水泵課程設(shè)計

建工系水利水電工程專業(yè)目錄1基本資料——————————————————————31.1建站目的—————————————————————31.2工程位置—————————————————————31.3水位、土質(zhì)狀況及其他————————————————32設(shè)計成果要求————————————————————33泵站工體樞紐布置——————————————————33.1泵站樞紐布置———————————————————33.2進出水方式選擇——————————————————34確定設(shè)計流量————————————————————45確定設(shè)計揚程————————————————————45.1進水池水位推求——————————————————45.2沖淤校核————————————————————45.3引渠底高程————————————————————55.4進水池水位————————————————————55.5出水池水位————————————————————55.6設(shè)計揚程確定———————————————————56水泵選型與設(shè)備配套—————————————————56.1水泵選型—————————————————————66.2動力機配套————————————————————67管路配套——————————————————————67.1吸水管路設(shè)計———————————————————67.2水泵安裝高程確定—————————————————67.3起重設(shè)備選配———————————————————77.4泵房初步設(shè)計——————————————————87.5內(nèi)部設(shè)備布置———————————————————88進水建筑物設(shè)計———————————————————138.1進水池——————————————————————138.2前池———————————————————————14-1-9出水建筑物設(shè)計———————————————————149.1出水池——————————————————————149.2出水池尺寸確定———————————————————149.3出水池平面尺寸———————————————————159.4輸水干渠斷面設(shè)計——————————————————159.5連接端設(shè)計—————————————————————16附：泵房規(guī)劃圖————————————————————17-2-基本資料1.1建站目的豐鋒農(nóng)場內(nèi)有一塊19000畝崗田，多年來因缺水灌溉而減產(chǎn)。規(guī)劃決定利用場內(nèi)水源高家淀，興建一座灌溉泵站提水上崗，同時進行土地平整和科學(xué)種田，全部崗田即可建成豐產(chǎn)田。1.2工程位置本工程經(jīng)勘測確定位于崗田東側(cè)坡腳處靠近莘莊鎮(zhèn)北邊，該處地形如圖所示。計劃用明渠引水至坡腳出，在崗地適當(dāng)位置建出水池，以控制全部崗地灌溉。1.3水位、土質(zhì)狀況及其他本區(qū)種植冬小麥，兼重棉花等經(jīng)濟作物。灌溉用水率為每萬畝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，水質(zhì)優(yōu)良，正常水位217.3m，最高水位217.7m，最低水位216.7m。土為粘壤土，干容重12.74～16.66kN/m3,濕容重17.64kN/m3,凝聚力19.6kN/m3,土壤內(nèi)摩擦角25°，地基允許承載力[P]=215.6kN/m2。回填土凝聚力不計，內(nèi)摩擦角20°。灌溉季節(jié)最高氣溫37℃，最高水溫25℃。冬季最低氣溫-8℃，凍土層厚度0.3m。高家淀底高程190.0m，淀邊有南北向公路經(jīng)過，路旁有10kV電源線。場內(nèi)自產(chǎn)石料、黃砂等建筑材料可供使用。水泵及電動機，根據(jù)需要從參數(shù)資料中選擇。設(shè)計成果要求2.1 設(shè)計說明書一份（包括計算），要求書面整潔、文理通順、論證合理、層次分明、計算無誤。2.2 設(shè)計圖紙兩張：要求布置合理、圖面整潔、按繪圖規(guī)定制圖。泵站樞紐布置圖（在站址地形圖上繪出），泵站平面圖 、剖面圖。泵站工體樞紐布置3.1泵站樞紐布置從提供的資料中可知：高家淀正常水位為217.3m，灌溉干渠首控制最低水位為242.08m，其水位差為24.78m，屬高揚程范圍，適宜選用離心泵，并初步采用分基型泵房。站址范圍內(nèi)土質(zhì)為粘壤土，地基承載力較大。泵房位置主要考慮進出水條件和土方開挖量及當(dāng)?shù)匾延薪ㄖ餇顩r等因素。經(jīng)方案比較，泵房擬定位于高家淀南側(cè)距水流一定的距離內(nèi)。3.2進出水方式選擇根據(jù)站址地形、地質(zhì)、水源、水位、水位變化、泄水區(qū)水位、最優(yōu)選擇，本泵站采用正向進水，正向出水，站閘合建式的集中布置形式。-3-5951北9150000252112200高2222家淀2254確定設(shè)計流量 Q=AqA—灌區(qū)灌溉面積、萬畝、本設(shè)計為 1.9萬畝；3 3Q—灌溉用水率， m/[(s·萬畝)]，本設(shè)計為 0.85[m/(s·萬畝)]。3則Q=1.9 0.85=1.615m/s。確定設(shè)計揚程5.1進水池水位推求引渠斷面設(shè)計：按明渠均勻流方法計算。取邊坡系數(shù)m=1.5,糙率n=0.025,底坡i=1/6000,用試算法確定水深h與底寬b。設(shè)h=1.1m，b=2.1m，計算通過流量Q。過水?dāng)嗝娣eW=（b+mh）h=(2.1+1.5 1.1) 1.1=4.125m2。濕周X=b+2h1m2=2.1+21.111.52=6.07m。水力半徑R=W4.125。X6.07謝才系數(shù)C=11/611/61。引渠斷面示意圖0.68=37.52R=m/sn0.025流量Q=WCRi=4.12537.50.68133=1.65m/s>1.615m/s,符合要求。60005.2沖淤校核-4-實際流速 V實=Q=1.65=0.4m/s。4.125不沖流速V不沖=KQ0.1式中K——不沖流速系數(shù)，粘壤土取0.62；Q——引渠設(shè)計流量，為1.65m3/s。.則V不沖=0.621.650.1=0.65m/s6>0.4m/s,符合要求。，5.3引渠底高程則渠首底高程216.7—1.1—0.05=215.55,渠末底高程215.55—1101，渠首進口水面降落估算為5cm.6000=215.535.4進水池水位特征水位淀中水位(m)引渠水面坡降(m)攔污柵損失(m)進水池水位(m)最高217.7217.58正常217.3110×1/6000=0.020.05217.18最低216.7216.585.5出水池水位0.1m，則出水池出水池與灌溉干渠用過渡段連接，過渡段水頭損失估算為水位為控制水位 242.38+0.1=242.48m;最低水位 242.08+0.1=242.18m;5.6設(shè)計揚程確定H=H凈+h損H凈=243—217.3+0.07=25.77m；H損=0.2H凈則H=25.771.2=30.92m。水泵選型與設(shè)備配套6.1水泵選型根據(jù)水泵選型原則按下列順序進行。6.1.1確定泵型方案依據(jù)泵站設(shè)計揚程30.92m，查水泵資料中的水泵性能表得14Sh—19泵型符合要求6.1.2確定各方案臺數(shù)用關(guān)系式i=Q站/Q泵確定兩種泵型所需臺數(shù)。14Sh—19型泵i=1.615/0.27=5.96臺，取7臺經(jīng)過綜合比較，本機組重量輕，便于維護和檢修，流量的變化適應(yīng)性也較強，因此.本設(shè)計決定選用7臺14Sh—19型泵這一方案。-5-泵型方案性能表流量總揚程轉(zhuǎn)速功率泵效率葉輪直泵重允許吸徑量泵上真空型高度號米3/時升/秒（轉(zhuǎn)/分）電動機（%）（毫（千（米）軸功率（米）米）克）功率9722703299.78514SH-191260350261450132883.5350898102144040022135821056.2動力機配套包括動力類型選擇與機型確定。6.2.1動力類型選定利用站址附近10KV電力線路，本設(shè)計用電力拖動。6.2.2配套功率N配計算N軸N配=K傳式中K=1.05；N軸=135KW； 傳取0.995。則N配=1.05135/0.995=142.46KW。6.2.3確定機型根據(jù)水泵額定轉(zhuǎn)速為1450r/min和配套功率142.46KW，查電機資料得：選JS116-4型電動機JS116-4型電機性能表電機型號 額定功率(kw) 轉(zhuǎn)速（r/min） 重量（kg） 電壓（v）JS116-4 155 1475 1040 380管路配套包括吸水管路設(shè)計，安裝高程計算與出水管路附件選配等內(nèi)容。7.1吸水管路設(shè)計管材：鑄鐵耐久性好，又有一定強度，擬選用法蘭式鑄鐵管。管徑：用控制流速確定。D=

4Q則進口喇叭管直徑D=40.27管道直徑40.27=0.59m;D=。查資進3.141.03.141.5料取標(biāo)準(zhǔn)值進口直徑630mm，管路直徑500mm。管長取11.0m。附件：查資料得：喇叭管的大頭直徑630mm，小頭直徑500mm，長度310mm;-6-7.2水泵安裝高程確定吸水管路水頭損失計算按沿程損失和局部損失分別計算后相加而得。沿程水頭損失用下式計算LQ2H沿=10.3n25.33D式中 n=0.031；L=11.0m；D=500mm；Q=0.27m3/s。則h沿=10.30.0132112。0.55.330.27=0.056m局部水頭損失用下式計算h局=0.083D4Q2進=0.2，90=0.64，縮=0.2；D進=0.63，D縮=0.35；則h局=0.083（0.24+0.644+0.24）0.272=0.15m。0.630.50.35h吸=h沿+h局=0.056+0.15=0.21m。2H吸=Hs —h吸—vsHs =3.5—（10.33—10.1）—（0.335—0.24）=3.175，取3.18m。H吸=3.18—0.21—2.812=3.18—0.21—0.40=2.57m。19.62H安=Hmin+H吸—KHmin進水池最低水位216.58m；K安全值，取0.2m。則H安=216.58+2.57—0.2=218.95m，取219.0m。出水管路附件包括管徑與管路附件確定。出水管路直徑用兩種方法分別計算后比較選取。用經(jīng)驗公式計算D=7

KQ3HQ—出水管路中最大流量，取水泵工作范圍內(nèi)最大值0.4m3/s；K—計算系數(shù)，本設(shè)計取10;H—出水管路靜水頭，本設(shè)計為 242.48—(219.0-0.63/2)=23.80。310 0.4則D=7 =0.59-7-用控制流速公式計算4QD=v式中Q——出水管路通過流量，取水泵銘牌流量0.27m3；/sv——管內(nèi)控制流速，憑經(jīng)驗取2.0m/s。則D=40.27=0.415m3.142.0本設(shè)計出水管直徑取 0.5m。7.3起重設(shè)備選配1040kg，其次是水泵898kg。安裝檢修擬選用本設(shè)計較大的單件設(shè)備是電機手動單軌小車進行。查資料選用SG-2型單軌小車為宜，另選用14.7KN的手動葫蘆與之配套。7.4泵房初步設(shè)計。確定泵房結(jié)構(gòu)型式水泵有效吸程H效吸值計算H效吸H安ZhHminH安=219.0；Z查資料得0.56m；h=0.1m；Hmin=216.58m。則H效吸=219.0—0.56—0.1—216.58=1.76m。水源水位變幅H217.7m，最低水位216.7m，水位變幅H=217.7—高家淀最高水位216.7=1.0m<H效吸=1.76m泵房結(jié)構(gòu)型式確定經(jīng)簡單計算水泵有效吸程大于水源水位變幅，地下水位又屬較低，決定選用分基型泵房。7.5內(nèi)部設(shè)備布置包括主機組、管路和配電設(shè)備等輔助設(shè)施布置。7.5.1主機組布置為減小泵房長度與進水池工程量，6臺套機組采用雙行交錯排列布置。查資料得機組平面尺寸如下：軸向長度2.555m，水泵進口間尺寸1.1m，水泵軸向長-8-度1.25m，管路中心線稍偏一側(cè)0.58m，查資料得：設(shè)備頂端至墻面凈距0.7m，設(shè)備頂端間凈距0.7m設(shè)備間凈距1.0m，平行設(shè)備間凈距1.0m，本設(shè)計縱橫凈間凈一律取1.0m。主機組間總長18，進、出水管路平行布置。7.5.2輔助設(shè)施布置①配電間。本設(shè)計擬配備7塊（其中主機組5塊、照明與真空泵機組1塊、總盤1塊）BSL—1型低壓成套不靠墻配電柜。標(biāo)準(zhǔn)為柜寬0.8m、柜厚0.6m、柜高2.0m，為不增加泵房跨度，不影響主機間通風(fēng)采光，配電間布置于泵房進線一端，沿泵房跨度方向一排布置。柜后留0.8m檢修空間，柜前留1.5m運行操作空間，兩側(cè)各留 0.8m通道，則配電間所需跨度 B=8m，所需開間L電=3m②檢修間。檢修場地布置在泵房內(nèi)相對于配電間的另一端，其面積能放下并拆卸一臺電動機為原則。電動機拆裝所需要軸向長度為3m，在四周留0.7m空擋，便于活動，其實際所需面積為 (3 2 0.7)2 19.36m2。③電纜溝。室內(nèi)動力用線路均暗敷于地面加蓋溝槽中，以不占用泵房面積為原則。本設(shè)計電纜溝布置在泵房出水側(cè)的主通道下，溝槽至電機間的線路用埋地鋼管敷設(shè)。溝槽截面按15根電纜數(shù)設(shè)計，④排水槽。為保持泵房機坑地面干燥，需及時排除出主泵運行時填料函滴水和閘閥漏水，擬設(shè)置地面明溝排水系統(tǒng)。其中斷面稍大的明溝沿泵房縱向布置于進水側(cè)墻邊，底坡約3%坡向泵房一端；斷面稍小的明溝沿各主泵管線繞主機組基礎(chǔ)布置，以1%的底坡坡向大溝槽.⑤充水設(shè)備。本設(shè)計計劃采用兩臺套水環(huán)式真空泵裝置，供啟動抽氣充氣用。真空泵機組布置于主機組間進水側(cè)兩端的空地上，不占泵房面積，基礎(chǔ)離墻0.5，抽氣管線貼地面主泵管線布置，排氣口通至布置于機組旁的貯水箱。⑥通道。泵房內(nèi)主通道寬1.8m，布置于泵房的出水側(cè)，與泵房兩端的配電間、檢修間接通；工作通道寬0.7m，布置于泵房的進水側(cè)，與配電間、檢修間用踏步梯連接。⑦起重設(shè)備。選配的SG-2型單軌小車沿泵房縱向平行布置于兩列主機組軸線上方，設(shè)兩套起重設(shè)備。0.20.150.150.3 0.20.12-9-1085305115排水溝槽尺寸與布置-10-30.80.8 0.6 1.5120.821.840.8 0.6-11-主通道與電纜溝立交尺寸示意圖7.5.3泵房尺寸擬定包括平、立面尺寸與主要構(gòu)件細(xì)部尺寸。泵房平面尺寸長度L用下式計算L=L主 L電 L檢=24m泵房跨度泵房跨度根據(jù)泵體在水流方向的長度和需在室內(nèi)裝置的管件、 閥件及必要的操作空間等確定，同時使其與定型的屋架和吊車梁和吊車跨度向適應(yīng)。取 B=8m泵房立面尺寸示意圖-12-進水建筑物設(shè)計本節(jié)包括進水池與前池兩部分。8.1進水池8.1.1型式采用半開敞式直立池壁進水池。8.1.2尺寸確定包括平、立面與細(xì)部結(jié)構(gòu)等尺寸。8.1.2.1立面尺寸①池底高程 H底H底 Hmin h1 h2Hmin=216.58；h1取0.5m；h2取0.9m。則則=216.58-0.5-0.9=215.18。②池頂高程 H頂。取泵房外地面高程。本設(shè)計為220m，8.1.2.2平面尺寸池寬B。用下式計算B (n I)L0 2L1n進水管路根數(shù)，本設(shè)計方案為 6根；L0相鄰兩進水管中心間距，本設(shè)計為 2.5m；L1邊管中心至池側(cè)壁距離。取水管中心線至隔墩距離，隔墩厚為 0.5m，則邊管中心至池壁距離為 (2.5 0.5)2=1m。則B=（6-1）·2.5+2·1=14.5m。池長L=4.5D進+TT取0.5D進；L4.50.630.50.633.15m，取3.2m。-13-進水池立面尺寸示意圖8.2前池前池是引渠與進水池連接的過渡段，其設(shè)計要考慮平、立平順擴散。平面擴散取決于擴散錐角值和底坡i值的大小。本設(shè)計采用傾斜池壁，池長用下式計算BbL2tan214.52.117.034m，取17.0m。L（402）2tan出水建筑物設(shè)計本節(jié)包括出水池、輸水渠及出水管路等內(nèi)容。9.1出水池9.1.1型式根據(jù)站址地形，本設(shè)計采用開敞側(cè)向式出水池，用出口拍門阻止池水倒泄。9.2出水池尺寸確定9.2.1池頂高程▽Hmax▽H頂=▽Hmax+h漏▽Hmax=242.48m；h漏查資料取0.5m，▽H頂=242.48+0.5=242.98m，取243m。9.2.2池底高程▽H底。▽H底=▽Hmin-(h 淹 +D出+P）▽Hmin=242.18D出=0.55m；（4Q2)2(40.272)2D出33.140.550.2H淹=32g19.62本設(shè)計取0.2m。則▽H底=242.18-（0.2+0.55+0.2）=241.239.3出水池平面尺寸9.3.1池長L0L=nD 出+（n-1)S+L2+(6～7）D出n入池出水管路根數(shù)，本設(shè)計為 6根；S出水管口凈距，即兩倍管口直徑，即 2×0.55=1.1m;L2邊管口至池側(cè)壁間凈距，取一個出水管口直接，即為 0.55m;則L=6×0.55+（6-1）×1.1+0.55+(6～7）×0.55=12.65～13.2m,取13.0m。9.3.2池寬BB=B