1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上某灌溉泵站設計一 基本設計資料1 基本情況 本區(qū)地勢較高，歷年旱情比較嚴重，糧食產(chǎn)量低。根據(jù)規(guī)劃，擬從附近湖中揚水灌溉該區(qū)的6.7萬畝農田，使之達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。 機電揚水灌區(qū)內主要作物有小麥、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，擬定出本灌區(qū)灌溉保證率為75%的灌溉制度。其設計毛灌水率如表1所示。表1 設計年內毛灌水率灌水時間（日/月）1/3-15/416/4-10/611/6-30/71/9-30/915/11-10/12灌水率（l/(s·千畝)）30.0022.0016.5022.5030.75 圖1 站地地形圖2 地質及

2、水文地質資料根據(jù)可能選擇的站址，布置6個鉆孔。由地質柱狀圖明顯的看出，3米以內表土主要是粘壤土，經(jīng)土工試驗，得到的有關物理指標為粘壤土的內摩擦角=35°，承載力為200kN/m2。站址附近的地下水位多年平均在307.2m左右（系黃海高程）。3 氣象資料夏季多年平均旬最高氣溫34，春、秋季干旱少雨，年平均降雨量為524mm，降雨年內分配極不均勻，每年7、8、9月的降雨量占全年降雨量的80以上。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o.44m。平均年地面溫度為15，平均年日照時數(shù)為2600.4h。累積年平均輻射總量為527.4l kJcm，平均日照百分率為59

3、 。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 水源灌區(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 時的湖泊月平均水位如表2所示。表2 湖泊月平均水位（保證率為75%）月份123456789101112水位（m）308.9308.9309.2309.3309.5309.7312.0313.0313.2309.8309.8308.9灌溉保證率為90%時，灌溉期間旬平均最低水位為308.8m。5年一遇的旬平均最高水位達3l2.5m，夏季多年旬平均最高水溫為23。5 其它根據(jù)規(guī)劃，為保證揚水后自流灌溉，出水池水位均不應低于327m。站址附近有6.3 kV高壓電力線通過，

4、已經(jīng)有關部門批準，可供泵站使用。該地區(qū)勞動力充足，交通方便。除水泥、金屬材料以及泵站建設中所需的特殊材料外，當?shù)乜商峁┐u、石、砂、瓦、木材等建筑用材。根據(jù)機電設備的運行特性，每天按20h運行設計。6 要求 完成泵站設計中初設階段的部分內容，成果包括設計圖紙和設計說明書。（1） 圖紙1） 樞紐平面布置圖（繪制在地形圖上）2） 泵房平面圖，泵房縱、橫剖面圖。（2） 設計說明書1） 概述建站目的，設計任務，資料分析，設計所依據(jù)的規(guī)范和標準。2） 機電設備選擇的依據(jù)和計算。3） 泵站各建筑物的型式、結構選擇的依據(jù)、計算結果及其草圖。4） 泵房尺寸擬定的依據(jù)和設備布置的說明。5） 驗證機組選擇的合理性，

5、并說明其在使用中應注意的問題。6） 必要的附圖、附表、參考文獻。（3） 樞紐中心線 因所給資料不足，無法知道控制區(qū)面積如何，但是根據(jù)資料可知，該地區(qū)高差不大，總體呈上升趨勢，沒有坡升坡降的情況，于是擬定采用單站集中控制方式。同時，采用正向進水、正向出水的建筑物布置型式。初步擬定樞紐中心線。擬定情況如圖2所示（在原地形圖的基礎上繪制）。 圖2 樞紐中心線布置圖二 泵站設計1 泵站主要設計參數(shù)（1） 設計水位 出水池水位327.0米，水源設計最低水位308.8米，5年一遇的旬平均最高水位312.5米。（2） 泵站設計流量： 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，具體如下。

6、1) 灌水日期的移動或者灌水時間的變動不應影響作物的正常需水(變動天數(shù)不超過23天)。 2) 每次灌水的灌水率數(shù)值不應相差太大(最小灌水率不應小于最大值的40)，以便渠道流量比較平穩(wěn)，泵站機組利用率較高。3) 修正后的灌水率應適應我國目前的管理水平，對旱作灌區(qū)，一般的灌水率在20351/（s·干畝)之間。 圖3 灌水率圖 （3） 按每天開機19小時，將修正后的毛灌水率換算成機灌灌水率。公式為q機= q設*24/ t機式中 q機修正后的設計毛灌水率1(s·千畝)； t機機組每天開機的小時數(shù)。表3 設計年內毛灌水率灌水時間（日/月）1/3-15/416/4-10/611/6-3

7、0/71/9-30/915/11-10/12毛灌水率（l/(s·千畝)）30.0022.0016.5022.5030.75機灌水率37.8927.7920.8428.4238.84圖4 機灌灌水率圖（4） 取灌水率圖中之最大的灌水率來計算泵站的設計流量，其計算公式為 Q設= qmax機/渠系式中 qmax機修正后的最大灌水率l/(s·千畝)； 設計的灌溉面積千畝； 渠系渠系水利用系數(shù)（%）。Q設=38.84*67/0.65=4003.5l/s2 泵站設計揚程估算（1） 泵站設計的水源水位；最高水位；313.2；最低水位；308.9；設計水位；312.5；最低運行水位；灌溉保

8、證率為90%時，灌溉期間旬平均最低水位為308.8。出水池按最低要求327m設計凈揚程；327-312.5=14.5m最高凈揚程；327-308.8=18.2m最低凈揚程；327-313.2=13.8m（2） 計算平均實際揚程，公式為式中 H實i相應時段ti時的出水池水位與進水池水位之差，m； Qi相應時段ti時的泵站供水流量，1/s，； ti不同灌溉時段的泵站工作天數(shù)，天。 表4 實際揚程計算表灌水時間（日/月）1/3-15/416/4-10/611/6-30/71/9-30/915/11-10/12機灌灌水率（l/(s·千畝)）37.8927.7920.8428.4238.84供

9、水流量1/s3905.62864.52148.12929.44003.5Qi ti.587882.5H實i Qi t.2.8出水池按最低要求327m。=17.636m（3）確定水泵的設計揚程，公式為：H設= +h損（1+k）式中 h損管路沿程和局部水頭損失。m； K管路水頭損失占平均實際揚程的百分比，其值可按表課本5-2初定。取k=20%H設= +h損（1+k）=21.163m3 初步選泵(1) 水泵選型的原則。具體如下。 1) 在設計揚程下，能滿足設計流量的要求， 2) 當實際揚程變化時，水泵能在高效區(qū)內工作， 3) 在能夠適應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、

10、維修費用。另外大泵的效率較高。 4) 在一個泵站中，盡可能選用同型號的水泵。 5) 如進水池的水位變化幅度較小時、優(yōu)先選用臥式機組。 6) 在滿足流量和揚程的前提下，盡量選用吸水性能好的水泵。(2) 主泵類型的選擇。 因為此泵站的設計揚程為 21.163m ，設計流量為 4003.5l/s 查水泵站設計示例與習題中的水泵性能表得 種泵型均符合揚程要求，作為比較方案，進行經(jīng)濟性能等方面的優(yōu)選。其性能如表所示：表5 泵型方案性能(3) 確定主泵臺數(shù) 有關系式，可據(jù)此確定兩種泵型所需的臺數(shù)。型泵 臺，取 臺。型泵 臺，取 臺。(4) 擬合流量過程曲線按選定的水泵型號和臺數(shù)，在流量過程線上擬合，當選擇

11、水泵 型臺數(shù)為時，擬合后的流量過程線和設計流量過程線配合較好，故說明選擇方案可以滿足流量變化過程的要求。故本設計選用 型泵這一方案是合理的。所以選用 臺 型泵，其中 為備用。4 動力機組配套選型由于在站址有高壓輸電線路通過，靠近電源，故動力類型選配電動機。(1) 電動機配套功率N配計算其計算公式如下： 式中：K動力備用系數(shù)，取1.1；N軸水泵工作范圍內的最大軸功率，查前表得 kW；傳動效率，水泵轉速為 r/min，初步假定用同步轉速 r/min的異步電動機直接傳動，則取為 。算得。(2) 確定機型根據(jù)水泵額定轉速 r/min和配套功率 kW，配套 電機。5 水泵機組的布置與基礎本設計采用的是

12、臺 系列 泵，因此機組布置采用橫向排列方式。機組基礎采用混凝土基礎，混凝土容重23520N/m3,機組的基礎深度計算公式為H （2.2）式中，W機組總重量（N），L基礎長度（m）， B基礎寬度（m）， 基礎所用材料的容重（N/m3）。查給水排水設計手冊，得到 型水泵機組的基礎平面尺寸為 ，機組總重量為2550kg，則根據(jù)公式（2.2）計算出其基礎深度為1.29m. 6 管路水頭損失計算由于鋼管管材可以有所不同，計算方法也不同的強度高，接口可焊接，密封性遠勝于鑄鐵管，因此吸水管路和出水管（泵房內）均采用壁厚為10mm的鋼管，敷設在泵房地板上。壓水管采用球墨鑄鐵管。每臺水泵均有單獨的吸水管，深入進

13、水池中。(1) 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算管路沿程水頭損失可按比阻法計算，對于鋼管，計算公式如下:hf=Ak1k2LQ2式中，k1鋼管壁厚不等于10mm時的修正系數(shù)，對于本次設計k11 k3管中平均流速小于1.2m/s的修正系數(shù) A比阻值管路局部水頭損失計算公式如下：hm式中，局部水頭損失系數(shù)因此，管路總水頭損失hshfhm。(2) 吸水管路水頭損失的計算1） 沿程水頭損失計算沿程水頭損失用下式計算 式中 n管道內壁糙率，鑄鐵為0.013；L管道長度11.0m；D管道直徑950mm；Q管道設計流量1.1 m3/s。則計算可得。2） 局部水頭損失計算局部水頭損失用下式計算 式中 管路局部

14、阻力系數(shù)，查資料得：，；D局部阻力處管徑，查資料得：D進=1.2m，D縮=0.8m；其余符合同上。則得。則吸水管路水頭損失為：m。7 水泵安裝高度計算本設計工作水溫與水面大氣壓均超過標準值，用公式計算修正后的允許吸上真空高度，水泵允許吸上真空高度7.5m；大氣修正值，海拔 m，查資料得 m；工作水溫 ，則查資料得 m；算得= 。=4Q/(D2)m/s， 水泵進口處流速。 水泵安裝高度用下式計算 ， 8 水泵安裝高程的確定水泵安裝高程用下式計算： ，進水池最低水位 m；K安全值，取0.2m。則m。水泵安裝狀況如圖所示僅供參考，結果不同圖形有所不同。 圖4 水泵安裝高程示意圖9 出水管經(jīng)濟管徑的計

15、算 (1) 設幾種待選的管徑，并在水泵性能曲線圖上求的每種管徑的工況點，計算結果見下表。計算公式表6 不同管徑需要揚程性能表D=700mm流量（）h（m）D=800mm流量（）h（m）D=900mm流量（）h（m）D=1000mm流量（）h（m）D=1100mm流量（）h（m）D=1200mm流量（）h（m）表7 不同管徑水泵工況點參數(shù)表管徑（mm）工況點參數(shù)Q（）H（m）（%）P（kW）700800900100011001200(2) 計算不同管徑時，抽灌溉水量W= 萬m³所需要的電費。計算公式為 （）式中 W年灌溉用水量，m³。 每種管徑相應工況點的流量和水泵軸功率。e

16、單位電價，。表8 計算結果見下表管徑（mm）700800900100011001200年電費(3) 計算每種水管的管壁厚度。 計算公式為計算結果見下表表9 管徑與管壁厚度表管徑（mm）700800900100011001200Hp（m）（mm）由于計算所需的管壁厚度太小，所以取0.8mm。(4) 水管投資。計算公式 （元） 式中 b鋼板價格，元。換算成每年投入為 元年表10 計算結果見下表管徑（mm）700800900100011001200C（萬元）A（萬元年）(5) 年維修管理費計算公式為 表11 年維修管理費表管徑（mm）700800900100011001200(6) 不同管徑時的年費

17、用 計算公式為 R= 表12 計算結果見下表管徑（mm）700800900100011001200年費用R 結果出水管選用的經(jīng)濟管徑為D= 。 10 出水建筑物設計1 出水池根據(jù)站址地形，本設計采用開敞式側向出水池，用出口拍門阻止池水倒泄。（1） 立面尺寸 1） 池頂高程。用下式確定 ， 式中 出水池最高水位；安全超高，查資料取 m。則=5m。2） 池底高程。由下式確定： ，式中 出水池最低水位，本設計為 m；出水管漸擴出口直徑，本設計為 m；出水管漸擴出口上緣最小淹沒深度，要求大于兩倍出口流速水頭。本設計取 倍出口流速水頭，h淹=；P出水管漸擴出口下緣至池底凈距，本設計取 m。則= 。出水池

18、立面尺寸如圖所示圖中為水平出水，如設計方案不同方法也有所不同，參考課本。(2) 平面尺寸 1) 池長L。用下式確定 2) 池寬B。，式中 邊管出口處池寬，擬取 m。則B= ，出水池平面尺寸如圖所示。出水池平面尺寸示意圖三 泵房初步布置設計1 確定泵房結構型式臥式離心泵泵房型式取決于水泵有效吸程與水源水位變幅的關系。（1） 水泵有效吸程值計算按下式計算：，式中Z水泵安裝基準面距底座間（此處為底面）的距離，查資料可得 ；h水泵基礎高出機坑地面高度（此處為0.1m），余者符號意義跟前同。則=。(2) 水源水位變幅渠道最高水位 m，最低水位 m，則水位變幅H= 。（3） 泵房結構型式確定由上面的計算結果可知選用 型泵房。 2 輔助設備的選擇(1) 起重設備 (2)