泵站設(shè)計實例

1、一、佟莊泵站（一）建設(shè)概況及緣由侍嶺項目區(qū)佟莊村地處新沂河南岸，該區(qū)地形地勢起伏較大，地面高程在之 間，現(xiàn)有耕地2008畝，地處灌區(qū)末稍，灌溉水源緊缺，用水集中時，區(qū)內(nèi)部分水 稻田要等其他區(qū)域水稻栽插完成，才有水過來，但水位較低，農(nóng)民采用小機小泵 自提灌溉各家各戶農(nóng)田。現(xiàn)規(guī)劃在 佟莊排澇溝新建佟莊電灌站，提水灌溉農(nóng)田， 泵站下采用低壓管道灌溉區(qū)內(nèi)農(nóng)田。因此規(guī)劃新建佟莊泵站，利用佟莊排澇溝回歸水，經(jīng)泵站提灌后進入管道再 入各級田間渠道灌溉區(qū)內(nèi)農(nóng)田。（二）設(shè)計資料設(shè)計標準及設(shè)計依據(jù)根據(jù)江蘇省水利廳蘇水農(nóng)201232號關(guān)于印發(fā)江蘇省小型灌溉泵站建設(shè)標準 （試行）的通知查得小型提水泵站的設(shè)計灌水率為m

2、3/（s -萬畝），根據(jù)該區(qū)實際情況以及區(qū)內(nèi)灌溉經(jīng)驗，取設(shè)計灌溉模數(shù) q灌=（s 萬畝）。2、設(shè)計依據(jù)根據(jù)泵站設(shè)計規(guī)范（GB 50265-2010、灌溉與排水渠系建筑物設(shè)計規(guī)范 （SL482-2011等進行本次設(shè)計。3、建筑物級別：根據(jù)水利水電工程等級劃分與洪水標準，佟莊泵站級別為5級，建筑物使用 年限為30年。4、地震設(shè)防列度：按中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB 18306-2015中的中國地震動反應(yīng)譜特征周 期區(qū)劃圖（江蘇部分）和中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖 （江蘇部分）可知， 基本地震設(shè)計烈度8度，地震峰值加速度。5、設(shè)計水位：根據(jù)節(jié)侍嶺佟莊低壓灌溉管道工程設(shè)計中水位推算成果，選取最不利管線，以

3、此推出的水位作為泵站出水設(shè)計水位，計算泵站揚程。以排澇溝在灌溉期的低水位 作為泵站進水池設(shè)計水位，泵站 進、出水水位組合 如下： 管道進口水位：。進水池：最高水位，設(shè)計水位，最低水位。設(shè)計流量根據(jù)節(jié)確定該站設(shè)計流量：Q=&泵站工程設(shè)計參數(shù)情況具體見表 5-26。表5-26泵站工程設(shè)計參數(shù)情況表序 號名稱性質(zhì)灌溉面 積（萬 畝）灌溉模數(shù)（m3/s/ 萬 畝）設(shè)計流 量（m3/s）設(shè)計凈揚程（m）設(shè)計水位（m）進水水 位出水水 位1佟莊家站新建工程地質(zhì)本次借用附近朱嶺支渠地質(zhì)資料可知， 在勘探孔揭露深度范圍內(nèi)，根據(jù)時代、成 因及物理力學(xué)性質(zhì)，該場地內(nèi)巖土層可分為 3層，茲自上而下分述如下：

4、素填土（Q4Ml） :土黃色，松散，稍濕，為人工堤身填土，土質(zhì)以粉質(zhì)粘土為主， 含植物根莖，堆積時間超過十年。粉質(zhì)粘土（ Q4al）:灰黃色，硬塑，稍有光澤，局部夾有粉土，中等干強度，中 等韌性，土質(zhì)不均勻，分布較穩(wěn)定。含砂姜粉質(zhì)粘土（ Q3al）:灰黃色，硬塑堅硬，稍有光澤，中等干強度，中 等韌性，可見較多姜結(jié)石，中壓縮性，土質(zhì)不均勻，分布較穩(wěn)定。泵室底板高程 為，以第層含砂姜粉質(zhì)粘土作為基礎(chǔ)持力層， 基礎(chǔ)承載力特征值為fak=270kpa 表5-27土層承載力允許值成果表土層號土層描述容許承載力fao （Kpa）01素填土02粉質(zhì)粘土25003含砂姜粉質(zhì)粘土270（三）機泵選型1、揚程計算

5、：設(shè)計凈揚程：H設(shè)=出水池設(shè)計水位-進水池設(shè)計水位=最高凈揚程：H最高二出水池最高水位-進水池最低水位=最低凈揚程：H最低=出水池最低水位-進水池最高水位=2、水泵選型根據(jù)該站的要求，設(shè)計凈揚程 H凈=，估計水力損失為凈揚程的10%,則設(shè)計總 揚程H總=X =,最高總揚程 H校核二。按此揚程查水泵選型樣本，擬選用 2臺 350HQ-40潛水混流泵，轉(zhuǎn)速為1450r/min,葉片安裝角度+40,電機功率為45kW, 單臺泵流量為3 /s,水泵工作性能參數(shù)如下表5-28。圖5-9水泵性能曲線圖表 5-28水泵工作性能參數(shù)表350Hg0性送事期*（四）水泵工況點校核 1、管路損失揚程計算 管路阻力參

6、數(shù)：_ . _ 4S局 0.0827 局 /d喇叭口 0.20, 90°彎頭 =。E2 E 局= S 局=m5則 h 局=Sm Q2=沿程損失計算：水泵出口接管路后直接接入灌溉管道，灌溉管理損失揚程已計入低壓管道灌溉計 算，故此處沿程損失僅計算泵管。h程=h損=h矛g+h局=2、揚程校核設(shè)計工況點水泵揚程：H H凈h損查水泵樣本，此時的揚程處于水泵的高效區(qū)，Q =s, “二%,選用該泵型滿足設(shè)計要求。（五）工程設(shè)計1、總體布置佟莊泵站位于佟莊排澇溝邊，為堤身式布置，正向進水，正向出水，為開敞式，出口接低壓管道灌溉主管路。泵站采用一體化智能泵站，泵房尺寸為XX2問，采用集成式WPC環(huán)保

7、材料。該站選用2臺350HQ-40潛水混流泵，轉(zhuǎn)速為1450r/min ,葉片安裝角度+4°,電 機功率為45kW02泵站進出水建筑物及管路設(shè)計由于本泵站水源主要為佟莊排澇溝回歸水，故進水池沿排澇溝一側(cè)開挖，池底高程為，低于溝底高程，便于水流匯集；進水池凈寬為，長；出水部分直接接入低 壓管道灌溉主管路。(六)電氣設(shè)計說明因泵站裝機容量較小，因此采用低壓側(cè)計量。詳述如下：1、接入電力系統(tǒng)方式佟莊泵站設(shè)有2臺350HQ-40混流潛水泵，單機功率為45kW,電機電壓等級為。本次電氣設(shè)計用電采用附近現(xiàn)狀 10kV供電線路供電，設(shè)計范圍為10kV終端桿以 下的內(nèi)容，包括泵站內(nèi)電動機控制、保護、

8、動力、照明等內(nèi)容。2、電氣主接線本工程采用1臺主變，電源側(cè)采用單母線接線，電動機低壓母線采用單母線分段接線，主變壓器的高壓側(cè)安裝跌落式熔斷器，低壓側(cè)安裝斷路器?？紤]到安全因素，采用干式變壓器。3、主變?nèi)萘窟x擇。初選1臺SII-MfOkVA-IO/由浸式變壓器，Ud%=,變比為10/。計量方式采用高 供低計方式。電動機功率為55kW,啟動電流為倍的額定電流，根據(jù)電機樣本，查得電動機的電氣參數(shù)如下表5-30所示：表5-30電動機參數(shù)表Scn Pe二e cos電動機型號數(shù)量(臺)額定電流(A)額定功率(kW)效率(%)功率 因數(shù)總裝機容量(kVA)Y315S-811145592電動機總裝機容量計算公

9、式如下:電動機總裝機有功功率P-n PeSc ee根據(jù)上述計算結(jié)果在選擇合適的變壓器時，同時要考慮到變壓器自身的損耗，根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)程及設(shè)計手冊，將計算過程列表如下表5-31所示：表5-31全泵站負荷統(tǒng)計負荷名稱平均功率因數(shù)計算負荷有功功率無功功率視在功率主電動機計算負荷主變低壓側(cè)負荷主變損耗無功補償泵站總計算負荷根據(jù)變壓器樣本，選擇型號為 需求，該型號變壓器阻抗電壓 量方式，因為總裝機容量小于 4、電動機啟動方式的確定S11-M-80kVA-10/tt浸式變壓器能夠滿足泵站用電Ud%=,選用連接，變比為10/。本站采用低壓計 100kVA,根據(jù)相關(guān)規(guī)定無需進行無功補償。根據(jù)已確定的設(shè)備配置和

10、接線方案，按一臺80kVA的變壓器拖動一臺電動機運行時的最不利的條件進行計算，母線啟動壓降為:Uqm 100 (Kiq Sed Sfh) Sdm= 100X( X1X/55 /(100 X 100/ =%由于采用低壓異步電機，電機采用直接啟動方式啟動電流很大， 對電網(wǎng)的沖擊非 常大，根據(jù)上述母線壓降計算，母線壓降為 ,大于容許的15%。因此電機無法 直接啟動，為此電機配套軟啟動裝置以滿足啟動要求。5、控制、保護與測量電動機額定電流為114A,電壓等級，則變壓器高、低壓側(cè)總額定電流為：“ N Ie=114A, U 低 IeI 高二。U高根據(jù)控制柜內(nèi)電氣設(shè)備元件的外形尺寸，低壓控制柜型號選用固定式

11、GGD標準柜。泵站機組運行采用手動控制方式，直接在開關(guān)柜上進行操作?？刂乒駜?nèi)裝設(shè)軟起動裝置，確保電機順利起動。軟起動裝置配有缺相、短路、過 載保護等裝置。電氣測量根據(jù)電測量儀表裝置技術(shù)規(guī)程 要求設(shè)置，測量表計選用數(shù)字顯示儀 表。6、過電壓保護及接地接地網(wǎng)由自然接地體組成，自然接地體由泵站站身內(nèi)鋼筋、出水池底板、梁內(nèi)鋼 筋及其它金屬構(gòu)件組成。同時泵站主廠房屋面四周裝設(shè)避雷網(wǎng)，中間形成網(wǎng)格， 利用建筑物柱內(nèi)的主筋引下與泵站底板下的接地網(wǎng)相連，形成整個防雷接地系 統(tǒng)，整個接地網(wǎng)接地電阻不大于4歐姆。泵站內(nèi)所有電氣設(shè)備的外殼均須與接地 網(wǎng)可靠焊接。7、電工試驗設(shè)備泵站配置必要的電氣試驗設(shè)備供平常使用，

12、 而每年的電氣預(yù)防性試驗，可委托有 電氣試驗資質(zhì)的單位進行完成。8、消防設(shè)施站房內(nèi)設(shè)置1套手提式干粉滅火器，在電纜溝設(shè)防火分隔物，進出廠房的電纜通 道用防火包封堵，以隔絕火源。9、電氣設(shè)備布置變壓器采用室外桿式安裝方式，做法應(yīng)滿足35kV及以下客戶端變電所建設(shè)標 準。低壓開關(guān)柜布置在站房內(nèi)，布置方式應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。二、吳莊泵站(一)建設(shè)概況及緣由吳莊項目區(qū)位于新沂河南側(cè)，該區(qū)地形地勢起伏較大，地面高程在之間，現(xiàn)有 耕地1176畝，地處灌區(qū)末稍，灌溉水源緊缺，用水集中時，區(qū)內(nèi)部分水稻田要等 其他區(qū)域水稻栽插完成，才有水過來，但水位較低，農(nóng)民采用小機小泵自提灌溉 各家各戶農(nóng)田?，F(xiàn)規(guī)劃新建吳莊泵

13、站，提水灌溉農(nóng)田，泵站下采用低壓管道灌溉區(qū)內(nèi)農(nóng)田。因此規(guī)劃新建吳莊泵站，利用吳莊排澇溝回歸水，經(jīng)泵站提灌后進入管道再入各 級田間渠道灌溉區(qū)內(nèi)農(nóng)田。（二）設(shè)計資料設(shè)計標準及設(shè)計依據(jù)根據(jù)江蘇省水利廳蘇水農(nóng)201232號關(guān)于印發(fā)江蘇省小型灌溉泵站建設(shè)標準 （試行）的通知查得小型提水泵站的設(shè)計灌水率為m3/（s -萬畝），根據(jù)該區(qū)實際情況以及區(qū)內(nèi)灌溉經(jīng)驗，取設(shè)計灌溉模數(shù)q灌=（s 萬畝）。2、設(shè)計依據(jù)根據(jù)泵站設(shè)計規(guī)范（GB 50265-2010、灌溉與排水渠系建筑物設(shè)計規(guī)范 （SL482-2011等進行本次設(shè)計。3、建筑物級別：根據(jù)水利水電工程等級劃分與洪水標準，佟莊泵站級別為5級，建筑物使用 年限為

14、30年。4、地震設(shè)防列度：按中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB 18306-2015中的中國地震動反應(yīng)譜特征周 期區(qū)劃圖（江蘇部分）和中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖 （江蘇部分）可知， 基本地震設(shè)計烈度8度，地震峰值加速度。5、設(shè)計水位：根據(jù)節(jié)侍嶺吳莊低壓灌溉管道工程設(shè)計中水位推算成果，選取最不利管線，以此推出的水位作為泵站出水設(shè)計水位，計算泵站揚程。以排澇溝在灌溉期的低水位 作為泵站進水池設(shè)計水位，泵站 進、出水水位組合 如下： 管道進口水位：。進水池：最高水位，設(shè)計水位，最低水位。設(shè)計流量根據(jù)節(jié)確定該站設(shè)計流量：Q=&泵站工程設(shè)計參數(shù)情況具體見表 5-26。表5-26泵站工程設(shè)計參數(shù)情況表序

15、號名稱性質(zhì)灌溉面 積（萬 畝）灌溉模數(shù)（m3/s/ 萬畝）設(shè)計流 量（m 3/s）設(shè)計凈揚程（m）設(shè)計水位（m）進水水 位出水水 位1吳莊家站新建工程地質(zhì)本次借用附近朱嶺支渠地質(zhì)資料可知， 在勘探孔揭露深度范圍內(nèi)，根據(jù)時代、成因及物理力學(xué)性質(zhì)，該場地內(nèi)巖土層可分為 3層，茲自上而下分述如下：素填土（Q4Ml） :土黃色，松散，稍濕，為人工堤身填土，土質(zhì)以粉質(zhì)粘土為主， 含植物根莖，堆積時間超過十年。粉質(zhì)粘土（ Q4al）:灰黃色，硬塑，稍有光澤，局部夾有粉土，中等干強度，中 等韌性，土質(zhì)不均勻，分布較穩(wěn)定。含砂姜粉質(zhì)粘土（ Q3al）:灰黃色，硬塑堅硬，稍有光澤，中等干強度，中 等韌性，可見較

16、多姜結(jié)石，中壓縮性，土質(zhì)不均勻，分布較穩(wěn)定。泵室底板高程 為，以第層含砂姜粉質(zhì)粘土作為基礎(chǔ)持力層， 基礎(chǔ)承載力特征值為fak=270kpa土層號土層描述容許承載力fao (Kpa)01素填土02粉質(zhì)粘土25003含砂姜粉質(zhì)粘土270土層承載力允許值成果表表 5-27(三)機泵選型1、揚程計算：設(shè)計凈揚程：H設(shè)=出水池設(shè)計水位-進水池設(shè)計水位=最高凈揚程：H最高二出水池最高水位-進水池最低水位=最低凈揚程：H最低=出水池最低水位-進水池最高水位=2、水泵選型圖5-9水泵性能曲線圖表 5-28水泵工作性能參數(shù)表根據(jù)該站的要求，設(shè)計凈揚程 H凈=，估計水力損失為凈揚程的10%,則設(shè)計總 揚程H,h、

17、= X =。按此揚程查水泵選型樣本，擬選用 1臺350HQ-40潛水混流泵， 轉(zhuǎn)速為1450r/min,葉片安裝角度0°,電機功率為37kW,單臺泵流量為3 /s,水 泵工作性能參數(shù)如下表5-28。35GHQYtJ性跪事敗泰-I刖IVrir*0"才1M1普，如一ME4卬加用上nt2a皿加）HER/卜X1431M3rH2 5如I 513rTilET? &力曲9I邛977ZtT4iciKTT5t|r&a2«11 r145tWTII53I.?1E_級eIC MUEQIMM 如 加14 «，-1 +50、1（四）水泵工況點校核 1、管路損失揚程計

18、算 管路阻力參數(shù)：_ . _ 4S局 0.0827 局 /d喇叭口 0.20, 90°彎頭 =2局= S局=m5則 h 局=Sm Q2=沿程損失計算：水泵出口接管路后直接接入灌溉管道，灌溉管理損失揚程已計入低壓管道灌溉計 算，故此處沿程損失僅計算泵管。h程=h損=h矛g+h局=2、揚程校核設(shè)計工況點水泵揚程：H H凈h損查水泵樣本，此時的揚程處于水泵的高效區(qū)，Q =s, “二%,選用該泵型滿足設(shè)計要求。（五）工程設(shè)計1、總體布置吳莊泵站位于吳莊排澇溝邊，為堤身式布置，正向進水，正向出水，為開敞式，出口接低壓管道灌溉主管路。泵房尺寸為X,采用普通鋼筋碎結(jié)構(gòu)。該站選用1臺350HQ-40

19、潛水混流泵，轉(zhuǎn)速為1450r/min,葉片安裝角度0°,電 機功率為37kW02泵站進出水建筑物及管路設(shè)計由于本泵站水源主要為吳莊排澇溝回歸水，故進水池沿排澇溝一側(cè)開挖，池底高程為，低于溝底高程，便于水流匯集；進水池凈寬為，長；出水部分直接接入低 壓管道灌溉主管路。（六）電氣設(shè)計說明因泵站裝機容量較小，因此采用低壓側(cè)計量。詳述如下：1、接入電力系統(tǒng)方式吳莊泵站設(shè)有1臺350HQ-40混流潛水泵，單機功率為37kW,電機電壓等級為。本次電氣設(shè)計用電采用附近現(xiàn)狀 10kV供電線路供電，設(shè)計范圍為10kV終端桿以 下的內(nèi)容，包括泵站內(nèi)電動機控制、保護、動力、照明等內(nèi)容。2、電氣主接線本工程

20、采用1臺主變，電源側(cè)采用單母線接線，電動機低壓母線采用單母線分段接線，主變壓器的高壓側(cè)安裝跌落式熔斷器，低壓側(cè)安裝斷路器。考慮到安全因素，采用干式變壓器。3、主變?nèi)萘窟x擇。初選1臺SII-MfOkVA-IO/由浸式變壓器，Ud%二,，變比為10/。計量方式采用高 供低計方式。電動機功率為55kW,啟動電流為倍的額定電流，根據(jù)電機樣本，查得電動機的電氣參數(shù)如下表5-30所示：表5-30電動機參數(shù)表Scn Pe_e cos電動機型號數(shù)量(臺)額定電流(A)額定功率(kW)效率(%)功率 因數(shù)總裝機容量(kVA)Y315S-811145592電動機總裝機容量計算公式如下:電動機總裝機有功功率P_oS

21、cnPe 二根據(jù)上述計算結(jié)果在選擇合適的變壓器時，同時要考慮到變壓器自身的損耗，根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)程及設(shè)計手冊，將計算過程列表如下表5-31所示：負荷名稱平均功率因數(shù)計算負荷有功功率無功功率視在功率主電動機計算負荷主變低壓側(cè)負荷主變損耗無功補償泵站總計算負荷全泵站負荷統(tǒng)計表 5-31根據(jù)變壓器樣本，選擇型號為 需求，該型號變壓器阻抗電壓 量方式，因為總裝機容量小于 4、電動機啟動方式的確定S11-M-80kVA-10/tt浸式變壓器能夠滿足泵站用電Ud%二 ,選用連接，變比為10/。本站采用低壓計 100kVA,根據(jù)相關(guān)規(guī)定無需進行無功補償。根據(jù)已確定的設(shè)備配置和接線方案，按一臺80kVA的變壓器拖動一臺電動機運行 時的最不利的條件進行計算，母線啟動壓降為：Uqm 10