水泵站初步设计

1水泵站初步设计200321.设计任务与基本资料1.1设计任务完成胜利排水泵站的初步设计1.2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，将水排人外河，市内有一环卫河自西向东，市内外泄水流可汇人南北流向的外河一上龙河。1.3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。1.4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，3190KNm，217cKNm，内磨擦角φ=13°，280RKNm；5.04米以下为亚粘土，3190KNm，210cKNm，内磨擦角φ=18°，2100RKNm。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：环卫河末河底面高程：4.0m环卫河河底河底宽度：4.0m水位组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▽4.5m3地下水水位▽4.0m(4)流量资料：排水面积（2km）排水率m3/s/KM232mskm总面积自排面积分流面积胜利站抽排面积2912.45.6110.36(5)交通：外河可以行船，附近有公路通往市区，交通便利。(6)电力来源:站址附近有变电所一座，6KV输电线路经过此站。(7)水温：排水时最高气温37°，最高水温25°。1.5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》42.泵站机组设计2.1水泵选型2.1.1设计扬程计算设计扬程，利用公式(2-1)计算：损设内设外设hhhH(2-1)式中设H——设计扬程(m)；设外h——设计外水位10.5m；设内h——设计内水位5.0m；损h——管路损失为净扬程的（10-25）%；选20%。设H=(10.5-5.0)×(1+20%)=6.6m2.1.2设计流量计算设计流量，利用公式(2-2)计算：3()QqAms设(2-2)式中q——排水率(32.msKM)；A——设计的排水面积(万亩)；3290.3610.44mQs设2.1.3水泵选型(1)水泵选型原则：①应满足泵站设计流量、设计扬程及不同时期的排水要求，同时要求在整个运行范围内，机组安全、稳定，并且具有最高的平均效率。②在平均扬程时，水泵应在高效区内运行；在最高和最低扬程时候，水泵能安全、稳定运。排水泵站的主泵，在确保运行前提下，其设计流量宜按最大定单位流量计算。③按照选定的泵型，建站的投资和设备功率应为最小；④装机台数不宜太多，也不宜过少，最好不少于两台。根据排水站容量的大小和类型的不同，结合实际情况而选定。并尽量选用同型号的水泵，便于操作、维修和管理。还应考虑到动力设备的综合利用。同时排水泵站应设备用机组。5(2)水泵选择方案比较：由于设计扬程为6.6m小于10m，低扬程大流量，选择单级立式轴流泵。由于轴流泵的功率曲线较陡降，扬程的微小变化会引起功率的大幅变化，因此轴流泵不宜用于扬程高流量小的场合，而对于扬程变化较大的泵站由于常采用全调节轴流泵，水泵结构复杂，辅助设备较多，使得维修管理复杂。综合所述：从基建角度看，方案1水泵台数过多放弃方案1.方案2和方案3水泵台数一样，方案2的装机容量比方案3的小，耗电量小，经济，所以选择方案2的28ZLB-85型号轴流泵。备用机组的选择：315%10.44360015%5637.6/Qmh设，选用1台28ZLB-85备用泵。最终选用28ZLB-85型泵7台。2.2动力机选择水泵的动力机械有电动机和柴油机:(1)电动机的优点是容易启动，操作简单，运转可靠，方便管理，成本较低，且便于自动化。但是，输电线路及其他附属设备的投资较大，同时功率受电源电压影响较大。(2)柴油机不受电源限制，机动灵活，适应性强，在小功率的情况下，每千瓦的投资比电动机小。但运行时易发生故障，使用操作维护保养等技术要求高。上述两种动力机各有有点，选配时应根据实际条件来确定。本泵站选择电动机。因为28ZLB-85型单级立式轴流泵的轴功率为133.9kw，所以电动机与其配套选择型号为JSL-13-8其优点为：效率高，噪声低，振动小，重量轻，质量可靠，安装维修方便等。该电机具体技术功率180KW，电压380V，转速750r/min，电动机重量1930kg，最大外径1.06m。因为水泵机组有7台，最终选择JSL-13-8型电动机7台。2.3传动设备动力机与水泵之间的传动方式可分为直接传动与间接传动两类。当水泵和动力机的额定转速相等，转向也相同，且都是立式或卧式机组时，可采用直接传动。如果二者转速不等或转向不同，或一台为立式另一台为卧式时，就要采用间接传动。对轴流泵来说，水泵和动力机的额定转速不相等，转向相同，所以选择间接接传动，这种传动方式不仅简单、方便、安全、结构紧凑、传动平稳，而且效率接近100%。并6且用弹性联轴器把水泵和动力机的轴联接起来，可以减少在传动时所产生的振动，以及防止因轴心未对中而使轴产生周期性的弯曲应力。73.引渠设计泵房与水源之间，常常设置引水建筑物，将水从水源引至泵站的前池和进水池或直接引向水泵进口，以保证水泵的正常工作。引水建筑物的主要结构形式有：管式、涵洞式和明渠式。本设计选用明渠式引水建筑物。明渠式引水建筑物是指连通水源与泵房的明渠，也称泵站引水渠。灌溉泵站中的引水渠，通常分为有自动调节和无自动调节两种，有自动调节的引渠其主要特点是：渠顶不是按一定的坡降沿渠逐渐降低的，而是水平的或是逐渐升高的，这种渠道不论渠中通过的流量大小，其水位均不会超出渠顶发生漫溢现象，所以无需设置控制建筑物，可自动调节。无自动调节的引渠无此功能。本设计中选有有自动调节的引水渠。引水建筑物的主要作用是：可以使泵房尽可能接近供水区，以减少输水管道的长度，从而节省工程投资和能量损耗；为水泵正向进水提供条件；可以避免泵房与水源直接接触，从而简化泵房结构的方便施工；对于从多泥沙的水源中抽水的泵站，还可以提供设置沉沙池的场地并为前池利用自流提供必要的高程。3.1引渠断面设计计算参照水力学中明渠均匀流的水力计算公式，渠道采用梯形断面。过水断面利用公式(3-1)—(3-6)计算。hmbB2(3-1)hmhbhBbA2(3-2)221bhm(3-3)212mhbhmhbAR(3-4)RiACQ(3-5)611RnC(3-6)式中B——水面宽度(m)；b——渠底宽度(m)；m——边坡系数，1.5m；8h——水深(m)；A——过水断面面积(2m)；——湿周(m)；R——水力半径(m)；C——谢齐系数；Q——流量(3ms)；i——坡底比降，1/6000i；n——渠床糙率系数，0.025n。整理公式(3-1)-(3-6)后得公式(3-7)：8/32/13/53/2212immnQh(3-7)式中——断面宽深比，即hb。5132231AiQn计（3-8）最佳水利断面的宽深比：221bmmh(3-9)边坡系数m为1.5:2211.51.50.609取0.6将各值代入：3/82/321/25/30.02510.440.6211.52.7810.616000hm0.62.781.668bhm计算渠道输水流量利用公式(3-2)、（3-3）和(3-8)得：921.6681.52.782.7816.23Abmhhm22211.66822.7811.511.69bhmm1523323116.231600010.430.02511.69mQs计3.2渠道输水能力的校核(1)流量校核：10.4410.430.0009590.0510.43QQQ设计计流量校核满足要求。(2)流速校核:10.430.64/16.23QvmsA设粘性土质渠道，不冲流速为：0.75～0.95m/s。不淤流速为：含沙量很小的清水渠道虽无泥沙淤积威胁，但为了防止渠道长草，影响输水能力，对渠道的最小流速仍有一定限制，通常要求渠道的平均流速不小于0.3～0.4m/s。不冲不淤vvv流速校核满足要求。(3)加大流量计算：加大流量：21.25Q1.2510.4413.05m/sQ加大，此时3/82/321/25/30.02513.050.6211.53.010.61.56000hm0.63.01.8bhm21.81.53.03.018.9Abmhhm13.050.69/18.9QvmsA不冲加大不淤vvv10(4)最小流量计算：最小流量：240%10.440.44.176/QQms最小，此时3/82/321/25/320.0254.1760.6211.51.9710.61.560000.61.971.1821.1821.51.971.978.154.1760.51/8.15hmbhmAbmhhmQvmsA不冲最小不淤vvv经过校核，在加大流量和减小流量时，渠道断面都满足不冲不淤要求。3.3引渠渠底、渠顶高程确定(1)引渠渠底高程利用公式3-10计算:水设引底HH(3-10)式中引——引渠渠底高程(m)；设H——设计内水位，5.0Hm设；水H——引渠水深，2.78Hm水。5.02.782.22m引底(2)引渠渠顶高程：引顶最高水位+安全超高(h)式中最高水位=6.0mh=0.5m6.00.56.5m引顶114.进水池设计4.1进水池概述泵站中专门为水泵或其吸水管道抽水而修建的水池称为进水池。(1)进水池的作用：作用：为了保证水泵有良好的吸水条件，要求进水池中的水流平稳，即流速分布均匀，无漩涡，也无回流，否则不仅会降低水泵的效率，甚至引起水泵气蚀，机组振动而无法工作；检修水泵和进水管时，截断水流；设置栏污栅，拦截水中污物。(2)进水池的类型：进水池可分为全隔墙式、半开敞式、开敞式三种。本次设计选用全隔墙式。4.2进水池形状和尺寸的确定4.2.1进水池池宽确定主机组按一列式布置，用（4-1）计算：(n1)FBnb（4-1）式中n——主机组台数，本设计为7台；b——湿室单独进水池宽度，取2.52.51.02.5Dm进F——湿室中隔墩的厚度，用100号砂浆砌石建造，考虑扣除检修门槽深及自身强度等因素，取0.6m则进水池宽度：72.5+71B0.6=21.1m4.2.2进水池池长确定进水池长度应该保证进水管中心至进水池入口有4D进的距离，本设计取4.5D进。进水池最小长度满足公式（4-2）L4.54.51.01.56.0mDT进（4-2）式中D进——进水喇叭口直径（m）；T——后壁距，本设计参考28ZLB-85型轴流泵安装外型尺寸取1.5m。所以本设计进水池长取9m。4.2.3后墙距确定进水池边壁采用的是矩形边壁，这种型式的在拐角和水泵的后壁常常容易产生漩涡，同时也为了改善流态，进水管口应靠后墙，即后墙距T=0，但对于立式泵，管口紧靠后12墙，又会造成维修和安装方面的困难，因此一般要求0.30.5TD进，本设计取进水喇叭口中心线至后墙距为1.5m。4.2.4进水喇叭口直径，悬空高度及淹没深度的确定