小型泵站設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——小型泵站設(shè)計(jì)

型設(shè)

1

小泵站計(jì)

第1章小型泵站設(shè)計(jì)概論

1.1小型泵站的特點(diǎn)

1.1.1泵站定義

泵站是以抽水為目的，由一整套機(jī)電設(shè)備和為其配套的土建工程設(shè)施所組成的水工建筑物。機(jī)電設(shè)備是由作為核心設(shè)備的水泵及其配套的動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)裝置、管道系統(tǒng)、電氣控制設(shè)備和相關(guān)的輔助設(shè)備所構(gòu)成。配套土建工程包括泵房及上部結(jié)構(gòu)，進(jìn)、出水建筑物及其配套的控制涵、閘等。從廣義上說，由泵站及其相連的引水灌排系統(tǒng)和附屬的管理設(shè)施則一起構(gòu)成泵站系統(tǒng)。1.1.2泵站分類

在我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，排灌泵站（習(xí)慣上把這一技術(shù)措施稱之為機(jī)電排灌）己成為農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、旱澇保收的重要保證。同時(shí)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，泵站已從單一的農(nóng)用排灌發(fā)展到工業(yè)、交通、電力、船舶、城市供排水及防洪等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大量重要部門。從總的方面分類，根據(jù)泵站的用途、規(guī)模、泵型或動(dòng)力類型的不同，泵站有其不同的名稱。按其用途可分為澆灌泵站、排澇泵站、排灌結(jié)合泵站及補(bǔ)水（補(bǔ)庫(kù)）泵站四種；按泵站規(guī)模又可分為大、中、小型泵站；按泵站的提水高度又可分為高揚(yáng)程泵站、中等揚(yáng)程泵站及低（超低）揚(yáng)程泵站；按水泵的配套動(dòng)力類型可分為電力泵站、機(jī)力泵站和機(jī)電混裝泵站；按其所用的水泵類型又可分為軸流泵站、混流泵站、離心泵站、圬工泵站及潛水泵站等幾種。

本設(shè)計(jì)所涉及的泵站范圍主要是流量在10m/s以下、泵的口徑不超過500mm的泵型及單級(jí)揚(yáng)程不超過50m的泵站。1.1.3不同類型地區(qū)泵站的特點(diǎn)

根據(jù)不同類型地區(qū)的特點(diǎn)，其所建泵站無(wú)論是泵型還是泵站的型式都表達(dá)出不同的特點(diǎn)。

（1）低洼圩區(qū)；主要分布于XX省里下河和太湖河網(wǎng)地區(qū)、浙江省杭嘉湖地區(qū)、廣東省珠江三角洲等地區(qū)。這些地區(qū)地勢(shì)平坦而低洼。當(dāng)暴雨時(shí)，內(nèi)澇普積，外水壓境，外水位常接近或高出地面無(wú)法自排。在天旱時(shí)，外水位往往低于地面不能引灌。因此，在低洼圩區(qū)必需積極發(fā)展機(jī)電排灌。在這類地區(qū)，機(jī)電排灌的特點(diǎn)是排澇模數(shù)大于澆灌模數(shù)。建站中，多以低揚(yáng)程排澇站為主，排灌降結(jié)合，有的也建有單灌站。其泵型一般采用低揚(yáng)程軸流泵和圬工泵，凈揚(yáng)程平均在3m以下。泵站的布局上，采取統(tǒng)一規(guī)劃、分散布點(diǎn)，即按排澇標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一配備裝機(jī)容量，按排灌的要求分散設(shè)點(diǎn)建站，做到大聯(lián)圩分級(jí)排澇，小灌區(qū)（100畝左右）分散澆灌。低揚(yáng)程排澇站采用圬工泵或高比轉(zhuǎn)速軸流泵為主，灌排站采用軸流泵和混流泵為主。

（2）平原地區(qū)：主要集中于山東、XX、浙江、廣東、遼寧、XX、上海、天津等沿海地區(qū)及內(nèi)地湖北、湖南、黑龍江等省沿江、河、湖泊地區(qū)。廣布于黃、淮、沂、沭、泗

2

3

和長(zhǎng)江、珠江、黑龍江等河道的中下游。地勢(shì)平坦，微緩傾斜，在大部分平原坡地及沿海墾區(qū)，一般自流澆灌條件差，泵站提水揚(yáng)程多在5~7m左右。這些地區(qū)地下水埋深一般在3~5m以上。因此，除需建泵站提水外，同時(shí)還需開發(fā)地下水，發(fā)展井灌，以補(bǔ)充地面徑流之不足。泵站的型式一般有兩種，一種為補(bǔ)水站，起調(diào)理水量、補(bǔ)充水源的作用；另一種是澆灌站，提取內(nèi)部溝河蓄水，進(jìn)行抗旱澆灌。

在XX、湖北、湖南等省建有大中型水利樞紐工程的地區(qū)除建有大型泵站在流域間進(jìn)行調(diào)水外，在這些地區(qū)還建有以澆灌或灌排結(jié)合為主的小型泵站，澆灌揚(yáng)程多在5~7m左右，排澇揚(yáng)程多在3~6m左右。在沿江沿海平原，由于受潮汐影響，水位時(shí)漲時(shí)落，易澇易旱。旱時(shí)需提水以補(bǔ)水源，澇時(shí)則需提水外排。因此，在建站時(shí)，往往引、蓄、排、降多功能相結(jié)合。這類泵站由于年工作時(shí)間較長(zhǎng)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮泵的工作性能在高效區(qū)內(nèi)工作，以儉約能耗，降低成本。

（3）山丘地區(qū)：我國(guó)大部分地區(qū)，特別是內(nèi)地省區(qū)，山丘綿延起伏。山丘崗地，由于塘庫(kù)少，被復(fù)差，大雨蓄不住，水土流失嚴(yán)重，澆灌水源普遍不足，這些地區(qū)多通過建泵站多級(jí)提水澆灌。在一些攔蓄條件較好的山丘區(qū)，庫(kù)塘較多，機(jī)電排灌主要任務(wù)在于提水以補(bǔ)充地面徑流蓄水的不足，提高澆灌保證率。這類泵站一般多是忙時(shí)灌田，閑時(shí)灌塘。在豐水年多用塘水，缺水年則開機(jī)補(bǔ)塘，平衡高峰用水量。由于山丘區(qū)的耕地多集中于崗坡，提水揚(yáng)程多在50m以下，一般通過建二級(jí)或二級(jí)站多級(jí)提水上山，泵型多為雙吸式離心泵，單級(jí)揚(yáng)程在10~30m左右。少數(shù)高揚(yáng)程泵站使用單吸式離心泵，單級(jí)揚(yáng)程可達(dá)50m以上。

（4）城鎮(zhèn)地區(qū)：隨著我國(guó)各地城市和中小城鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展，城市防洪除澇已顯得日漸重要和迫切。建設(shè)泵站是城鎮(zhèn)防洪、除澇、保安的重要措施。泵站擔(dān)負(fù)著抽排內(nèi)水的重要任務(wù)。由于城市防洪揚(yáng)程較低，且所需流量大，要求能在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)排除積水，降低內(nèi)水位。另外，這類泵站功能較為單一，且年工作時(shí)間短。因此這類泵站應(yīng)選用工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的中型軸流泵。考慮到城市用地緊張，低揚(yáng)程潛水電泵也是一種可供選擇的泵型。在設(shè)計(jì)選型中，這類泵站應(yīng)主要考慮工作的可靠性，確保機(jī)組能安全運(yùn)行。為充分發(fā)揮這類泵站的效益，應(yīng)盡量在規(guī)劃中與城市排污泵站相合。

1.2小型泵站的結(jié)構(gòu)型式

小型泵站結(jié)構(gòu)型式因泵站的用途、水泵的類型、安裝的方式等因素不同而不同。按泵站基礎(chǔ)分，有分基型、共基型、塊基型泵房；按泵室是否有水分，有干室型和濕室型；按其進(jìn)水方式，又有開敞式、封閉式、流道式、涵洞式進(jìn)水等；按其出水方式，又有開敞式出水、壓力水箱出水等型式；按泵軸的安裝方向，有立式、臥式、斜式之分；按機(jī)組布置方式分，有單列、雙列、交織布置等型式；按機(jī)房的形狀分，有矩形、圓形、外弧形、內(nèi)弧形、六角形、折線形等區(qū)分；在土建結(jié)構(gòu)型式上，又有框架式、墩墻式、拱墻式、樁基式等泵站類型；在機(jī)組安裝位置上，又有落井、半落井、潛沒式、移動(dòng)式之分；在泵站樞紐布置上，又有單排、單灌、排灌結(jié)合和排、灌、自排、自引多功能結(jié)合以及閘站結(jié)合等多種型式。依照小型泵站的布置型式，有堤身式和堤后式兩種。采用堤后式布置時(shí)，站身

3

不直接擋水，出水池離站身有一段距離。這種型式出水管道較長(zhǎng)，但機(jī)房和出水池之間可作為交通道路之用。堤身式泵站是利用機(jī)房直接擋水，機(jī)房后墻即為出水池墻，這種型式由于出水管道短，在小型混流泵站和軸流泵站中采用較多。這種布置型式由于出水池與機(jī)房聯(lián)為一體，因此在出水池位置較高時(shí)，出水池尋常均建于回填土上。為了不致因沉陷不均而影響工程安全，在施工中要注意回填土的夯實(shí)，同時(shí)應(yīng)設(shè)置必要的沉陷止水縫。另外由于出水池與機(jī)房連接為一體，滲徑縮短，因此，在設(shè)計(jì)中必需進(jìn)行防滲驗(yàn)算，以確保站身穩(wěn)定和安全。

1．3小型泵站的設(shè)計(jì)原則

一般小型泵站的設(shè)計(jì)應(yīng)本著以下原則進(jìn)行：

（1）總體布置應(yīng)合理，特別是排灌結(jié)合或自排、自引與提水相結(jié)合的泵站以及閘站結(jié)合的泵站，在布置上應(yīng)力求緊湊，充分利用建筑物進(jìn)行調(diào)理。

（2）在泵型的選擇上應(yīng)力求使泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程與水泵額定揚(yáng)程相一致，且滿足澆灌與排水流量的要求。并盡量選用技術(shù)上先進(jìn)的泵型，以保證泵站裝置效率高，運(yùn)行費(fèi)用省。同時(shí)所選用的泵型應(yīng)是比較成熟的泵型，有一定的運(yùn)行實(shí)踐，應(yīng)盡量避免選用試驗(yàn)泵型。（3）泵型的選擇要充分考慮泵站的用途和工作性質(zhì)。對(duì)那些年工作時(shí)間較長(zhǎng)的澆灌和補(bǔ)水泵站應(yīng)選擇高效區(qū)范圍寬,且效率高、汽蝕性能好的泵型。對(duì)那些以排澇為主的泵站則應(yīng)選擇工作性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的泵型。

（4）工程布置應(yīng)盡量采用正向進(jìn)水，確保每臺(tái)機(jī)組的進(jìn)水條件良好，流態(tài)均勻。在工程布置上不得不采用側(cè)向進(jìn)水時(shí)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量延長(zhǎng)側(cè)向進(jìn)水口與水泵的距離，并采取一定的導(dǎo)流措施。

（5）出水池的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免急彎而引起水流撞擊、壅高。壓力水箱的設(shè)計(jì)應(yīng)避免各出水管道水流的相互沖擊而增加能量損耗。

（6）應(yīng)盡量采用當(dāng)?shù)乜衫玫慕ㄖ牧稀ＴO(shè)計(jì)應(yīng)保證施工簡(jiǎn)單、便利，且工程投資較少。

1.4小型泵站的設(shè)計(jì)步驟

1.4.1資料搜集

包括興建緣由、設(shè)計(jì)流量、水位組合、地質(zhì)資料、地形狀況、水文、氣象資料、交通狀況、電源狀況以及對(duì)設(shè)計(jì)的一些特別要求等。1.4.2機(jī)泵選型

包括泵型及泵的規(guī)格的確定，調(diào)理方式，泵的臺(tái)數(shù)確定；電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)（含極數(shù)）的確定；傳動(dòng)方式的確定。1.4.3樞紐布置

包括站址的確定、取水口的布置、引水路線的確定、輸水渠或容泄區(qū)的布置以及站身的基本型式（堤身式或堤后式）和進(jìn)水方向（正向進(jìn)水或側(cè)向進(jìn)水）、出水方向（正向出水

4

或側(cè)向出水）等。對(duì)擔(dān)負(fù)多種功能的泵站，還應(yīng)確定實(shí)現(xiàn)各種功能的方案和方法。1.4.4輔助設(shè)備的布置方案

包括真空泵的布置；起重設(shè)備的布置；攔污方式；傳動(dòng)計(jì)算；進(jìn)出水管道直徑和管道材料、管道附件（閘閥、逆止閥等）的確定等。1.4.5站身布置

(1)泵房結(jié)構(gòu)型式選擇：根據(jù)泵型、地形、水源、水位變幅等狀況確定采用泵房的結(jié)構(gòu)型式。

(2)斷流方式選擇：根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)型式及布置要求，確定采用拍門、虹吸真空破壞、快速閘門等斷流方式。在小型泵站中，一般以拍門斷流方式為好。

(3)機(jī)房布置：包括機(jī)組布置、管路布置、檢修間及主要配電設(shè)備和輔助設(shè)備的布置。

(4)機(jī)房平面尺寸的確定：根據(jù)以上布置的要求確定機(jī)房的寬度、長(zhǎng)度。(5)機(jī)房高度的確定：根據(jù)泵型及起重要求和起重設(shè)備的型式確定機(jī)房高度。

(6)機(jī)房各部分高程的確定：包括水泵、電機(jī)安裝高程；機(jī)房底板、水泵梁、電機(jī)梁、地面、屋面大梁、進(jìn)出水池等各部分高程。1.4.6水泵工況點(diǎn)核核

根據(jù)最終確定的管道及附件布置，計(jì)算管路局部損失和沿程損失，并確定水泵工作點(diǎn)。在設(shè)計(jì)工況下，工作點(diǎn)應(yīng)落在高效區(qū)范圍內(nèi)，同時(shí)能滿足各種要求的水位組合和流量，并保證電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行。1.4.7進(jìn)水建筑物設(shè)計(jì)

(1)引河設(shè)計(jì)：包括引河底寬、邊坡、底坡、水深等參數(shù)的確定。

(2)前池的設(shè)計(jì)：主要確定前池的寬度、擴(kuò)散角、長(zhǎng)度、底坡、翼墻型式及前池冒水孔、反濾層的尺寸和型式等。

(3)進(jìn)水池的設(shè)計(jì)：主要確定進(jìn)水池的型式、寬度、長(zhǎng)度、進(jìn)水管喇叭口懸空高、吞噬深度、進(jìn)水池后壁型式和形狀、管口至后壁的距離以及攔污設(shè)施等。1.4.8出水建筑物設(shè)計(jì)

(1)出水型式的確定：根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)型式和布置要求，確定采用開敞式出水池或壓力水箱。

(2)出水池的設(shè)計(jì)：確定出水池寬度、深度、長(zhǎng)度與銜接段尺寸等。(3)壓力水箱設(shè)計(jì)：包括壓力水箱的結(jié)構(gòu)型式、平面尺寸、高度等。

(4)泄水