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1、水库工程初步设计报告 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-i目录目录6 水力机械、机电及金属结构水力机械、机电及金属结构16.1 水力机械水力机械16.1.1 泵站工程概况16.1.2 水泵及附属设备选择16.1.3 泥沙对水泵的影响及措施 96.1.4 辅助系统机械设备选择 106.1.5 泵站主要机电设备清单 106.2 电气电气116.2.1 泵站配电系统116.2.2 坝区配电系统176.3 机电设备布置机电设备布置.216.3.1 泵站机电设备布置216.3.2 坝区机电设备布置216.4 金属结构工程金属结构工程216.4.1 引水兼放空建筑物金属结构工程 226.4.2
2、 金属结构工程技术特性表 266.4.3 金属结构工程设备材料清单 27水库工程初步设计报告 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-ii水库工程初步设计报告 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-06 水力机械、机电及金属结构水力机械、机电及金属结构6.1 水力机械水力机械6.1.1 泵站工程概况泵站工程概况水库的工程任务为以烤烟灌溉为主、兼顾农村人畜饮水供水。只有提灌区需要修建泵站提水，提灌区采用坝后取水+重力输水+提水后重力输水方案。泵房位于水库大坝下游 0.8km 黄溪河村民组对面坡脚。闸阀室后 DN300 提水灌区干管采用重力输水至泵房，再由泵站提水至 835.0 高位
3、水池，高位水池引出输水干管至杜麻村、白岩坪村受水点。泵站设两台水泵（一用一备，互为备用）。DN300 提水灌区干管道经坝后闸阀室 O 点（桩号提干 0+000）引出后，提水灌区干管沿黄溪河河谷右岸铺设，后在桩号提干 0+297 处跨河至左岸，穿过田地铺设至黄溪河寨对面坡脚 B 点（桩号提干 0+638）防洪高程以上设置泵站（安装高程：750.24m、设计净扬程 75.4m，上水铸铁管长 390m），提水至 C点（桩号提干 1+020）进入标高 835.00m 600m高位水池。再由高位水池自流输出，至供水节点 D 点（桩号提干 1+452）处设置分水点，向杜麻村 2#供水区供水；再至供水节点
4、E 点（桩号提干 4+175）处进入高程 800.00m 的 600m白岩坪调节水池，最后由水池自流输出至（桩号提干 5+651）处到达主管输水终点白岩坪出水点，为白岩坪村供水区供水。提水灌区干管平面全长 5651m，实际管长 5790m。泵站工程布置详见设计图（岑巩水库初设水工供水01）。6.1.2 水泵及附属设备选择水泵及附属设备选择6.1.2.1 泵站特征参数泵站特征参数（1）库内特征水位水库校核洪水位： 771.91 m正常蓄水位： 770.00m水库工程初步设计报告 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-1水库死水位： 760.50m（2）高位水池水池容积： 总容积 1200
5、m（2 个，每个 600m）设计水位： 835.00m最高运行水位： 835.00m最低运行水位： 831.40m（3）提水流量： 0.054m/s（195m/h）（4）泵站特征扬程：最高净扬程：835.00-760.50=74.5m最低净扬程：835.00-771.91=63.09m设计净扬程为出水池正常水位与取水源保证率 95%的水位之差，水库来水多年平均流量为 0.045m/s，取水流量为 0.1242 m/ s，经计算，取水源保证率 95%的水位为 769.6m。设计净扬程：835-769.6=65.4m（5）上水管管长：390m；管材：铸铁管管径：DN2506.1.2.2 水泵型式水
6、泵型式泵站至高位水池扬程较高，流量较大。经初步分析，水泵泵型可选择离心泵或者潜水泵。方案比较：本工程取水方案为坝后管道取水，若选用水泵泵型潜水泵，不便于管道中直接取水，需要在坝后修筑取水池或者取水塔。若在坝后修筑取水池，则增加了工程水工工程量，而同等扬程同等流量的潜水泵与离心泵价格相差不大，配套电机功率相同，故坝后取水选用潜水泵提水不经济。本提水泵站选取离心泵较为合理。水库工程初步设计报告 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-26.1.2.3 泵型选择泵型选择1、泵站扬程计算、泵站扬程计算（1）泵站进水管中心线高程取水口进口中心线高程 758.3m，取水口后设 DN1200 钢管至闸
7、阀室，在闸阀室内渐变为 DN600 钢管。闸阀室内 DN600 钢管一分为四：DN600 放空管、DN100 生态放水管、DN300 提水灌区干管、DN300 自流灌区干管；DN300 提水灌区干管在 0+638 桩号引至泵房，泵站提水至 835.00m 高程 600m高位水池。（2）泵站吸水管及出水管管径计算根据室外给水设计规范（GB50013-2006）6.3.1 节：水泵吸水管及出水管的流速宜按下列数值：吸水管：直径小于 250mm 时，为 1.01.2m/s；直径在 2501000mm 时，为 1.21.6m/s；直径大于 1000mm 时，为 1.52.0m/s。出水管：直径小于 2
8、50mm 时，为 1.52.0m/s；直径在 2501000mm 时，为 2.02.5m/s；直径大于 1000mm 时，为 2.03.0m/s。根据泵站设计规范（GB/50265-2010）第 9.3.1 条：离心泵或小口径轴流泵、混流泵的金属管道设计流速宜取 1.52.0m/s，出口管道设计流速宜取 2.03.0m/s。管道直径采用公式： 计算。v4QD 式中：Q水泵的设计流量（m/s），工作水泵 1 台，备用水泵 1 台，设计供水流量 Q=0.054m/s；管道设计流速（m/s），吸水管流速取 1.21.6m/s 试算，出水管流速取 1.52.0m/s 试算。水库工程初步设计报告 第六章
9、 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-3本工程泵站提水流量 Q=0.054m/s，拟采用球墨铸铁管。（a）吸水管管径计算：吸水管试算流速取 1.21.6m/s，对应管径为 0.2830.245m，查钢管管径规格，有 DN250mm 钢管满足要求。因此本工程吸水管（15m）选取 DN250mm钢管对应过水流速为 1.42m/s； （b）出水管管径计算：出水管试算流速取 1.52.0m/s，对应管径为 0.2530.219m，查铸铁管管径规格，只有 DN200 或者 DN250mm 铸铁管，不在计算结果范围内。经计算，如果选择 DN200mm 球墨铸铁管（外径 222mm，K9 级，壁厚 6.3
10、mm）作为出水管，管道过水流速为 2.20m/s；若出水管选取 DN250mm 球墨铸铁管（外径274mm，K9 级，壁厚 6.8mm），管道过水流速为 1.42m/s。选择 DN200 球墨铸铁管作为出水管水头比 DN250 球墨铸铁管作为出水管水头损失增加 11.29m，总扬程增加太大，因此考虑到经济合理等因素选择 DN250 球墨铸铁管作为出水管，又考虑水泵出水管并联段的连接问题，选取并联段为 DN250 钢管（长度为15m）。（3）泵站最高扬程计算最高扬程为最高净扬程加上水库至高位水池管道水头损失计算管道水头损失分两段计算：1、闸阀室泵站2、泵站高位水池根据村镇供水工程设计规范（SL6
11、87-2014）及室外给水设计规范（GB50013-2014），管道总水头损失按下列公式计算：hz=hl+hj 式中 hz管（渠）道总水头损失（m）；hl管（渠）道沿程水头损失（m）；hj管（渠）道局部水头损失（m），（根据以往设计经验，对于长管道，按沿程水头损失的 10%进行框算）。管道沿程水头损失按下式计算：水库工程初步设计报告 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-4式中：hl管道沿程水头损失（m）；i单位管长水头损失；L管道长度（m）计算管段长度（m）。1）闸阀室至泵站段管道水头损失按下式计算：i=10.67C-1.852Q1.852d-4.87式中：Q管道流量（m/s）；d管
12、道内经（m）；C海曾威廉系数，取 125。2）泵站至高位水池段管道水头损失按下式计算：当 V1.2m/s 时i=0.000912V2（1+0.867/V）0.3/d1.3；当 V1.2m/s 时，i=0.00107v2/d1.3式中：管道断面水流平均流速（m/s）；d管道内径（m）；经计算，管道水力计算结果见下表。水库工程初步设计报告 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-5表表 6-1-1 管道水力计算成果表管道水力计算成果表管段管道长度（m）采用管道型号管道流量（m/s）实际内径管径（m）流速（m/s）起点标高终点标高单位长度水损 i沿程水头损失局部水头损失总水头损失闸阀室泵站70
13、0DN300 铸铁管0.0776 311.60 1.02753.93750.240.0036 2.51 0.262.77泵站高位水池390DN250 铸铁管0.0771 260.20 1.45 750.24835.000.0085 3.330.33 3.66 由上表可以看出，管道有闸阀室至泵站管段水头总损失为 2.77m，泵站至高位水池管段水头总损失为 3.66m，则泵站最高扬程为：74.5+2.77+3.66=80.93m，最低扬程为：63.09+2.77+3.66=69.52m，设计扬程：65.4+2.77+3.66=71.83m。因此选择水泵型号时需按照此扬程来选择。水库工程初步设计报告
14、 第六章 水力机械、机电及金属结构有限公司 6-62、水泵型号的选择、水泵型号的选择本泵站对白岩坪村、杜麻村受水区供水。由水文计算知，水库供水和灌溉全部考虑采用管道输水。根据拟定的灌溉制度和灌溉面积、灌溉水利用系数，计算灌溉的年内需水过程，再从计算成果中查找出 P=80%的最大旬用水量 11.2 万 m，灌区分三轮轮灌（灌区分为三个片区，每个片区灌溉 4 天），每日最大预计每天提水时间 16h，折算成流量为 54L/s。据生活需水预测成果，农村人畜用水量为 699m/d，根据村镇供水工程技术规范（SL310-2004）和室外给水设计规范（GB50013-2006）的相关要求，供水日不均匀变化系
15、数取 1.3，则计算最大日供水量为 908.7m/d，折算成流量为 10.52L/s。泵站提水流量计算本工程设计每天提水时间 16h，灌区分三轮轮灌（灌区分为三个片区，每个片区灌溉 4 天），则提水流量为：3110.1163600=0.054 m/s，即 195 m/h。水泵型号选择根据提水最大扬程（含水头损失）80.93m，最低扬程为69.52m，设计扬程为 71.35m，及水泵供水流量 195m/h 确定。由以上参数选择水泵两种方案运行方式进行比较：方案一：两台离心泵型式（一备一用）型 号：D200-43*2 型多级卧式离心泵台 数：2 台（一用一备）额定流量：190m/h扬 程：86m额定转速：1480r/min效 率：
