0.6m；

C2——进水池边墩厚度，取0.8m；

n——主机台数与引水间数目之和，本方案3；

B——单个进水池宽度，2.4m。

L=3×

2.4+2×

0.6+2×

0.8=10m

另设配电间和值班间因此泵房长度为10+9=19m

3.2.3机房高度H

根据起重机，电机的安装图等资料，得机房高度H计算式：

—泵房高度，m；

—电机高度，取1.796m；

—水泵轴长，取3.1m；

—起重钩中心到起重机上缘的距离

因此计算得H=5.1m

3.3泵房主要高程的确定

（1）叶轮中心高程▽轮

▽轮——叶轮中心高程（m）；

▽进min——进水池最低水位（m）；

h3——水泵叶轮中心淹没深度（m），取0.35m；

故

（2）喇叭口管高程▽喇

▽喇——喇叭口管高程（m）；

h2—为叶轮中心和喇叭管口的高程差，为0.45m。

故

（3）底板高程▽底

▽底——底板高程（m）；

h1——喇叭口悬空高度（m），取0.70m

故

（4）水泵梁顶高程▽梁

▽梁=▽喇+h4

▽梁——水泵梁顶高程（m）；

h4——喇叭口到水泵座底面高程（m）,取1.27m。

故

（5）电机层楼底板高程▽机

▽机—电机层楼底板高程：

▽max——进水侧最高水位（m）；

δ——安全超高，此泵取0.37m。

（6）水泵轴长L

所以不需加设中间轴承。

（7）机房屋面大梁下缘高程

式中：

H—机房高度（m）取5.2m。

4主要建筑物设计

4.1前池设计

一般泵站进水池的宽度比引渠底宽大，因此需要在引渠和进水池之间设置连接段，即前池。

其作用是为了保证水流在从引渠流向进水池的过程中能够平顺的扩散，为进水池提供良好的流态。

前池分为正向进水前池和侧向进水前池两种类型。

正向进水前池的水流与进水池流的方向一致，水流逐步扩散、流态平顺且形式简单、施工方便，应优先采用。

侧向进水前池的水流则与进水池水流方向正交或斜交，易形成回流或旋涡，流态分布不均匀，应尽量避免采用，仅在地形条件比较狭窄、正向进水难以布置的情况下才考虑采用。

本泵站采用正向进水前池。

4.1.1前池尺寸的确定

（1）前池扩散角

前池扩散角是影响前池进水流态及其尺寸的主要因素，根据实际工程经验，前池扩散角的取值一般为。

本工程取。

引渠末端宽度，进水流道总宽B=8.4m，故计算前池池长：

取L=11m。

4.1.2前池构造

在泵站防渗排水设计时，常在前池的下面布置排水系统，即在前池底下铺设水平滤层（包括排水），并在前池中设排水孔。

渗流由滤层搜集，再通过排水孔排至下游。

前池底板为钢筋混凝土结构，厚75cm。

一般情况下，非粘性土地基上的滤层为三层，黏性土地基上的为二层，滤层厚度可采用20—30cm。

本设计滤层由上至下设置为三层，第一层为碎石，厚20cm，第二层为瓜子片，厚10cm，第三层为中粗砂，厚10cm。

4.2进水池设计

所选立式轴流泵800ZLB-125,喇叭口直径1.0m，以此尺寸来确定进水池各部分尺寸。

（1）进水池宽度B（单宽）

B=2.4D=2.4×

1=2.4m

（2）喇叭口悬空高度Z

根据进水管内压力比较均匀与进口损失系数较小的要求：

Z=（0.6~0.8）D，D=1m，取Z=0.7m

（3）后壁距的确定

由于在喇叭口后面加建一堵墙能起到改变流态的作用，使得后壁距为0

（4）进水池长度L

B——进水池宽度（m）；

h——设计水位时进水池水深（m）；

Q——水泵额定流量（/s）；

K——秒换水系数，取K=35。

则：

>

4D=4m

为满足检修门槽，泵房布置等要求，并由实际情况得，取L=5m。

4.3出水结构的布置设计

4.3.1出水池设计

（1）出水池形式

出水池采用正向开敞式出水池，钢筋混凝土结构。

（2）出水池尺寸确定

①出水管出口直径Dc

为使出水池中水流平稳，不产生水跃并减少出口损失，同时也为使配套的拍门及

有关的尺寸小些，一般按照出水管管口的流速Vc=1.5～2.5m/s范围内选取。

根据上式计算结果结合实际情况，取Dc=0.9m。

②淹没深度Hs

为了不使出水管水流冲出水面，增加水力损失和水面旋滚，出水管口应留有一定淹没深度。

Vc——出水管管口流速，

g——重力加速度，取g=9.81N/kg；

并根据水泵出水管的安装情况。

综合得，取Hs=0.4m

③池底至管口下缘距离P

为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管管口与出水池池底应留有一定的空间，同时要满足泵站自引要求，取P=2.23m。

④出水池池顶高程▽池顶和池底高程▽池底

Ⅰ、出水池池顶高程▽池顶=▽max+h超高（m）

式中，h超高——安全超高，泵站流量小于6，故取h超高=0.89m；

▽max——出水池最高水位，2.61m；

故▽池顶=▽max+h超高=2.61+0.89=3.50m。

Ⅱ、出水池池底高程取与上游河底同高。

即▽池底=-1.4m。

Ⅲ、出水池高度H池高=▽max-▽min=3.5－（－1.4）=4.9m。

⑤出水池宽度B

出水池宽度可按下式计算：

B=（n-1）δ+n（Dc+2a）；

n——出水管数目与引水间数目，n=3；

δ——隔墩厚度，取δ=0.5m；

Dc——出水管出口直径，Dc=1.2m；

a——出水管边缘至池壁或隔墩的距离。

一般a=（0.5～1.0）Dc=（0.5～1.0）×

1.2=（0.6～1.2）m，取0.6m

故B=（n-1）δ+n（Dc+2a）=8.2m取与进水池同宽8.4m。

⑥出水池长度

出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。

水平式淹没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水干渠，很可能造成渠道的冲刷。

水面旋滚法的目的是：

使出水池长度等于旋滚长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。

因为出水池底高程与出水侧干渠底高程同高，为-1.4m，故不需设台坎。

将出水池长度可按下式计算：

h淹max——出水管的最大淹没深度，m，此方案为2.61-2.03=0.58m；

α——试验系数；

m——台坎坡度，m=hp/Lp，此处无坎，故m=0；

当m=0时，α=7；