水泵课程设计

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1、1综合说明1.1 兴建缘由该排涝泵站的兴建是为了满足某市城市防洪需要。1.2 工程位置、规模、作用工程位置：该排涝泵站拟建在距该县城区以东 15 公里的新沟河上。工程规模：由泵站设计流量 Q=8.0m3/s，由泵站设计规范 GBT50265-97可知该排涝泵站属于中型泵站。工程作用：满足城市的防洪需求1.3 基本资料地面以下土质为中粉质壤土，夹铁锰质结核，贯入击数为 24 击，地基土容重 19.4 kN/ m3，含水率 26.8%，空隙比为 0.833，允许承载力 220kPa，内摩擦角 23，凝聚力 19 kPa，渗透系数 2.6610-7，地下水埋深 7.3m。1.3.2 水位特征值泵站上

2、下游水位资料见表 1-1。表 1-1 泵站上下游水位资料下游水位（m） 上游水位（m）设计运行水位最低运行水位最高运行水位设计运行水位最低运行水位最高运行水位26.4 25.8 30.6 31.4 31.1 31.81.3.3 工程布置和主要建筑物泵站工程的主要建筑物有进水建筑物、站房和出水建筑物。进水建筑物包括前池、进水池和进水管道等。出水建筑物包括出水管路和出水池等。泵站站房内安装水泵、动力机和辅助设备以及泵站附属设备。1.3.4 其他该站建筑物等级为级，站址北首附近有 10kV 电源，水陆交通方便。已知该泵站上下游引水河道断面设计参数如表 1-2 所示。其中上下游河道堤顶高程自行设计，规

3、定下游地面高程低于引水河道堤顶 0.5m。2表 1-2 泵站上下游引水河道断面设计参数下游引水河道 上游引水河道河底高程（ m）河底宽度（ m）边坡堤顶宽（ m）河底高程（ m）河底宽度（ m）边坡堤顶宽（m）24.1 7 1:2.5 6 27.7 7 1:2.5 6第 2 章 设计参数确定2.1 设计流量的确定泵站设计流量 Q=8.0m3/s。2.2 水位分析及特征扬程的确定考虑此泵站的主要功能为排涝，则本设计的水位组合如表 2-1 所示。表 2-1 排涝泵站水位组合下 游（m） 上 游（m）设计运行水位 26.4 设计运行水位 31.4最低运行水位 25.8 最低运行水位 31.1最高运行

4、水位 30.6 最高运行水位 31.8泵站各特征扬程为：设计扬程：H 设 =H 设上 H 设下 =31.4 26.4=5m；最大扬程：H 高 =H 最高上 H 最低下 =31.825.8 =6m；最低扬程：H 低 =H 最低上 H 最高下 =31.130.6=0.5m。2.3 工程设计等级由泵站设计流量 Q=8.0m3/s，建筑物等级为级，查水泵及水泵站表8-1 可知该排涝泵站等级为级。第 3 章 机组选型 3.1 水泵选型及方案比较3.1.1 水泵选型原则由于水泵的选型是动力机、传动及辅助设备等的配套、泵站工程建筑物设计以及经济运行的重要依据。水泵的选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水

5、泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。所以，水泵的选型必须十分3重视。水泵选型的原则有：（1）充分满足一定设计标准内供排水及灌溉要求；（2）水泵在长期运行中效率高；（3）水泵运行中安全，汽蚀性能良好；（4）节省机电设备及土建投资费用；（5）运行、管理和维修方便。3.1.2 水泵选型资料根据泵站排涝的需要，设计流量为 H 设 =H 设上 H 设下 =31.4 26.4=5m，设计净扬程，估计水力损失为净扬程的 5%，则水泵的设计扬程为H 泵设 =5*1.02=5.1 米，最大扬程为 H 泵 max =6*1.02=6.12m。3.1.3 水泵选型方案根据水泵选型资料，初步选择 3 水泵和 5 台

6、水泵两种方案。1第一组方案（3 台水泵） 每台水泵的设计流量为 ， ，38.0/2.67m/sQ单 泵 5.01.25mH泵 设查高邮水泵厂水泵选型样本，选择 900ZLB-85,其工作性能参数见表 3-1。2第二组方案（5 台水泵）每台水泵的设计流量为 ， ，查3./51./s单 泵 .泵 设高邮水泵厂水泵选型样本，选择 800ZLB70,其工作性能参数见表 3-1。3.1.4 方案比较就性能而言，两种方案均能满足流量和扬程的要求，在整个运行期内都能在高效区内运行。方案一在设计运行条件下，水泵运行效率比方案二下高2.3%。就基建而言，方案一需要 3 台水泵，安装和管理比较方便，土建投资也较省

7、；方案二需要 5 台水泵，土建投资较多。就运行、管理而言，方案二单台泵安装较方便，台数多对流量的调节比较好。而方案一台数少，难以适应流量的变化要求，运行调度不方便，当水泵发生故障时，影响较大。就能源消耗而言，方案二单台泵能源消耗较少，各项参数均与设计要求吻合较紧。 4综合考虑以上各因素，决定采用方案二，即 800ZLB70 型立式轴流泵（叶片角度+2，n=485r/min，设计流量 Q=1.6m3/s） 。表 3-1 水泵工作性能表型号叶片安放角流量(m3/s)扬程（m ）转速（ r/min）轴功率（kW ）效率（%）叶轮直径（ mm）3.022 3.17 119.0 78.92.618 5.

8、50 161.6 87.4900ZLB85 +22.197 7.21490196.8 78.98501.891 3.44 78.9 80.81.642 4.95 94.0 84.8800ZLB70 +41.428 5.6348597.5 80.807003.2 电动机选型包括动力机类型选择、配套功率和确定机型等内容。3.2.1 动力机类型选择由于该地区电力充足，水陆交通方便，架立电线较方便，所选轴流泵配套动力机为电动机。3.2.2 配套功率的计算确定配套功率时，必须按照水泵工作范围内最大轴功率来计算。配套功率按下式计算：mtN ）（ kW10gdrpmtQHKN式中，Q 为水泵工作范围内对应于

9、最大轴功率的流量， m3/s；H 为水泵工作范围内对应于最大轴功率的扬程，m； 为水泵工作范围内对应于最大轴功率p的效率； 为传动效率（ ） ，这里取 =1.0； 为动力机备用系dr0.19传drK数，按表 3-2 选取。表 3-2 备用系数 K水泵轴功率（kW ） 100电动机 21.3 1.31.15 1.151.1 1.11.05 1.05根据最大扬程为 ，由 800ZLB70 型立式轴流泵性max6.015.3H泵5能曲线查得与其相对应的 Q=1.2m3/s， ，因此水泵轴功率为：p76.8%109.239.410kWapgQHN因此，取备用系数为 =1.05，代入配套功率计算式得：K

10、/1.056.7/10mt adrpdrN根据转速 n=485r/min，N mt=101kW 选择 5 台配套电机型号为 YSL500A-12， 其性能参数如表 3-3。表 3-3 YSL500A-12 型电机性能参数表功率（kW） 额定转速（r/ min） 功率因数 效率（% ） 负载转动惯量 kg.m2 重量（kg）110 490 0.82 92.5 105 20003.2.3 传动装置选择水泵轴与电动机的轴连接采用刚性联轴器直接连接，刚性联轴器直接传动具有传递功率大，传动效率高，结构简单、紧凑，占地面积小，传动平稳，无噪音，结构简单，价格低廉。此电动机与水泵转速相等，转向相同，故传动效

11、率 。%10dr3.2.4 电动机的安装形式本排水泵站采用立式水泵，故电动机的安装形式采用立式。电动机的电压采用 380V。第 4 章 枢纽布置及进出水建筑物设计4.1 枢纽布置本泵站为单纯的排涝泵站工程，压力水箱的出口与穿堤涵洞相连，再经过泄水闸排到上游排水河道。4.2 引河及前池设计布置4.2.1 引河设计下游引水河道断面设计参数如表 1-2 所示。下游堤顶高程=下游最高水位+安全超高=30.6+0.8=31.4m ，因此按设计规定可知下游地面高程为 30.9m。 64.2.2 前池设计采用正向进水前池，因为正向进水前池的水流与进水池水流的方向一致，水流逐步扩散、流态平顺且形式简单、施工方

12、便，而侧向进水前池的水流与进水池水流方向正交或斜交，易形成回流或漩涡，流态分布不均匀，故在地形条件允许的情况下，应优先采用正向进水前池。1前池扩散角根据工程实际经验，前池扩散角取值一般为 ，本工程拟采用402的扩散角。302前池池长 18.72m302tantBbL式中， L 为前池总长，m；B 为进水池总宽度，由进水池设计知B=5B1+4B0=53+40.8=18.2m；b 为引渠末端底宽 7m。3池底纵向坡度由于 i=（24.1 23.55）/21=0.026 ，故采用前段水平后段斜坡的形式，具体形式如图 4-1 所示。底坡 i 一般不陡于 1:4，取 i=0.05，则此时倾斜段水平投影长

13、为：L=h/i=（24.123.55）/0.05=11m 4前池边坡系数前池边坡系数采用和下游引水河道一样，m=2.5。5前池构造前池两侧采用与进水池中心线成 45夹角直立式八字形翼墙。翼墙顶高程与下游引河堤顶高程相同（30.7m） 。前池底部采用 M50 浆砌块石护底，护砌长度取 30m，护砌厚度 40cm，设梅花形冒水孔，间距 0.5m。下设反滤层，其长度为 5m，分 3 层铺设，其中最上层为碎石 10cm，中间一层为瓜子石 10cm，最下层铺设中砂 10cm。 4.3 进水池设计4.3.1 进水池形式采用湿室型进水池，维修方便，池顶高程与下游堤顶平齐（高程为30.7m） 。采用开敞式进水

14、池，后壁形式为矩形。 74.3.2 进水池的尺寸拟定所选立式轴流泵 800ZLB70 的喇叭口直径为 D=1m，以此来确定进水池各部分尺寸。1进水池宽度的确定规范推荐单台水泵进水池池宽 B1=3D=31=3m2悬空高度的确定悬空高度指吸水喇叭管进口至进水池底部的距离，悬空高度的确定与所用喇叭管的进口直径有一定得关系，较大的喇叭管所需悬空高度较小，而较小的喇叭管几口直径则需要较大的悬空高度。这里取 C=0.8D=0.8m3后壁距的确定后壁距 T 指吸水管中心至进水池后壁的距离， 规范推荐后壁距 T 为0.81.0D=0.81.0m,同时满足喇叭管安装的要求，取 T=0.9m。4进水池长度进水池长

15、度用下式计算： （m）hBKQL1式中，B 1 为单台泵进水池宽度，m；h 为设计水位时进水池水深，m；Q 为水泵额定流量，m 3/s；K 为秒换水系数，当 Q 0.5m3/s 时，K=（3050）s。根据 Q=1.6m3/s，取 K=40，则：1401.67.48(25)LDBh为满足检修门槽、拦污栅及泵房的布置要求，取 L=10.0m。5淹没深度的确定规范推荐：喇叭管垂直布置时，h s1.01.25D=11.25m，而根据所选水泵 800ZLB70 的安装图(湿室结构)知 hs=1+0.45=1.45m，满足要求。4.4 出水管道设计4.4.1 管道布置及铺设管道的布置形式采用单机单管，其结构简单、附件少、运行可靠，适用于低扬程、管道短的的泵站。管道铺设方式采用暗式，将管道埋于地下。其优点是受温度变化影响小，管顶埋设深度主要取决于外部荷载，埋设处无耕作要求时管顶埋设深度大于 0.5m 即可。84.4.2 管材选择对于泵站管材的选择，要根据设计压力、管道长短、当地材料供应情况、价格等因素进行分析比较确定。本设计采用钢管，因其具有强度高、管壁薄、重量轻、接头简单、运输方便等优点，但由于其易腐蚀，应