水泵站课程设计

水泵及水泵站课程设计计算书（皂河灌溉泵站）第一章基本资料1地形资料2泵站规划参数2.1流量设计流量：4.5m3/s（16200m3/h）2.2水位引河设计水位：19.0m引河最低水位：17.5m引河最高水位：20.5m出水渠道水位：26.4m第二章水泵选型水泵安装安装形式一般有立式，斜式和卧式3种，本设计泵站安装高程位于进口水面以上，采用卧式泵，开挖量小，安装要求比立式泵低，维修方便，工作条件好。而立式泵占地面积小，叶轮淹没在水面以下，无进水管路或进水管路短，启动方便。但安装要求高，泵房高度大，此设计不适用。由水泵性能参数表，选取型号为650HW-10S水泵，转速n=490r/min，流量Q=923L/s。650HW-10S型轴流泵外形安装图如下:可直接从图中代号查表得650HW-10S型混流泵的各种尺寸。由图查表可得G=1000mm=1m，则水泵的底板高程为20.7-1=19.7m。水流从引河到进水池会有水头损失，取为0.5m则进水池设计水位为18.5m最低水位为17.0m最高水位为20.0m。根据进水池水位及出水渠道水位，水泵实际扬程：H实际=26.4-18.5=7.9mH高=26.4-17.0=9.4mH低=26.4-20.0=6.4m管路的损失扬程为实际扬程的10%-25%，取为1.2m.所以水泵的设计扬程为9.1m.查水泵样本，选择650HW-10S型泵，转速n=490r/min，选择工况点流量Q=3322m3/h，扬程=9.7米。轴功率为98.6KW，配用功率为150/115（HP/KW），临界汽蚀余量【NPSHc】=5.5m,泵重1800kg.必须汽蚀余量【NPSHr】=【NPSHc】+0.3=5.5+0.3=5.8m水泵数量n=16200/3322=4.8台，取n=5台实际扬程H净管路损失扬程相当于实际扬程的百分数（%）d200mmQ100L/sD=250～300mmQ=100～450L/sD=350～1000mmQ=450～1000L/sd1000mmQ1000L/s1～60～50～50～50～56～1030～5020～4010～2510～2010～3020～4015～305～153～1030以上10～3010～203～102～8第三章水泵安装高程及泵房轮廓尺寸3.1水泵安装高程水泵的安装高度Hx，指水泵的基准面到进水池液面的垂直距离。一般用进水池最低运行水位计算偏于安全。常温时：Hx=10.0-hx-【NPSHr】=3.7m水泵的安装高程：▽安装=17.0+3.7=20.7m3.2泵房类型选择泵房是整个泵站工程的核心建筑物，用以安装主机组，辅助设备，机电设备及部分管路，为机组的安装，维修，运行提供良好的工作环境泵房结构形式主要与进出水水位变幅，主机组的类型和结构，地质条件等因素有关。按泵房位置变动与否将泵房分为固定式泵房和移动式泵房两大类。移动式泵房又可以分为泵船，泵车。固定式泵房是永久固定不动的，我国大部分泵房为固定式，固定式泵房通常分为分基型泵房，干室型泵房，湿室型泵房和块基型泵房四类。本设计采用分基型泵房。结构简单，施工方便。由于机组基础与房屋基础分开，因此，机组运行时的振动不至于影响到整个泵房。泵房位于地面以上，通风、采光和防潮条件都较好，机组运行、检修方便。3.3泵房轮廓及尺寸的确定3.3.1机房跨度机房跨度根据泵体的大小，进出水管道及其阀件的长度，安装检修及操作管理所必须的空间确定，并考虑进出水厕所布置的走道宽度要求，其跨度也应与定型的屋架跨度或吊车跨度相适应。机房跨度计算图如下泵房内外的进出水管道为了避免漏气漏水以及便与拆装，通常都采用金属管法兰连接。由于进水管的直径比水泵进口的直径大，所以在水泵进口处需要安装一个偏心渐缩接管，如图中的b缩，出口处需安装一个同心渐扩接管b扩。出水管道阀件的位置可根据具体情况确定。逆止阀的位置，对于分基型泵房，逆止阀置于室内，但为了便于检修，前装逆止阀，后装闸阀。为了方便闸阀的拆卸，闸阀后往往接一短管b接。此外，为了避免阀件重量传给水泵或其他设备，阀件下均设支墩支撑。B=b墙+b净+b缩+b泵+b扩+b逆+b闸+b接+b净2+b电动机=2×0.2+1.0×2+2×〖2（D-d）+150〗+1.6+05+0.1+0.1+1.5=7.1m泵房内采用一侧式布置配电柜，不靠墙安装，柜后预留1.0m通道，泵房内交通道沿泵房长度方向布置，布置在出水侧，宽度2.0m3.3.2机房长度机房长度主要根据机组及机组基础的长度，以及机组间的间距决定。机组件的间距根据机组的大小，机组的电压等级及操作维护等要求而定，可按下表泵房内部设备间距表流量（m3/s）0.50.5-1.51.5设备顶端与墙间的间距（cm）70100120设备与设备顶端的间距（cm）80-100100-120120-150设备与墙间的间距（cm）100120150平行设备之间的间距（cm）100-120120-150150-200高压或立式电动机组间的间距（cm）150150-175200机组基础长L’加上净空尺寸b为机组的中心距L,L值应等于每台水泵要求的进水池宽度与池中隔墩厚度之和。机组中心距也就是机房的柱距。L=L’+b=1.35+1.41=2.76m取L=3.0m检修间设在泵房靠近大门的一端，其平面尺寸要求能够放下泵房内部的最大设备，取检修间宽度为3.0m所以L机房跨度=4×L+2×1.2+1.4+3=18.8m3.3.3机房高度机房高度是指机房地面与屋面大梁下缘之间的距离，设有吊车的机房，其高度应满足吊车能从汽车的车厢中吊起最大设备。机房高度H可按下式计算H=h1+h2+h3+h4+h5+h6h1—车厢板离地面的高度，取1.5mh2—垫块高或吊起物底部与泵房进口处室内地坪的距离，一般不小于0.2m取0.3mh3—最高设备高度，取1.67mh4—起重绳索的捆扎垂直长度，对于水泵为0.85bo,bo为水泵长度，h5—吊钩极限高度，取1.5mh6—单轨吊车梁高度，取0.2mH=1.5+0.3+1.67+0.85×1.6+0.2+1.5=6.53m本次设计取泵房高度6.6m第四章泵站总体布置4.1引水渠的设计4.1.1引渠的作用1.使泵房尽可能接近供水区，以较小输水管路的长度，进而节省工程投资和能量损耗；2．为保证水流平顺地进入前池创造必要的条件；3.避免泵房与水源直接接触，从而简化泵房结构和方便施工。4.对于从多泥沙的水源中取水的泵站，还可为沉沙提供条件。4.1.2引渠路线确定和类型引渠路线的选择应根据选定的取水口及泵房位置，结合地形地质条件，施工条件及挖填方平衡等多方面的因素，经技术经济比较厚确定。引渠通常分为有自动调节能力和无自动调节能力两种类型。4.1.3引渠设计主要参数I.引渠比降i渠底比降大，流速增大，可能引起渠首冲刷，也会增大水头损失；比降过小，又可能加大渠道断面面积，引起渠首淤积。这里取i=1/2500。II.渠床糙率nn与渠道土壤、地质条件、施工质量及养护条件有关，还受通过的流量和含沙量的影响，一般的，当养护条件正常时，可取n=0.025。III.边坡系数m由流量3Q=4.5m/s设，初步估计其水深为1.5m，根据地质条件，取m=1.5。4.1.4引渠断面形式及断面尺寸设计渠道时应满足纵向稳定和平面稳定的要求。纵向稳定是指渠道在设计条件下不发生淤积，也不发生冲刷，或者在一定时期中冲淤保持平衡。平面稳定是指在设计条件下渠道不发生左右摆动，渠床和两岸不会局部冲刷或淤积。由于梯形断面既可满足上述要求，又比较常用，这里采用梯形断面形式。断面尺寸计算时，可按明渠均匀流计算。其计算公式如下：216()211ABmhhPbhmARPCRnQCARiQVA其中：A-过水断面面积；Q-流量；V-流速b-渠道底宽；h-渠道水深；P-湿周C-谢才系数；R-水力半径初设底宽2m，其计算结果引渠断面计算表bhARQQ设VV不冲V不淤21.56.3750.8614.614.50.705880.750.4设计尺寸满足要求，可得到引渠底宽b=2m。4.2前池的设计4.2.1前池的作用在多机组的情况下，泵站进水池的宽度比引渠的底宽大，因此需在引渠和进水池之间设置一连接段，这就是前池。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地扩散，为进水池提供良好的流态。合理的衔接引渠和进水池，使水流均匀平顺的流入进水池，为水泵吸水提供良好条件。4.2.2前池的流态分析及形式根据水流方向，前池分为正向进水前池和侧向进水前池两大类。正向进水前池是指前池的来水方向和进水池的进水方向一致，侧向进水前池是指来水方向和进水方向正交或斜交。由于正向进水前池形状简单、施工方便，且水流流态易满足要求，所以本设计选择正向进水前池。4.2.3前池尺寸的确定I.前池的扩散角正向进水前池在平面上呈梯形，其短边等于引渠末端底宽，长边等于进水池总宽。前池扩散角是影响前池流态及其尺寸大小的主要因素，过大，则前池池长短、工程量小，但水流扩散太快，极易导致回流或旋涡；过小，则水流扩散平缓、可得到理想的流态，但这又导致前池池长过大，工程量增大。由于当前池的实际扩散角大于水流固有的扩散角时，前池中的水流将脱离边壁，出现回流和漩涡，所以要确定前池的扩散角需要先求出水流的固有扩散角=2。/0.1841tan0.0650.1070.25914.5FrvghFr可得临界扩散角为29度。一般的，前池的扩散角可取0020~40，这里取026，且满足002629。II.前池池长前池池长可由引渠末端底宽b,进水池总宽B及选定的前池扩散角α算得：L2tan2Bb式中，B：进水池宽度；b：引渠末端的底宽；：前池扩散角则151.5L29.24262tan2m。III.池底纵向坡度由ΔHi=L式中ΔHL为引渠末端底部和进水池底部高差，为前池长度)得0.5i=0.01729.24由于池长较大，导致i较小，可将纵坡设置在靠近进水池进口的一段长度内，而将斜坡前的池底做成水平，以便施工。本设计取i=0.1，则前池斜坡段长度为ΔH0.5L1=50.1im，所以前池的水平段长度为21L29.24524.24LLm4.3进水池尺寸的确定水泵转速为490r/min，流量Q=3322÷3600=0.923m3/s进水管道流速2.0m/s，管径为d进=（4×Q÷V进÷3.14）0.5=0.76m，取d进=0.8m。出水管道流速为1.5m/s,同理可求的出水管径为0.7m.进水池是供水泵吸水管直接吸水的构筑物，具有自由水面，通常用于中小型泵站。进水池有多种边壁形状，本次选用矩形。矩形进水池的主要几何参数包括：进水池宽度B，喇叭管悬空高度C，后壁距T，池长L及淹没深度HS,D为喇叭管进口的管径。所以D=1.2×0.8=0.96m4.3.1进水池宽度的确定池宽的确定，除需要考虑水利条件，还要考虑机组安装，维修的要求，一般要求B≥2D,在一池多泵的情况下，为减少水泵之间的相互影响，相邻两台泵之间的距离可适当加大，取3~4D，本次取3D=0.96×3=2.88m＜3.0m,所以进水池宽度B=5×3D=5×2.88=14.4m4.3.2悬空高度的确定悬空高的确定与所用喇叭管的进口直径有关，较大的喇叭管进口直径所需悬空高度较小，而较小的喇叭管进口直径则需较大的悬空高。一般C=0.5~0.7D,本次取C=0.5D=0.5×0.96=0.48m4.3.3后壁距的确定后壁距指吸水管中心至进水池后壁的距离。有一部分水流是从喇叭管的后部进入喇叭管的，因此必须留有一定的后壁空间。一般T=0.8~1.0D,本次取T=1.0D=1.0×0.96=0.96m4.3.4进水池长度的确定度。进水池长度指从进水池进口至吸水管中心的距离。进水池应有足够的长度，根据秒换算系数K确定.流量较大时,常采用K=(30~50)s,本次取K=45s所以L=KQ/Bh(m)=50×4.5/(14.4×3.9)=4.0m其中h=HS+C+(▽设计-▽最低)=