水泵课程设计

-1-建工系水利水电工程专业目录1基本资料——————————————————————31.1建站目的—————————————————————31.2工程位置—————————————————————31.3水位、土质状况及其他————————————————32设计成果要求————————————————————33泵站工体枢纽布置——————————————————33.1泵站枢纽布置———————————————————33.2进出水方式选择——————————————————34确定设计流量————————————————————45确定设计扬程————————————————————45.1进水池水位推求——————————————————45.2冲淤校核————————————————————45.3引渠底高程————————————————————55.4进水池水位————————————————————55.5出水池水位————————————————————55.6设计扬程确定———————————————————56水泵选型与设备配套—————————————————56.1水泵选型—————————————————————66.2动力机配套————————————————————67管路配套——————————————————————67.1吸水管路设计———————————————————67.2水泵安装高程确定—————————————————67.3起重设备选配———————————————————77.4泵房初步设计——————————————————87.5内部设备布置———————————————————88进水建筑物设计———————————————————138.1进水池——————————————————————138.2前池———————————————————————14-2-9出水建筑物设计———————————————————149.1出水池——————————————————————149.2出水池尺寸确定———————————————————149.3出水池平面尺寸———————————————————159.4输水干渠断面设计——————————————————159.5连接端设计—————————————————————16附：泵房规划图————————————————————17-3-1基本资料1.1建站目的丰锋农场内有一块19000亩岗田，多年来因缺水灌溉而减产。规划决定利用场内水源高家淀，兴建一座灌溉泵站提水上岗，同时进行土地平整和科学种田，全部岗田即可建成丰产田。1.2工程位置本工程经勘测确定位于岗田东侧坡脚处靠近莘庄镇北边，该处地形如图所示。计划用明渠引水至坡脚出，在岗地适当位置建出水池，以控制全部岗地灌溉。1.3水位、土质状况及其他本区种植冬小麦，兼重棉花等经济作物。灌溉用水率为每万亩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，水质优良，正常水位217.3m，最高水位217.7m，最低水位216.7m。土为粘壤土，干容重12.74～16.66kN/m3,湿容重17.64kN/m3,凝聚力19.6kN/m3,土壤内摩擦角25°，地基允许承载力[P]=215.6kN/m2。回填土凝聚力不计，内摩擦角20°。灌溉季节最高气温37℃，最高水温25℃。冬季最低气温-8℃，冻土层厚度0.3m。高家淀底高程190.0m，淀边有南北向公路经过，路旁有10kV电源线。场内自产石料、黄砂等建筑材料可供使用。水泵及电动机，根据需要从参数资料中选择。2设计成果要求2.1设计说明书一份（包括计算），要求书面整洁、文理通顺、论证合理、层次分明、计算无误。2.2设计图纸两张：要求布置合理、图面整洁、按绘图规定制图。泵站枢纽布置图（在站址地形图上绘出），泵站平面图、剖面图。3泵站工体枢纽布置3.1泵站枢纽布置从提供的资料中可知：高家淀正常水位为217.3m，灌溉干渠首控制最低水位为242.08m，其水位差为24.78m，属高扬程范围，适宜选用离心泵，并初步采用分基型泵房。站址范围内土质为粘壤土，地基承载力较大。泵房位置主要考虑进出水条件和土方开挖量及当地已有建筑物状况等因素。经方案比较，泵房拟定位于高家淀南侧距水流一定的距离内。3.2进出水方式选择根据站址地形、地质、水源、水位、水位变化、泄水区水位、最优选择，本泵站采用正向进水，正向出水，站闸合建式的集中布置形式。-4-北195195200205210215220220225高家淀4确定设计流量Q=AqA—灌区灌溉面积、万亩、本设计为1.9万亩；Q—灌溉用水率，m3/[(s·万亩)]，本设计为0.85[m3/(s·万亩)]。则Q=1.90.85=1.615m3/s。5确定设计扬程5.1进水池水位推求引渠断面设计：按明渠均匀流方法计算。取边坡系数m=1.5,糙率n=0.025,底坡i=1/6000,用试算法确定水深h与底宽b。设h=1.1m，b=2.1m，计算通过流量Q。过水断面积W=（b+mh）h=(2.1+1.51.1)1.1=4.125m2。湿周X=b+2h21m=2.1+21.125.11=6.07m。水力半径R=XW=07.6125.4=0.68m。谢才系数C=n16/1R=025.010.686/1=37.521m/s。引渠断面示意图流量Q=WCRi=4.12537.56000168.0=1.65m3/s1.615m3/s,符合要求。5.2冲淤校核-5-实际流速V实=WQ=125.465.1=0.4m/s。不冲流速V不冲=KQ0.1式中K——不冲流速系数，粘壤土取0.62；Q——引渠设计流量，为1.65m3/s。.则V不冲=0.621.650.1=0.65m/s60.4m/s,符合要求。，5.3引渠底高程则渠首底高程216.7—1.1—0.05=215.55,渠末底高程215.55—11060001=215.53，渠首进口水面降落估算为5cm.5.4进水池水位5.5出水池水位出水池与灌溉干渠用过渡段连接，过渡段水头损失估算为0.1m，则出水池水位为控制水位242.38+0.1=242.48m;最低水位242.08+0.1=242.18m;5.6设计扬程确定H=H净+h损H净=243—217.3+0.07=25.77m；H损=0.2H净则H=25.771.2=30.92m。6水泵选型与设备配套6.1水泵选型根据水泵选型原则按下列顺序进行。6.1.1确定泵型方案依据泵站设计扬程30.92m，查水泵资料中的水泵性能表得14Sh—19泵型符合要求6.1.2确定各方案台数用关系式i=Q站/Q泵确定两种泵型所需台数。14Sh—19型泵i=1.615/0.27=5.96台，取7台经过综合比较，本机组重量轻，便于维护和检修，流量的变化适应性也较强，因此.本设计决定选用7台14Sh—19型泵这一方案。特征水位淀中水位(m)引渠水面坡降(m)拦污栅损失(m)进水池水位(m)最高217.7110×1/6000=0.020.05217.58正常217.3217.18最低216.7216.58-6-泵型方案性能表泵型号流量总扬程转速功率泵效率允许吸上真空高度（米）叶轮直径泵重量米3/时升/秒（米）（转/分）轴功率电动机功率（%）（毫米）（千克）14SH-1997227032145099.7132135853.535089812603502610288144040022105826.2动力机配套包括动力类型选择与机型确定。6.2.1动力类型选定利用站址附近10KV电力线路，本设计用电力拖动。6.2.2配套功率N配计算N配=K传轴N式中K=1.05；N轴=135KW；传取0.995。则N配=1.05135/0.995=142.46KW。6.2.3确定机型根据水泵额定转速为1450r/min和配套功率142.46KW，查电机资料得：选JS116-4型电动机JS116-4型电机性能表电机型号额定功率(kw)转速（r/min）重量（kg）电压（v）JS116-4155147510403807管路配套包括吸水管路设计，安装高程计算与出水管路附件选配等内容。7.1吸水管路设计管材：铸铁耐久性好，又有一定强度，拟选用法兰式铸铁管。管径：用控制流速确定。D=Q4则进口喇叭管直径D进=0.114.327.04=0.59m;管道直径D=5.114.327.04=0.48m。查资料取标准值进口直径630mm，管路直径500mm。管长取11.0m。附件：查资料得：喇叭管的大头直径630mm，小头直径500mm，长度310mm;-7-7.2水泵安装高程确定吸水管路水头损失计算按沿程损失和局部损失分别计算后相加而得。沿程水头损失用下式计算H沿=10.3n233.5DLQ2式中n=0.031；L=11.0m；D=500mm；Q=0.27m3/s。则h沿=10.30.013233.55.0110.272=0.056m。局部水头损失用下式计算h局=0.0834DQ2进=0.2，90=0.64，缩=0.2；D进=0.63，D缩=0.35；则h局=0.083（463.02.0+45.064.0+435.02.0）0.272=0.15m。h吸=h沿+h局=0.056+0.15=0.21m。H吸=sH—h吸—gvs22sH=3.5—（10.33—10.1）—（0.335—0.24）=3.175，取3.18m。吸H=3.18—0.21—62.1981.22=3.18—0.21—0.40=2.57m。安H=minH+吸H—KminH进水池最低水位216.58m；K安全值，取0.2m。则安H=216.58+2.57—0.2=218.95m，取219.0m。出水管路附件包括管径与管路附件确定。出水管路直径用两种方法分别计算后比较选取。用经验公式计算D=73HKQQ—出水管路中最大流量，取水泵工作范围内最大值0.4m3/s；K—计算系数，本设计取10;H—出水管路静水头，本设计为242.48—(219.0-0.63/2)=23.80。则D=738.234.010=0.59-8-用控制流速公式计算D=vQ4式中Q——出水管路通过流量，取水泵铭牌流量0.27m3/s；v——管内控制流速，凭经验取2.0m/s。则D=0.214.327.04=0.415m本设计出水管直径取0.5m。7.3起重设备选配本设计较大的单件设备是电机1040kg，其次是水泵898kg。安装检修拟选用手动单轨小车进行。查资料选用SG-2型单轨小车为宜，另选用14.7KN的手动葫芦与之配套。7.4泵房初步设计。确定泵房结构型式水泵有效吸程H效吸值计算minHhZHH安效吸安H=219.0；Z查资料得0.56m；h=0.1m；minH=216.58m。则效吸H=219.0—0.56—0.1—216.58=1.76m。水源水位变幅H高家淀最高水位217.7m，最低水位216.7m，水位变幅H=217.7—216.7=1.0m效吸H=1.76m泵房结构型式确定经简单计算水泵有效吸程大于水源水位变幅，地下水位又属较低，决定选用分基型泵房。7.5内部设备布置包括主机组、管路和配电设备等辅助设施布置。7.5.1主机组布置为减小泵房长度与进水池工程量，6台套机组采用双行交错排列布置。查资料得机组平面尺寸如下：轴向长度2.555m，水泵进口间尺寸1.1m，水泵轴向长-9-度1.25m，管路中心线稍偏一侧0.58m，查资料得：设备顶端至墙面净距0.7m，设备顶端间净距0.7m设备间净距1.0m，平行设备间净距1.0m，本设计纵横净间净一律取1.0m。主机组间总长18，进、出水管路平行布置。7.5.2辅助设施布置①配电间。本设计拟配备7块（其中主机组5块、照明与真空泵