水泵与水泵站课程设计

目录第1节设计参数确定..........................................1第2节选择水泵..............................................1第3节确定管材、数目、直径及管路附件.........................2第4节水泵工作点确定及校核..................................3第5节水泵机组的基础设定....................................5第6节水泵安装高程确定......................................6第7节泵房设计..............................................6第8节进、出水建筑物设计....................................71灌区杨水泵站设计基本资料(1)该泵站设计流量为0.3m3/s(2)某供水泵站从渠道取水，在渠道边设进水闸1座，闸孔宽1m，渠道设计最高水位1178.33m，设计水位1177.86m，设计最低水位1177.70m，渠底高程1177.10m。(3)出水池设计水位1197.86m，出水管道（压力管道）长460m。(4)该站址处交通方便，附近有输电线路通过，选择电动机较合适。(5)现场勘测，供水泵站可建在渠道边上。站址区域土壤为灰钙土和淡灰钙土，地下水为基层裂隙水和碎屑岩类裂隙孔水，土壤质地为沙质黄土，地基承载力较好。第1节设计参数确定初估管路损失为净扬程的10%；水泵站的设计流量：V设=0.3m3/s水泵的高扬程：H高=(1197.86－1177.7)×(1＋10%)=22.17（m）水泵的设计扬程：H设=(1197.86－1177.86)×(1＋10%)=22（m）水泵的低扬程：H低=(1197.86－1178.33)×(1＋10%)=21.48（m）第2节选择水泵首先，根据泵站的设计扬程，在样本上找出几种适合泵站扬和的泵型，再由泵设计流量确定泵型及需要的台数。水泵采用同型号，将明显不合适的泵型淘汰，剩下3种，再进行电机选配及技术比较。机组选型方案比较表(参考表)泵站设计扬程：22(m)泵站设计流量：0.3(m3/s)方案水泵型号台数流量(L/s)设计扬程(m)效率(%)电机型号装机容量(kW)允许汽蚀余量(m)转速(r/min)一250S144＋18323.372.5Y200L－43021480134.722.685.63.3916119.782.74.18二250S243＋11002780Y225M－4453.51480134.724861601982三250S24A4＋19522.280Y225S－4373.5148011520.38313417.480选择方案一；这样选择的优点在于：2(1)在每个工况点，水泵都能满足流量、扬程的需求，总功率较少，并处于85%左右的高效段；(2)水泵、电动机型号相同，台数适宜，水泵初期投资小、维护成本低；第3节确定管材、数目、直径及管路附件(1)进水管采用钢管；室内出水管采用法兰连接的钢管；室外送水管用预应力钢筋混凝土管。(2)每台水泵有单独的吸水管，吸水管与压水管采用直进直出方式布置，压水管引出泵房后两两连接起来，并联输水。经济流速法确定管径；吸水管取经济流速v经=1.5m/s，出水管取经济流速v经＝2.0m/s；22m设计扬程下，单台250S40水泵流量Q=0.145m3/s，三台此型水泵并联总流量Q总=0.435m3/s。1)吸水管管径d1=350mm；2)并联前，压水管管径d2=300mm；3)并联后，送水管管径d3=500mm；(3)管路附件管道配件的选取列表名称安装位置型号规格作用数量吸水喇叭口吸水口Lbk型DN500/350对液体的导流作用，连接固定蓖子起拦阻杂物作用490度弯头吸水管Wt90型DN350，R=515mm改变管路和水流方向4穿墙管吸水管Cq型DN350将水管固定在墙内，防止位移、漏水4偏心渐缩管吸水管Px型DN350/250，L＝260mm改变管径，使管道中不停留气体4液压缓闭蝶形止回阀压水管HBH41H－10DN200，L=152mm事故停泵时，逆止阀迅速关闭，以防止水倒流致使机组倒转4闸阀门压水管1045TWZDN200，L＝330mm利用闸板改变过流断面积来控制流量4同心渐扩管压水管Tx型DN200/300，L=660mm改变管径4同心渐扩管压水管Tx型DN300/500，L=660mm改变管径4伸缩节压水管Ss型DN300防止而产生过大的应力460度弯头压水管Wt90型DN500，R=550mm改变管路和水流方向2三通压水管St型DN500改变管路和水流方向33第4节水泵工作点确定及校核管路阻力参数计算表吸水管直管管径d(m)管长L(m)糙率nS沿=10.28n2L/d5.33(s2/m5)备注0.3590.0134.210附件名称(规格)管径（m)系数ξS局=0.08262ξ/d4(s2/m5)喇叭进口0.350.42.20290º弯头0.350.361.982偏心渐缩管0.250.183.807小计12.201出水管（并联前）直管管径d(m)管长L(m)糙率nS沿=10.28n2L/d5.33(s2/m5)0.320.0132.127附件名称(规格)直径(m)系数ξS局=0.08262ξ/d4(s2/m5)同心渐扩管0.30.161.632液压缓闭蝶形止回阀0.30.080.816闸阀0.30.080.816伸缩节0.30.212.142同心渐扩管0.50.290.383小计7.917出水管（并联后）直管管径d(m)管长L(m)糙率nS沿=10.28n2L/d5.33(s2/m5)出水管道局部按10%计0.54600.01542.798小计47.078合计67.196(1)确定水泵工作点泵型流量Q扬程H转速n轴功率P效率ηm3/h(l/s)(m)(r/min)(kW)(%)250S2436010027148033.180485134.72436.9865761601936.382Q并（m3/s）H（m）Hr=Hst＋S合Q并2（m）高扬程设计扬程低扬程0.30002726.2226.0525.530.40412431.1430.9730.450.48001935.6535.4834.964绘制管道特性曲线和泵的性能曲线并确定泵的运行工况点如下：单泵性能曲线η~QP~QH～Q并Hr～Q并高扬程低扬程0.0015.0020.0025.0030.0035.0000.040.080.120.160.20.240.280.320.360.40.44Q(m3/s)20m19.48m20.17mABCDEFη(%)P(kw)908040302070H(m)三泵并联性能曲线设计扬程5并联时，水泵工况点（B点）Q=0.318m3/sH=26.8m单泵时，工况点（见D点）Q=0.106m3/sH=26.8mη泵=82%P=34.5kw如图，校核水泵在最高水位和最低水位运行时的工作点；最高水位：Q=0.315m3/sH=26.9m最低水位：Q=0.33m3/sH=26.5m符合流量要求；第5节水泵机组的基础设定S型泵安装尺寸泵型C电动机电机尺寸ELL2电机型号功率(kW)电压(V)L1HhBA250S－244Y225M－4453808452255303163563001787.5635计算基础尺寸：基础长度L≈1700mm基础宽度B＝地角螺钉间距＋（400～500）=A＋（400～500）＝356＋444＝1000mm6基础高度H＝﹛(2.5～4.0)×（W电机＋W水泵）／（L＋B＋ρ）﹜＝3×(90＋520)／(1.7×1.0×2400)＝0.45m（取0.5m）其中W水泵—水泵重量；W电机—电机重量（kg）；L—基础长度（m）B—基础宽度（m）；ρ—基础密度（kg/m3）(混凝土密度ρ＝2400kg/m3)根据以上计算最终确定水泵机组占地1.7m×1.0m×0.5m。第6节水泵安装高程确定为防止发生汽蚀，水泵安装高度：[][]avsPPHszNPSHhgg=29.060.243.512.2010.106=5.18（m）aPg为水泵安装地点的大气压力，ｍ；vpg为工作温度下的汽化压力，ｍ；[NPSH]为允许汽蚀余量；hs为吸水管水头损失。第7节泵房设计(1)选择分基型泵站，泵房长16m，宽6m，净高4m；水泵间距1m，水泵距吸水管侧墙2m；(2)水泵内部布置1)主机组按一列式布置；2)配电间和检修间布置在一起，采用集中一端式布置；3)检修间设在大门一端；4)交通道布置在出水侧，并高出泵房底板一定高度；75)排水系统，底板向下游倾斜，机房内设支沟。支沟沿机组基础布置，与电缆沟分开，废水由支沟汇集到干沟，向墙外自流排出；6)通过合理布置门窗实现风压或热压自然通风。(3)辅助设备布置1)充水设备选用SZB型水环真空泵，位置布置在泵房靠墙边处。2)计量设备：在吸水管上设真空表，型号为Z－60Z；在压水管上设压力表，型号为Y－100B；在压水管上设超声波流量计两台，选取SP－1型，量程为0～5m／s，安装在泵房外输水干管上。(4)门窗布置大门口采用双扇门，宽度为1800㎜，高度为2500㎜；采用推拉窗，宽度为1200㎜，高度为1500㎜。(5)各部高程确定1)叶轮中心高程：▽轮=▽低＋h3=1177.70＋3=1120.70（m）2)水泵吸水喇叭口管口高程：▽进=▽低－hs=1177.70－0.60=1177.10（m）3)底板高程：▽板=▽轮－h泵轴－H基础=1120.70－0.23－0.50=1119.97（m）4)机房屋面大梁下缘高程：▽梁=▽板＋H净=1119.97＋4.00=1123.97（m）第8节进、出水建筑物设计(1)前池结构及尺寸采用正向进水前池，水流逐步扩散、流态平顺且形式简单、施工方便。引渠宽1m。1)为了工程经济，前池扩散角α取40°；2)前池长度12.42tan2BbLm总；3)池底纵向坡底i=0.24)直立式翼墙，与进水池中心线成45°夹角。可获得较好的流态，且施工方便。(2)进水池设计进水池的后壁形式采用多边形，各参数各参数确定如下：81)确定每个喇叭管对应的进水池宽度；根据对进水池基本流态分析，若池宽过小，势必影响一部分水流顺利地从喇叭口两侧及后部进泵，故而需要一定的池宽，但池宽不必要过大，否则会增加土建投资。根据《规范》：B≥3D喇叭管=1.5（m）根据机组设计要求：B总=4B+3b墩=10（m）2)喇叭管悬空高度；进水池的水流是从四周进入喇叭口的，合适的悬空高对于水流基本均匀地进入喇叭口至关重要。根据《规范》：C=0.6D喇叭管=0.3（m）3)后壁距：吸水管中心至进水池后壁的距离；必须留有一定的后壁空间以保证一部分水流从后部进入喇叭口。根据《规范》：T=1.0D喇叭管=0.5（m）4)池长；足够的长度对从前池进入的水流进行整流及保证水泵启动时进水池水位平稳。根据《规范》：L=5D喇叭管=2.5（m）5)淹没深度Hs=0.6（m）进水池设置拦污门槽和检修门槽。(3)出水池设计出水池类型为正向出水池，1)出水管出口直径；为降低出口流速，使出水池中不产生水跃并减小出口损失，出口宜取大一些。D0=0.6m2)淹深h淹；目的是为了避免水流冲出水面、增加水力损失和水面旋滚。h淹=0.3m3)池底至管口下缘距离P=0.3m；4)出水池墙顶高程和池底高程出水池的高度应保证在最高水位时不发生漫溢，故▽池顶=▽max＋h超高=1198.83（m）▽池底=▽min-h淹-D0-P=1196.5（m）H池高=▽池顶-▽池底=2.33（m）5)出水池宽度B=（n-1）δ+n（D0+2a）=1.8（m）