《水泵及水泵站》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、水 泵 及 水 泵 站課 程 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 書 （適用于農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)、水利水電工程專業(yè)）目 錄第一章 設(shè)計(jì)目的和基本要求11.1課程設(shè)計(jì)目的11.2課程設(shè)計(jì)基本要求1第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及安排12.1設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容12.2設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排1第三章 設(shè)計(jì)成果及內(nèi)容要求13.1課程設(shè)計(jì)應(yīng)提交的成果13.2設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括的內(nèi)容2第四章 灌溉泵站課程設(shè)計(jì)資料24.1基本情況24.2地質(zhì)及水文地質(zhì)24.3氣象34.4水源34.5出水池水位34.6電源34.7建材34.8每天開機(jī)小時(shí)數(shù)3第五章 灌溉泵站課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)35.1泵站樞紐總體布置35.2泵站設(shè)計(jì)流量計(jì)算45.3泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程擬定45.4機(jī)組選型5

2、5.5管徑、管材及閥件選擇55.6輔助設(shè)備選擇55.7水泵工作點(diǎn)及安裝高程確定55.8泵房結(jié)構(gòu)型式確定65.9泵房內(nèi)部布置和尺寸擬定65.10泵房整體穩(wěn)定分析65.11泵站進(jìn)出水建筑物設(shè)計(jì)6參 考 文 獻(xiàn)7第一章 設(shè)計(jì)目的和基本要求1.1課程設(shè)計(jì)目的（1）加深對課程基本概念、理論、方法及課程結(jié)構(gòu)體系的理解和融會貫通，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)課程知識解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。（2）了解和掌握泵站工程設(shè)計(jì)的基本環(huán)節(jié)、內(nèi)容、方法、步驟和要求，受到工程設(shè)計(jì)方法的初步訓(xùn)練和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。（3）實(shí)現(xiàn)對運(yùn)算、繪圖、查閱資料和手冊、使用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等基本技能的訓(xùn)練和求真務(wù)實(shí)科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。1.2課程設(shè)計(jì)

3、基本要求（1）能充分理解和正確應(yīng)用課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中提供的基本資料和數(shù)據(jù)，能對其做進(jìn)一步的加工和處理，得到設(shè)計(jì)所需的基本依據(jù)。（2）能按設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容全面完成各項(xiàng)計(jì)算、分析、論述、設(shè)計(jì)方案、圖表顯示、結(jié)論報(bào)告等。（3）設(shè)計(jì)的依據(jù)充分、數(shù)據(jù)可靠、方法正確、方案合理、分析得力、結(jié)論明確。（4）設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)范、工整、基本內(nèi)容表述清楚、層次分明。（5）設(shè)計(jì)圖紙符合制圖標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)成果表達(dá)齊全、正確。（6）倡導(dǎo)和鼓勵用計(jì)算機(jī)打印報(bào)告和繪制圖紙。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及安排2.1設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容本課程設(shè)計(jì)以中小型灌溉泵站的初步設(shè)計(jì)為題材，進(jìn)行泵站設(shè)計(jì)參數(shù)的確定、水泵機(jī)組選型配套、泵站建筑物設(shè)計(jì)等內(nèi)容。2.2設(shè)計(jì)工作進(jìn)度

4、安排（1）資料分析，方案擬定。 （1天）（2）設(shè)計(jì)報(bào)告所涉及內(nèi)容的計(jì)算、分析、論證、確定和相關(guān)圖表草擬。 （3天）（3）泵房平、剖面圖的繪制。 （2天）（4）泵站總體布置圖的繪制。 （1天）（5）設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫。 （3天）第三章 設(shè)計(jì)成果及內(nèi)容要求3.1課程設(shè)計(jì)應(yīng)提交的成果（1）泵房平面圖、剖視圖各一張。（2）泵站建筑物總體布置圖一張。（3）設(shè)計(jì)報(bào)告一份。3.2設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括的內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)任務(wù)和目的。（2）設(shè)計(jì)所依據(jù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。（3）設(shè)計(jì)基本資料。（4）站址選擇及建筑物總體布置方案。（5）泵站設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的確定。（6）水泵選型方案及類型和臺數(shù)的確定。（7）動力機(jī)及主要輔助設(shè)備的選配。

5、（8）進(jìn)、出水管的材料、數(shù)目、管徑、布置及支承方式。（9）水泵工作點(diǎn)及安裝高程的確定。（10）機(jī)電設(shè)備布置方案及泵房結(jié)構(gòu)類型和尺寸的確定。（11）進(jìn)、出水建筑物的形式和尺寸的確定。（12）上述內(nèi)容中必要的附圖、附表及計(jì)算公式（圖、表、公式均分章編號）。第四章 灌溉泵站課程設(shè)計(jì)資料4.1基本情況（1）本區(qū)地勢較高，歷年旱情比較嚴(yán)重，糧食產(chǎn)量低。根據(jù)規(guī)劃，擬從附近湖中提水灌溉該區(qū)的4630 hm2農(nóng)田，使之達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的。（2）機(jī)電提水灌區(qū)內(nèi)主要作物有小麥、玉米、谷子和棉花等。灌區(qū)缺少灌溉制度，現(xiàn)參考附近老灌區(qū)的灌水經(jīng)驗(yàn)，制定出本灌區(qū)灌溉保證率為75%的灌溉制度。其設(shè)計(jì)毛灌水率如表4-1所列

6、。表4-1 設(shè)計(jì)年內(nèi)毛灌水率灌水時(shí)間（日/月）1/315/416/410/611/630/71/930/915/1110/12灌水率l/(s·hm2)0.410.330.250.340.43 （3）1/500的站址地形圖。4.2地質(zhì)及水文地質(zhì)（1）根據(jù)可能選擇的站址，布置了6個(gè)鉆孔。由地質(zhì)柱狀圖（從略）明顯地看出，3m以內(nèi)表土主要是粘壤土，經(jīng)土工試驗(yàn)，得到的有關(guān)物理指標(biāo)為粘壤土的內(nèi)摩擦角為=35°，承載力為200kN/m2。（2）站址附近的地下水位多年平均在307.2m左右（系黃海高程）。4.3氣象（1）夏季多年平均旬最高氣溫為34，春、冬季干旱少雨，年平均降雨量為524m

7、m，降雨年內(nèi)分配極不均勻，每年7、8、9月的降雨量占全年降雨量的80%以上。（2）年平均無霜期為200天左右，多年平均最低氣溫為-8，最大凍土深度為0.44m。（3）平均年地面溫度為15，平均年日照時(shí)數(shù)為2600.4 h；累積年平均輻射總量為527.41 kJ/cm，平均日照百分率為59%。（4）熱量和積溫都比較豐富，能滿足一年兩熟作物生長的需要。4.4水源（1）灌區(qū)西北有一湖泊，是規(guī)劃灌區(qū)的水源，其水量充沛。灌溉保證率為75%時(shí)的湖泊月平均水位如表4-2所示。表4-2 湖泊月平均水位（保證率75%）月份123456789101112水位（m）308.9308.9309.2309.3309.5

8、309.7311.0311.5312.0309.8309.8308.9（2）灌溉保證率為90%時(shí)，灌溉期間旬平均最低水位為309.2m。（3）5年一遇的旬平均最高水位為311.5m。（4）夏季多年旬平均最高水溫為23。4.5出水池水位根據(jù)規(guī)劃，為保證提水后自流灌溉，出水池水位應(yīng)不低于327.5m。4.6電源站址附近有10 kV高壓電力線通過，已經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)，可供泵站使用。4.7建材該地區(qū)勞動力充足，交通方便，除水泥、鋼材以及泵站建設(shè)中所需的特殊材料外，當(dāng)?shù)乜商峁┐u、瓦、石、砂、木材等建筑用材。4.8每天開機(jī)小時(shí)數(shù)根據(jù)泵站運(yùn)行管理規(guī)劃和機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行特性，每天按20 h運(yùn)行設(shè)計(jì)。第五章 灌溉泵

9、站課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)5.1泵站樞紐總體布置（1）在已給地形圖上選擇站址，布置泵站樞紐建筑物，同時(shí)根據(jù)地形圖繪出泵站所在位置的縱剖面圖。（2）一般來說正向進(jìn)水、正向出水水流條件好，泵站應(yīng)靠近出水池；壓力管道盡量垂直等高線，以縮短管道長度。（3）進(jìn)、出水池要建在挖方地帶，且與輸水干渠平順連接。（4）建筑物布置按照經(jīng)濟(jì)、合理的原則，節(jié)省投資、保證安全、減少水力損失和運(yùn)行費(fèi)。5.2泵站設(shè)計(jì)流量計(jì)算5.2.1灌水率圖修正為了便于選擇同型號水泵，按以下原則將灌水率圖修正成等階梯形狀。（1）灌水日期的移動或灌水時(shí)間的變動，不應(yīng)影響作物的正常需水（變動天數(shù)不超過23天）。（2）各次灌水的灌水率數(shù)值不應(yīng)相差太大（最小

10、灌水率不應(yīng)小于最大值的40%），以使渠道流量比較平穩(wěn)，泵站機(jī)組利用率較高。（3）修正后的灌水率應(yīng)適應(yīng)我國目前的管理水平，對旱作灌區(qū)，一般的灌水率在0.300.50 l/(s·hm2)之間。5.2.2機(jī)灌灌水率圖繪制按每天開機(jī)小時(shí)數(shù)，將修正后的毛灌水率換算成機(jī)灌灌水率, 繪制機(jī)灌灌水率圖。公式為 （5-1）式中: 為修正后的設(shè)計(jì)毛灌水率，l/(s·hm2)；為機(jī)組每天開機(jī)的小時(shí)數(shù)，h。5.2.3泵站設(shè)計(jì)流量計(jì)算取灌水率圖中最大的灌水率計(jì)算泵站的設(shè)計(jì)流量，其計(jì)算公式為 （5-2）式中：qmax機(jī)為修正后的最大機(jī)灌灌水率，l/(s·hm2)；為泵站設(shè)計(jì)灌溉面積，hm2。

11、5.3泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程擬定5.3.1平均凈揚(yáng)程計(jì)算公式為 （5-3）式中：為相應(yīng)時(shí)段時(shí)的出水池水位與進(jìn)水池水位之差，m；為相應(yīng)時(shí)段時(shí)的泵站供水流量，m3/s；為不同灌溉時(shí)段的工作天數(shù)，d。5.3.2泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程擬定公式為 （5-4）式中: 為管路沿程和局部水頭損失，m；為估計(jì)的管路水頭損失占平均凈揚(yáng)程的百分比，其值可按表5-1估計(jì)。 表5-1 k值估算表 水泵規(guī)格水泵出口直徑（mm）<200250350>350<100.30.50.20.40.10.2510300.20.40.150.300.050.15>300.10.30.10.20.030.10注：揚(yáng)程低或直徑小者用大

12、值，反之用小者。5.4機(jī)組選型5.4.1水泵選型的原則（1）在設(shè)計(jì)揚(yáng)程下，能滿足設(shè)計(jì)流量的要求。（2）當(dāng)凈揚(yáng)程變化時(shí)，水泵能在高效區(qū)內(nèi)工作。（3）在能夠適應(yīng)灌溉流量變化的前提下，盡量選用較大的水泵，以減少臺數(shù)，節(jié)省基建及維修費(fèi)用，另外大泵的效率較高。（4）在一個(gè)泵站中，盡可能選用同型號的水泵。（5）如進(jìn)水池的水位變化幅度較小時(shí)，優(yōu)先選用臥式機(jī)組。（6）在滿足流量和揚(yáng)程的前提下，盡量選用吸水性能好的水泵。5.4.2水泵選型步驟（1）依據(jù)泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程，查“水泵性能綜合型譜圖”，初選出滿足設(shè)計(jì)揚(yáng)程的幾種水泵。（2）根據(jù)泵站的設(shè)計(jì)流量和等階梯灌水率圖，將其與初選水泵的高效區(qū)流量范圍進(jìn)行比較，擬定各初

13、選水泵的臺數(shù)。通常泵站以選35臺水泵為宜。（3）再查“泵類產(chǎn)品樣本”或“水泵廠家產(chǎn)品說明書”中的水泵性能曲線及性能表，進(jìn)行初選水泵的性能和結(jié)構(gòu)比較，按照供貨的可能性選擇適宜的泵型及臺數(shù)，做為進(jìn)一步方案比較的依據(jù)。5.4.3動力機(jī)選型應(yīng)優(yōu)先考慮選配新型節(jié)能電動機(jī)，單機(jī)功率較小時(shí)選配低壓電機(jī)，單機(jī)功率較大時(shí)選配高壓電機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)速與水泵匹配，采用直接傳動。5.5管徑、管材及閥件選擇內(nèi)容從略。5.6輔助設(shè)備選擇根據(jù)水泵機(jī)組選擇相應(yīng)的充水、供水、排水、起重等設(shè)備。5.7水泵工作點(diǎn)及安裝高程確定（1）根據(jù)實(shí)際管路情況計(jì)算管路綜合阻力參數(shù)。（2）用圖解法分別求得在H設(shè)計(jì)、Hmax、Hmin情況下，相應(yīng)的Q設(shè)

14、計(jì)、Qmax、Qmin和設(shè)計(jì)、max、min值，判斷水泵在不同工況下能否滿足灌溉流量的要求，水泵運(yùn)行是否處于高效率區(qū)內(nèi)，且不發(fā)生功率超載現(xiàn)象（短期超載不大于5%）。（3）若水泵有并聯(lián)安裝時(shí)，要根據(jù)運(yùn)行情況，校核水泵單臺工作及并聯(lián)工作時(shí)的工作狀況。（4）水泵安裝高程應(yīng)以進(jìn)水池設(shè)計(jì)最低水位推求，以保證灌溉期間水泵均不發(fā)生汽蝕。5.8泵房結(jié)構(gòu)型式確定根據(jù)所選機(jī)組的類型、進(jìn)水池水位及其變幅、站址處地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，通過方案比較，選擇并確定適宜的泵房結(jié)構(gòu)型式。5.9泵房內(nèi)部布置和尺寸擬定泵房內(nèi)部布置和各部分尺寸的擬定，應(yīng)滿足機(jī)組安裝、運(yùn)行、檢修之要求，滿足通風(fēng)、采光和電氣設(shè)備、輔助設(shè)備布置的要求，同時(shí)應(yīng)滿足建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范。5.10泵房整體穩(wěn)定分析根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)型式及尺寸，確定應(yīng)計(jì)算的內(nèi)容及其穩(wěn)定校核。5.11泵站進(jìn)出水建筑物設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)進(jìn)、出水建筑物，布置進(jìn)、出水管路（包括管路附件）及支墩、鎮(zhèn)墩。 參 考 文 獻(xiàn)1把多鐸、馬太玲主編，水泵及水泵站M，北京：中國水利水電出版社，20042王濤主編，水泵及水泵站習(xí)題實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M，北京：水利電力出版社，19953欒鴻儒主編，水泵及水泵站M，北京：水利電力出版社，19934劉竹溪、劉景植主編，水泵及