某灌溉泵站设计

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1、一、水泵站课程设计任务和目的 1、设计任务 某灌溉泵站设计 2、设计目的 （1）加深学生对课程基本概念、理论、方法及课程结构体系的理解和融会贯通，培养其综合运用所学课 程知识解决实际工程技术问题的能力。 （2）让学生了解和掌握泵站工程设计的基本环节、内容、方法、步骤和要求，受到工程设计方法的初步 训练和创新意识的培养。 （3）实现对学生的运算、绘图、查阅资料和手册、使用规范和标准、计算机应用的基本技能的训练和求 真务实科学素质的培养。 二设计所依据的规范和标准 给水排水设计手册常用设备 给水排水设计手册器材与装置S 型单机双吸水泵 交流同步、异步电机 泵站设计与规范 三.设计基本资料 1、基本

2、情况 本区地势较高，历年旱情比较严重，粮食产量低。根据规划，你从附近湖中扬水灌溉该区的 6.7 万亩农田， 使之达到高产、稳产的目的。 机电扬水灌区内主要作物有小麦、玉米、骨子和棉花等。管区缺少灌溉制度，现参考附近老灌区的灌水 经验，制定出本灌区灌溉保证率为 75的灌溉制度。其设计毛灌水率如表 1 所列 表 1.1 设计年内毛灌水率 灌水时间（日、月）1/315/416/410/611/630/71/930/915/1110/12 灌水率l/s千亩 30.0022.0016.5022.5030.75 1/500 的站地地形图（从略）。 2、地址及水文地质资料 根据可能选择的站址，布置 6 各钻

3、孔。由地质柱状图明显看出，3m 以内表土主要是粘壤土，经土工试验， 得到有关物理指标为粘壤土的内摩擦角 承载力为 200kN/ 。站址附近的地下水位多年平均在 307.2m 左右。 3、气象资料 夏季多年平均旬最高气温为 34，春、秋季干旱少雨，年平均降雨量为 524mm，降雨年内分配极不均 匀，每年 7、8、9 月的降雨量占全年降雨量的 80%以上。年平均无霜期为 200 天左右，多年平均最低气 温为-8，最大冻土深度为 0.44m，平均年地面温度为 15,平均年日照时数为 2600.4h。累计年平均辐 射总量为 527.4KJ/cm，平均日照百分率为 59%。热量和积温都比较丰富，能满足一

4、年两熟作物生长的需 要。 4、水源灌区西北有一湖泊，使规划灌区的水源，其水量充沛。灌溉保证率为 75%时的湖泊月平均水位如表 2 所 示 表 1.2 湖泊月平均水位(保证率 75%)灌溉保证率为 90%时，灌溉期间旬平均最低水位为 308.8m，5 年一遇的旬平均最高水位达 312.5m, 夏季多年旬平均最高水温为 23。 5、根据规划，为保证扬水后自流灌溉，出水池水位均不应低于 327m。 6、站址附近有 6.3 kv 高压电力线通过，已经有关部门批准，可供泵站使用。7、该地区劳动力充足，交通方便，除水泥、金属材料以及泵站建设中所需的特殊材料外，当地可提供砖、 瓦、石、砂、木材等建筑用材。

5、8、根据机电设备的运行特性，每天按 20h 运行计算。 四.站址选择及建筑物总体布置方案 1 、站址选择 站址选择要有利于控制全灌区的面积，便于泵站枢纽的总体布置，渠站能相互结合，工程量小，安全可 靠，能适时适量的取水。选择的依据如下： 水源：对于从湖泊取水的泵站，应选择河床及堤岸稳定，流量有保证，水位变幅小，有利于防洪、防沙、 防冰及防污的湖段。 地形：为了便于泵站建筑物的布置，站址处的地形应该比较开阔，同时应具有与泵站扬程相适宜的地形 高差和岸坡，还要有较好的通风采光条件，土石开挖工程量小，便于安排施工和以后扩建的可能性等因 素。 地质：泵站建筑物应处在岩石坚实、承载力强、渗透性弱、地下水

6、位深的地基上，对于建在软基上的泵 站，应考虑可能存在的淤泥、流沙、湿陷及膨胀土等不稳定的情况，在不可避免时，应制定相应的地基 处理方案及加固措施。 电源交通及其他：视泵站规模的大小兼顾动力电源的来源及输变电工程的造价，以求尽量减少输电线路 的长度。 要有利于与外部公路交通的衔接，以便于机电设备和施工物料的运送，条件许可时，尽可能使 泵站邻近村镇或居民点，同时尽可能考虑少占耕地并与周围自然环境相协调。 站址选择及建筑物总体布置方案见泵站建筑物总体布置图 五.泵站设计流量和设计扬程的确定 1、泵站设计流量的确定 （1）灌水率图的修正 为了便于选择同型号水泵，按以下原则将灌水率图修正成等阶梯形状，具

7、体如下： 灌水日期的移动或者灌水时间的变动，不应影响作物的正常需水（变动天数不超过 23 天）。 各次灌水的灌水率数值不应相差太大（最小灌水率不应小于最大值的 40%），以使渠道流量比较平稳， 泵站机组利用率较高。 修正后的灌水率应适应我国目前的管理水平，对旱作灌区，一般的灌水率在 2035 l/（s千亩）之间。 （2）设计年内毛灌水率阶梯图，如下图所示：（2）修正后的年内灌水率等阶梯图如下所示：修正后设计年内灌水率（表 1） 灌水阶段1234 灌水时间（日、月）16/428/71/315/415/1111/12 1/923/9 灌水率l/s千亩 20.0030.0030.0030.00 由于

8、四月中旬一直到七月底都属于连续的灌溉时期，故考虑将二者作为一个整体来考虑，由此把一年分 成四个灌溉期。 按每天开机小时数，将修正后的毛灌水率换算成机灌灌水率。绘制机灌灌水率图。 公式为 式中 修正后的设计毛灌水率，l/ (s千亩); 机组每天开机的小时数。 利用公式求得并列成表：见下表（表 2） 修正后设计年内机灌灌水率 灌水阶段1234 灌水时间（日、月）16/428/71/315/415/1111/12 1/923/9 修正灌水率l/s千亩 24.0036.0036.0036.00取灌水率图中之最大的灌水率来计算泵站的设计流量，其计算公式为式中 修正后的最大灌水率，l/ (s千亩) 设计的

9、灌溉面积，千亩 利用公式求得： l/s 即设计泵站流量给为： 2412l/s。 将其余灌水率对应的流量计算得出列入下表 3，方便选择泵型及泵数。 根据表 2 与出水池最低水位 327m 列表加权法计算，见结果如表 3： 灌水时间(月日)4.16-7.283.1-4.15 11.15-12.11 9.1-9.23 灌水天数104 462623 日平均进水位 m310.24309.23309.4313.2 出水位327 327 327 327 H 实16.7617.7717.613.8 Q 机1608241224122412 H*Q*T2802808.32 1971617.04 1103731.2

10、765568.8 Q*T 167232 110952 6271255476 2、计算平均实际扬程，公式为： 式中 相应时段 时的出水池水位与进水池水位之差，m； 相应时段 时的泵站供水流量，l/s； 不同灌溉时段的泵站工作天数，天。 则 =16.77（m）Hmax=17.77m Hmin=13.8m 3、确定水泵的设计扬程。 初步确定 为（5%10%） ，计算得： =（1.051.1） ，取 =18. m。 式中 管路沿程损失和局部水头损失，m；k管路水头损失占平均实际扬程的百分比。 六、水泵选型方案及类型和台数确定 1、水泵选型方案及类型 （1）水泵的选型原则 1) 充分满足灌溉设计保证率下

11、各时期的流量和扬程的要求。 2) 选用性能良好并对泵站流量、扬程变化具有较强适应性与保证性的泵型。 3) 所选水泵在长期运行中平均效率最高。 4) 所选水泵能使之与相联系的泵站建设总投资最省，且易于施工，便于运行、管理和维修。 5) 对于梯级泵站，水泵的型号和台数要满足上下级泵站间流量配合的要求，尽量避免或减少因流量配合 不当而造成下级泵站的流量不足或流量过大而弃水。 （2）水泵选型的步骤 1) 根据修正后的等阶梯灌水率图，初定水泵台数为 4-6 台，其中有 1 台备用泵。 2) 根据设计流量 Q=2412l/s，求得水泵台数为 3-4 台的单泵流量分别为：804 L/s 、603L/s。 依

12、据单台水泵的设计流量和设计扬程，查“水泵性能范围综合图”，可查到满足需要的几种水泵，其在最高效率时的参数分别为： 性能参数表 泵型号流量扬程转数轴功率配带功率效率允许汽蚀余量净重m3/hl/smr/minkw kw %mkg 20Sh-19 1620450 27970 149 185 8061900 2016560 2214782 2340650 1513770 24Sh-28 2340650 23.5970 187 250 807.5 2500 2880800 2119584.5 3420950 1820781 3) 方案比较灌水阶段1234 灌水时间（日、月）16/428/71/315/4

13、15/1111/12 1/923/9 修正灌水率l/s千亩 24.0036.0036.0036.00 灌水天数104 462623 采用 20Sh-19 型水泵(设计扬程下的单泵流量(590l/s)） 所需台数3444 设计流量下的供水流量(l/s) 1770236023602360 流量(l/s) 1608241224122412 灌水天数95472724 采用 24Sh-28 型水泵(设计扬程下的单泵流量(880l/s)） 所需台数2333 设计流量下的供水流量(l/s) 1760264026402640 流量(l/s) 1608241224122412 灌水天数95422421综上比较，

14、选 3 台，则每台水泵流量 Q= l/s,第二三四灌溉阶段水泵全开，第一期开两台水泵。选用 3 台 泵。很显然，24Sh-28 为最佳选择。 七、动力机及主要辅助设备的选配 1、动力机的选配 此地电源方便，站址附近有 6.3 KV 的高压电力线通过。优先考虑电动机。再根据所选水泵的转速和功率 ，选择合适的电动。查的适宜的电动机主要规格参数如下： 电机型号额定功率(kw)转速（r/min）重量（kg）电压（v） Y355-6 250 989 196060002、主要辅助设备的选配 （1）充水设备： 离心泵启动前必须充水，采用水环式真空泵，考虑抽气量与真空度，选用型号为 SZ-1 型水环式真空泵，

15、 其配带动力 4kw，转数 1450r/min,泵重 140 公斤。（查给水排水设计手册 第 11 册 常用设备） （2）排水设备： 采用排水沟排水，具体布置见后第十节机电设备布置方案。 （3）起重设备：选择起重设备的依据是泵房内最重设备的重量、机组台数和必须起吊高度。当最大设备重量不超过 1t， 机组台数不超过 4 台时，一般不设置固定起重设备，当设备最大重量在 5t 以下，或设备重量虽不超过 1t，而机组数目较多时，可在泵房内设置手动单轨小车配手拉葫芦，或电动葫芦，或手动单梁桥式起重机。按以上原则结合所选泵型，采用 SDQ-3 型手动单梁起重机，跨度 6m，起升高度 310m。（查给水排 水设计手册 第 11 册 常用设备） 八、进、出水管的材料、数目、管径、布置及支撑方式 1、进水管 如果按管中流速 1.52.0m/s 的要求设计管径，则进水管管径按下式计算确定 D=（0.80.92） 式中流量 Q 从所选泵的性能曲线上，依据 H=18 查的其流量 Q=0.88 m3/s.（在后续的管道设计中流量均 用 Q=0.88 m3/s） 所以 D=（0.80.92） =0.9 =0.84m 。 式中 D进水管管径，mQ进水管设计流量，m3/s。 根据上式计算选择相近的标准规格尺寸的管径，用公称直径表示。这样便于管道附件的选配和连接。 2、进水管的布置 （1）尽量使进水管短