泵站工程設(shè)計(jì)(共138張課件)

泵站工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容緒論泵站樞紐布置泵站設(shè)計(jì)流量泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程泵房進(jìn)出水建筑物進(jìn)出水管道第一章緒論一、泵站工程定義與分類

〔一〕泵站：以水泵作為工具進(jìn)行提水的工程組成：抽水裝置輔助設(shè)備配套建筑物〔二〕分類：1.按泵站的任務(wù)分類〔1〕供水泵站〔2〕排水泵站〔3〕調(diào)水泵站〔4〕加壓泵站〔5〕蓄能泵〔電〕站

2.根據(jù)水泵類型分類〔1〕離心泵站〔2〕軸流泵站〔3〕混流泵站3.按動(dòng)力分類〔1〕電力泵站〔2〕機(jī)動(dòng)泵站〔3〕水輪泵站〔4〕風(fēng)力泵站〔5〕太陽(yáng)能泵站二、國(guó)內(nèi)外泵站開展概況目前，各國(guó)的泵站工程開展速度很快，如泵站在美國(guó)的北水南調(diào)工程、日本新川排水樞紐工程、埃及的西水東調(diào)工程等都得到了很好的運(yùn)用。我國(guó)目前泵站數(shù)量：超過(guò)50萬(wàn)座裝機(jī)容量：＞7000萬(wàn)kW排灌面積：5億畝泵站提灌面積占全國(guó)總灌溉面積56%；泵站提排面積占全國(guó)總排水面積21%。大型排水泵站：主要分布在湖北、湖南、廣東、安徽、江西、江蘇、浙江、上海等平原低洼地區(qū)。高揚(yáng)程泵站：主要分布在陜甘寧晉等高原地區(qū)。1.工程規(guī)模越來(lái)越大水泵：?jiǎn)伪脫P(yáng)程達(dá)240m、單泵流量達(dá)100m3/s、單機(jī)配套功率8000kW、最大葉輪直徑6000mm、深井提水最大深度250m2.應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大工業(yè)鍋爐給水電廠循環(huán)冷卻用水城市給排水流體輸送3.自動(dòng)化水平越來(lái)越高4.高效節(jié)能的要求更高5.平安可靠要求更高。三、泵站工程開展趨勢(shì)泵站組成：泵房、管道、進(jìn)出水建筑物、變電站等。泵房：安裝機(jī)組--水泵、傳動(dòng)裝置、輔助設(shè)備、電氣設(shè)備。進(jìn)出水建筑物：由取水、引水、進(jìn)水池、出水池等組成。管道：進(jìn)出水管泵站附屬建筑物主要有：公路橋船閘自流排水閘節(jié)制閘水電站要求做到：布局合理，工程平安，投資節(jié)省，運(yùn)行調(diào)度方便。第一節(jié)泵站工程的根本組成第二章泵站樞紐布置〔一〕無(wú)壩引水1.有引渠泵站樞紐布置第二節(jié)供水泵站樞紐布置2.無(wú)引渠泵站布置3.箱涵式引水泵站樞紐布置〔二〕有壩引水式1.壩上游取水2.壩下游取水1.閘站分建式第三節(jié)排水泵站樞紐布置2.閘站合建式1以泵站為主體，附屬建筑物配合的泵站樞紐第四節(jié)排灌結(jié)合式泵站樞紐布置2.利用出水建筑物分水解決灌溉需要的排水泵站〔1〕2.利用出水建筑物分水解決灌溉需要的排水泵站〔2〕3.利用雙向流道解決排灌結(jié)合的泵站布置農(nóng)田灌溉流量城鎮(zhèn)給水流量農(nóng)田排水流量城鎮(zhèn)排水流量第三章泵站設(shè)計(jì)流量農(nóng)田灌溉水量=作物需水量+田間耗水量泵站提水量=農(nóng)田灌溉水量+渠系損失水量第一節(jié)農(nóng)田灌溉流量灌排渠系布置示意圖田間渠系布置示意圖農(nóng)田灌溉流量計(jì)算方法：由作物需水量推求

第二節(jié)城鎮(zhèn)給水流量〔2〕向水塔供水時(shí)，可適當(dāng)減小泵站裝機(jī)容量一、排水標(biāo)準(zhǔn)確定排水標(biāo)準(zhǔn)—指排區(qū)出現(xiàn)一定頻率的暴雨不發(fā)生漬澇災(zāi)害相應(yīng)的〔排澇工程〕設(shè)計(jì)依據(jù)四大要素：〔1〕設(shè)計(jì)暴雨；〔2〕排水時(shí)間；〔3〕排水深度；〔4〕外江水位。第三節(jié)農(nóng)田排水流量

3.調(diào)蓄演算法〔1〕當(dāng)排水區(qū)內(nèi)有大而集中的湖泊作為蓄澇容積，可全部調(diào)蓄設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)生的徑流時(shí)，應(yīng)充分利用湖泊的調(diào)蓄能力，減少泵站裝機(jī)容量。調(diào)蓄演算原理〔2〕當(dāng)排水區(qū)內(nèi)沒有足夠大的湖泊可以調(diào)蓄全部澇水時(shí)，先劃分自流入湖面積和搶排面積，然后分別按調(diào)蓄演算法和平均排除法計(jì)算排水流量，取其大者第四節(jié)城鎮(zhèn)排水流量

一、特征水位〔一〕灌溉〔供水〕泵站1.進(jìn)水池水位〔1〕防洪水位按照泵站工程等級(jí)劃分相應(yīng)頻率的洪水位用途：確定泵房電機(jī)層樓板高程/泵房進(jìn)水側(cè)擋水墻頂部高程第四章泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程

第一節(jié)泵站特征揚(yáng)程

2.出水池水位〔1〕最高水位：出水池與輸水河道連接，取河道校核洪水位出水池與輸水渠道連接，取與泵站最大流量相應(yīng)的水位用途：出水建筑物的防洪水位〔2〕設(shè)計(jì)水位：按設(shè)計(jì)流量和供水控制高程〔壓力〕要求推算到進(jìn)水池的水位用途：確定泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程〔3〕最高運(yùn)行水位與泵站加大流量相應(yīng)的水位〔3〕最高運(yùn)行水位由排區(qū)允許最高澇水位推算到站前的水位當(dāng)有集中調(diào)蓄容積時(shí)由湖泊最高調(diào)蓄水位推算至站前的水位〔4〕最低運(yùn)行水位滿足作物對(duì)降低地下水位的要求，按大局部耕地的平均高程減去作物適宜地下水埋深再減0.2～0.3m滿足調(diào)蓄區(qū)預(yù)降最低水位的要求鹽堿地區(qū)按鹽堿地平均高程減去地下水臨界深度再減0.2～0.3m在上述根底上扣除排水渠水力損失作為泵站最低運(yùn)行水位，是水泵安裝高程確實(shí)定依據(jù)〔4〕平均水位：取與設(shè)計(jì)水位同

灌溉用水階梯圖凈揚(yáng)程過(guò)程線

第二節(jié)管路損失揚(yáng)程

第三節(jié)渠道水頭損失

第四節(jié)簡(jiǎn)單管路泵站需要揚(yáng)程

第五章水泵選型

水泵選型的主要內(nèi)容是確定水泵的類型、型號(hào)和臺(tái)數(shù)等。因?yàn)殡姍C(jī)、傳動(dòng)及輔助設(shè)備等的配套，泵站工程建筑物的設(shè)計(jì)以及泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都是以泵站的選型為依據(jù)的。水泵選型不合理不僅會(huì)增加工程投資，而且會(huì)降低水泵的運(yùn)行效率，增加泵站能耗和運(yùn)行費(fèi)用。因此，水泵的選擇非常關(guān)鍵。第五章水泵選型水泵選型的根本原那么①必須滿足流量和揚(yáng)程要求。②水泵應(yīng)在高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。③水泵在長(zhǎng)期運(yùn)行中泵站效率較高、能耗少，運(yùn)行費(fèi)用低。④按所選水泵、臺(tái)數(shù)建站，工程投資省。⑤在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)工況下，水泵機(jī)組能正常平安運(yùn)行，不允許發(fā)生汽蝕、震動(dòng)和超載。⑥便于安裝、維修和運(yùn)行管理。第五章水泵選型常用泵型比較表泵型離心泵混流泵軸流泵比轉(zhuǎn)速40—300300—500500以上一般揚(yáng)程范圍10m以上5—30m0—10m口徑40—2000mm100—6000mm300—4500mm流量范圍流量小，從零流量到大流量均能運(yùn)轉(zhuǎn)流量較大，從零流量到大流量均能運(yùn)轉(zhuǎn)流量大，不能在小流量運(yùn)轉(zhuǎn)軸功率變化具有上升型功率曲線，零流量時(shí)功率最小具有平坦的功率曲線，電動(dòng)機(jī)始終能滿載運(yùn)行具有陡降型功率曲線，零流量時(shí)功率最大效率變化高效率范圍廣，能適應(yīng)揚(yáng)程變化高效率范圍廣，能適應(yīng)揚(yáng)程變化高效率范圍窄，揚(yáng)程變化后效率很快降低氣蝕性能好好不好結(jié)構(gòu)與重量同口徑時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜重量大同口徑時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較大同口徑時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕，全調(diào)節(jié)泵復(fù)雜輔助設(shè)備較少中小型少、大型多中小型少、大型多維修保養(yǎng)較易較易較一般要根據(jù)工程的具體情況選擇適宜的泵型。

第六章泵房第一節(jié)泵房型式選擇

3.濕室型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：將泵房下部建成為一個(gè)可以進(jìn)水的濕室，起進(jìn)水池的作用適用場(chǎng)合：水源水位變幅較大，中小型混、軸流泵，地基條件差因?yàn)殡姍C(jī)、傳動(dòng)及輔助設(shè)備等的配套，泵站工程建筑物的設(shè)計(jì)以及泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都是以泵站的選型為依據(jù)的。按設(shè)計(jì)流量和供水控制高程〔壓力〕要求推算到進(jìn)水池的水位〔1〕一端式布置采用變坡布置，減少挖壓占地與挖方量排水標(biāo)準(zhǔn)—指排區(qū)出現(xiàn)一定頻率的暴雨不發(fā)生漬澇災(zāi)害相應(yīng)的〔排澇工程〕設(shè)計(jì)依據(jù)由排區(qū)允許最高澇水位推算到站前的水位⑤在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)工況下，水泵機(jī)組能正常平安運(yùn)行，不允許發(fā)生汽蝕、震動(dòng)和超載。除布置主水泵外，還要布置供水泵〔靠進(jìn)水側(cè)〕和排水泵〔靠出水側(cè)〕1以泵站為主體，附屬建筑物配合的泵站樞紐第一節(jié)泵站特征揚(yáng)程滿足作物對(duì)降低地下水位的要求，按大局部耕地的平均高程減去作物適宜地下水埋深再減0.第四節(jié)簡(jiǎn)單管路泵站需要揚(yáng)程按設(shè)計(jì)流量和供水控制高程〔壓力〕要求推算到進(jìn)水池的水位

〔二〕移動(dòng)式泵房1.泵船2.泵車

二、泵房型式的選擇一、安裝臥式機(jī)組的泵房〔一〕設(shè)備布置1.主機(jī)組布置〔1〕一列式布置〔2〕交錯(cuò)式布置〔3〕平行一列式布置第二節(jié)泵房布置2.配電設(shè)備布置配電設(shè)備—泵站用高、低壓開關(guān)柜布置方式〔1〕一端式布置〔2〕一側(cè)式布置布置要求滿足運(yùn)行維護(hù)操作空間的要求滿足防水防潮的要求3.檢修間布置平面尺寸按最大設(shè)備解體后能正常裝配來(lái)設(shè)計(jì)一般取為泵房一跨的長(zhǎng)度，與配電間相對(duì)布置4.交通道布置一般沿泵房長(zhǎng)度方向，靠出水側(cè)，寬度為1.5m5.充水系統(tǒng)布置充水系統(tǒng)—抽真空設(shè)備及抽氣管道組成，與泵相連其布置通常以不增加泵房面積為原那么6.排水系統(tǒng)布置由排水溝、排水泵、管道、集水井組成，用于排除泵房?jī)?nèi)主泵或閥門運(yùn)行產(chǎn)生的漏水；對(duì)于大型泵站，檢修前需要通過(guò)排水系統(tǒng)排除流道內(nèi)的水體排水支溝沿機(jī)組根底布置，通過(guò)干溝匯入集水井排水泵通過(guò)穿墻管將水排至前池泵房地面為向進(jìn)水池方向約2%坡度的傾斜面〔二〕泵房尺寸確實(shí)定1.泵房跨度

4.水泵層設(shè)備布置及寬度確定除布置主水泵外，還要布置供水泵〔靠進(jìn)水側(cè)〕和排水泵〔靠出水側(cè)〕

第三節(jié)泵房整體穩(wěn)定校核

一、前池的類型與池中流態(tài)分析1.正向進(jìn)水前池第七章進(jìn)出水建筑物第一節(jié)前池

2.側(cè)向進(jìn)水前池引渠末端側(cè)向進(jìn)水前池側(cè)向進(jìn)水前池中流態(tài)分布：作用：將水流引向水泵進(jìn)口充水系統(tǒng)—抽真空設(shè)備及抽氣管道組成，與泵相連滿足防水防潮的要求除布置主水泵外，還要布置供水泵〔靠進(jìn)水側(cè)〕和排水泵〔靠出水側(cè)〕1以泵站為主體，附屬建筑物配合的泵站樞紐作用：將水流引向水泵進(jìn)口第二節(jié)管路損失揚(yáng)程〔1〕供水泵站滿足作物對(duì)降低地下水位的要求，按大局部耕地的平均高程減去作物適宜地下水埋深再減0.第三章泵站設(shè)計(jì)流量一般取為泵房一跨的長(zhǎng)度，與配電間相對(duì)布置出水池與輸水河道連接，取河道校核洪水位利用雙向流道解決排灌結(jié)合的泵站布置管道：進(jìn)出水管高揚(yáng)程泵站：主要分布在陜甘寧晉等高原地區(qū)。第一節(jié)泵站特征揚(yáng)程

考慮前池底坡對(duì)流態(tài)的影響4.前池中的隔墩5.前池中的底坎6.前池的翼墻三、側(cè)向進(jìn)水前池的邊壁形式側(cè)向進(jìn)水前池加導(dǎo)流墩一、進(jìn)水池中的流態(tài)對(duì)水泵性能的影響〔一〕旋渦對(duì)水泵性能的影響進(jìn)水池內(nèi)流動(dòng)分析第二節(jié)進(jìn)水池1.外表旋渦〔a)凹陷渦〔b)間斷渦〔c)連續(xù)渦〔d)同心渦外表旋渦進(jìn)氣對(duì)泵性能的影響2.附壁旋渦

水泵葉輪切割水中旋渦水中渦引起的泵振動(dòng)頻譜分析〔二〕回流對(duì)水泵性能的影響二、進(jìn)水池形狀進(jìn)水池的標(biāo)準(zhǔn)形式非標(biāo)準(zhǔn)形式的進(jìn)水池進(jìn)水池的邊壁形式進(jìn)水池各種邊壁形式（a）矩形（b）多邊形（c）半圓形（d）圓形（e）馬鞍形（f）蝸殼形進(jìn)水池邊壁形式與進(jìn)水阻力損失

進(jìn)水間—安裝旋轉(zhuǎn)式濾網(wǎng)

的進(jìn)水室第三節(jié)進(jìn)水間

一、閘門閘門的作用第四節(jié)進(jìn)水建筑物附屬設(shè)備閘門的作用與類型水閘—用來(lái)進(jìn)行水位控制和流量調(diào)節(jié)的低水頭水工建筑物閘室結(jié)構(gòu)型式閘孔的型式

水閘的消能防沖消力坎的設(shè)置泵站中閘門的位置平面閘門弧形閘門啟閉設(shè)備二、攔污柵及清污裝置一、出水池〔一〕出水池的作用與類型按水流方向劃分—正向出水池/側(cè)向出水池第五節(jié)出水建筑物按出流方式劃分—淹沒出流、自由出流、虹吸出流〔二〕出水池中水流運(yùn)動(dòng)狀況分析管口水平出流管口向上傾斜管口向下傾斜

二、壓力水箱一、進(jìn)水管的作用與設(shè)計(jì)要求作用：將水流引向水泵進(jìn)口設(shè)計(jì)要求：損失小—管道效率與泵的安裝高程為水泵進(jìn)