水泵與泵站課程設(shè)計

水泵站課程設(shè)計任務(wù)書及指導(dǎo)書班級：水文1班姓名：學(xué)號：天津農(nóng)學(xué)院水利工程學(xué)院二O一五年十二月〔3組〕一、設(shè)計任務(wù)根據(jù)所提供資料完成莘莊灌溉泵站初步設(shè)計，寫出設(shè)計說明書和繪制設(shè)計工程圖。主要設(shè)計內(nèi)容如下1.泵站工體樞紐布置；2．確定泵站設(shè)計流量；3．確定泵站設(shè)計揚程；4．水泵機組選型，泵軸線安裝高程確定；5．水泵站站址選擇；6．泵房設(shè)計及輔助設(shè)備選型；7．進水池、前池設(shè)計，引水渠道斷面設(shè)計；8．出水池。二、根本資料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。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，該處地形如下圖。方案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。3.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223.38，最低水位223.08。高家淀水量充分，淀中有局部水生植物，水質(zhì)優(yōu)良，正常水位192.3m，最高水位192.7m，最低水位191.7m4、土質(zhì)及其他土為粘壤土，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?；靥钔聊哿Σ挥?，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℃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。三、設(shè)計成果要求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、層次清楚、計算無誤。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、剖面圖四、設(shè)計指導(dǎo)〔一〕資料分析熟悉以下資料：站址地形，地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，水源水位及變化，灌溉用水，當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，交通條件，動力資源，社會經(jīng)濟狀況?！捕彻こ谈艣r：1．建站緣由,充分建站必要性和可能性.2．設(shè)計資料分析：把所需資料摘錄下來3．工程概述〔三〕樞紐布置及Ｑ、Ｈ確實定1．總體布置：站址選擇，進出水方式的選擇，機房形式的選擇，繪制泵站總體布置圖。2．Ｑ設(shè)，Ｈ設(shè)確實定?！菜摹乘眯吞枴⑴_數(shù)，動力機的選擇用設(shè)計揚程初選水泵的型號，用灌溉設(shè)計流量初選水泵的臺數(shù)。根據(jù)水泵的型號確定電動機的型號?！参濉彻苈放涮祝喊ㄟM出水管路的管材、管徑及附件選配等內(nèi)容?！擦嘲惭b高程確實定根據(jù)選定的水泵擬定水泵進出水管路及附件，進行水泵工作點校核。滿足要求時，求出水泵的吸水高度[H吸]，然后根據(jù)進水池最低水位確定水泵的安裝高程。〔七〕、泵房設(shè)計：1．內(nèi)部布置，平面尺寸確實定，及泵房各控制高程的推求。2．進水管路布置及布設(shè)方式確實定。3．進水建筑物，出水建筑物設(shè)計。4．其它建筑物或構(gòu)件的設(shè)計。課程設(shè)計的目的在于:〔1〕使所獲得的專業(yè)理論知識加以系統(tǒng)化，整體化，以便于穩(wěn)固和擴大所學(xué)的專業(yè)知識；〔2〕培養(yǎng)獨立分析，解決實際問題的能力；〔3〕提高設(shè)計計算技巧和編寫說明書及繪圖能力；〔4〕為適應(yīng)工作需要打一下的根底。考慮美觀以及便于施工等要求，根據(jù)可能和合理方案進行技術(shù)經(jīng)濟比擬選定工程樞紐的布局，建筑物的結(jié)構(gòu)型式，材料和施工方法等。參考資料：水泵與水泵站江蘇水利?？茖W(xué)校沙魯生主編水泵及水泵站楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院程漢勛主編機電排灌設(shè)計手冊中國水利水電出版社站址地形圖天津農(nóng)學(xué)院水泵站課程設(shè)計說明書專業(yè)班級：水文與水資源工程1班組號：第3小組姓名：學(xué)號：時間：2015年12月7日-12月11日天津農(nóng)學(xué)院水利工程學(xué)院目錄1泵站工體樞紐布置2確定設(shè)計流量3確定設(shè)計揚程4水泵選型與設(shè)備配套5動力系統(tǒng)6管路配套7進水建筑物設(shè)計8出水建筑物設(shè)計1泵站工體樞紐布置1.1泵站樞紐布置從提供的資料中可知：高家淀正常水位為192.3m，灌溉干渠首控制最低水位為223.08m，其水位差為30.78m，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)方案比擬，泵房擬定位于高家淀南側(cè)距水流一定的距離內(nèi)。1.2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。2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；Q—灌溉用水率，m3/[(s·萬畝)]，本設(shè)計為0.85[m3/(s·萬畝)]。那么Q=1.90.85=1.615m3/s。3確定設(shè)計揚程3.1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+1.51.1)1.1=4.125m2。濕周X=b+2h=2.1+21.1=6.07m。水力半徑R===0.68m。謝才系數(shù)C==0.68=37.5/s。引渠斷面示意圖流量Q=WC=4.12537.5=1.65m3/s>1.615m3/s,符合要求。3.2沖淤校核實際流速V實===0.4m/s。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。.那么V不沖=0.621.650.1=0.65m/s6>0.4m/s,符合要求。，3.3引渠底高程那么渠首底高程191.7—1.1—0.05=190.55,渠末底高程190.55—110=190.53，渠首進口水面降落估算為5cm.3.4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192.7110×1/6000=0.020.05192.58正常192.3192.18最低191.7191.583.5出水池水位出水池與灌溉干渠用過渡段連接，過渡段水頭損失估算為0.1m，那么出水池水位為控制水位223.38+0.1=223.48m;最低水位223.08+0.1=223.18m;3.6設(shè)計揚程確定H=H凈+h損H凈=224—192.3+0.07=31.77m；H損=0.2H凈那么H=31.771.2=38.12m。4水泵選型與設(shè)備配套4.1水泵選型根據(jù)水泵選型原那么按以下順序進行。4.1.1確定泵型方案依據(jù)泵站設(shè)計揚程38.12m，查水泵資料中的水泵性能表得14Sh—13泵型符合要求4.1.2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—13A型泵i=1.615/0.35=4.61臺，取7臺經(jīng)過綜合比擬，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—13型泵這一方案。泵型方案性能表泵型號流量總揚程轉(zhuǎn)速功率泵效率允許吸上真空高度〔米〕葉輪直徑泵重量米3/時升/秒〔米〕〔轉(zhuǎn)/分〕軸功率電動機功率〔%〕〔毫米〕〔千克〕14SH-13972270501470164220813.53001120126035043.817984148041037188795動力系統(tǒng)5.1動力機配套包括動力類型選擇與機型確定。5.1.1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。5.1.2配套功率N配計算N配=K式中K=1.05；N軸=179KW；取0.84。那么N配=1.05179/0.84=223.75KW。5.1.3確定機型根據(jù)水泵額定轉(zhuǎn)速為1470r/min和配套功率223.75KW，查電機資料得：選JS126-4型電動機JS126-4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〕JS126-4225147915203806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。6.1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=那么進口喇叭管直徑D進==0.67m;管道直徑D==0.55m。查資料取標準值進口直徑670mm，管路直徑600mm。管長取11.0m。6.2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H沿=10.3n2Q2式中n=0.031；L=11.0m；D=600mm；Q=0.35m3/s。那么h沿=10.30.01320.352=0.035m。局部水頭損失用下式計算h局=0.083Q2進=0.2，=0.64，縮=0.2；D進=0.63，D縮=0.35；那么h局=0.083〔++〕0.272=0.15m。h吸=h沿+h局=0.035+0.15=0.19m。H吸=—h吸—=3.5—〔10.33—10.1〕—〔0.335—0.24〕=3.175，取3.18m。=3.18—0.21—=3.18—0.21—0.40=2.57m。=+—K進水池最低水位191.58m；K平安值，取0.2m。那么=191.58+2.57—0.2=193.95m，取194.0m。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擬選取。用經(jīng)驗公式計算D=Q—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223.48—(194.0-0.63/2)=23.795。那么D==0.59用控制流速公式計算D=式中Q——出水管路通過流量，取水泵銘牌流量0.35m3/s；——管內(nèi)控制流速，憑經(jīng)驗取2.0m/s。那么D==0.47m本設(shè)計出水管直徑取0.5m。6.3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=194.0；Z查資料得0.56m；h=0.1m；=191.58m。那么=194.0—0.56—0.1—191.58=1.76m。水源水位變幅高家淀最高水位192.7m，最低水位191.7m，水位變幅=192.7—191.7=1.0m<=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。6.4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。6.4.1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。6.4.2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。標準為柜寬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，那么配電間所需跨度B=8m，所需開間=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那么。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m2。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那么。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枯燥，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根底布置，以1%的底坡坡向大溝槽.⑤充水設(shè)備。本設(shè)計方案采用兩臺套水環(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，根底離墻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。排水溝槽尺寸與布置主通道與電纜溝立交尺寸示意圖6.5.3泵房尺寸擬定包括平、立面尺寸與主要構(gòu)件細部尺寸。泵房平面尺寸長度L用下式計算L==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7進水建筑物設(shè)計本節(jié)包括進水池與前池兩局部。7.1進水池7.1.1型式采用半開敞式直立池壁進水池。7.1.2尺寸確定包括平、立面與細部結(jié)構(gòu)等尺寸。7.1.2.1立面尺寸池底高程=191.58；取0.5m；取0.9m。那么。池頂高程。取泵房外地面高程。本設(shè)計為196m，7.1.2.2平面尺寸池寬B。用下式計算n進水管路根數(shù)，本設(shè)計方案為6根；相鄰兩進水管中心間距，本設(shè)計為2.5m；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，那么邊管中心至池壁距離為=1m。那么B=〔6-1〕·2.5+2·1=14.5m。池長L=4.5+TT取0.5；，取3.2m。7.2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值的大小。本設(shè)計采用傾斜池壁，池長用下式計算，取17.0m。8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。8.1出水池8.1.1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。8.2出水池尺寸確定8.2.1池頂高程▽Hmax▽H頂=▽Hmax+h漏▽Hmax=223.48m；h漏查資料取0.5m，▽H頂=223.48+0.5=223.98m，取224m。8.2.2池底高程▽H底。▽H底=▽Hmin-(h淹+D出+P〕▽Hmin=223.18D出=0.55m；H淹=本設(shè)計取0.2m。那么▽H底=223.18-〔0.2+0.55+0.2〕=222.238.3出水池平面尺寸8.3.1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