黄墩排涝泵站设计项目说明书.doc

目 录
第一章 基本资料分析与整顿 2
第一节 地形资料 2
第二节 水文资料 2
第二章 工程规划 3
第一节 站址拟定 3
第二节 泵站设计流量和扬程 4
第三节 主机组选型 6
第三章 拟定水泵安装高程及泵房轮廓尺寸 8
第一节 水泵安装高程 8
第二节 泵房尺寸设计 8
第四章 泵站总体布置 11
第一节 泵房形式选取 12
第二节 前池设计 12
第三节 出水池设计 14
第五章 水泵工况校核 17
第一节 管路损失计算 17
第二节 总损失计算工况点校核 19

黄墩排涝泵站设计阐明书

第一章 基本资料分析与整顿
一、地形资料

二、水文资料
(一)水位
内河设计水位：18.2m；
内河最低水位：17.0m；
内河最高水位：19.5m；
外河设计水位：21.5m；
外河最高水位：22.5m；
外河最低水位：19.8m。
(二)流量
设计流量为4.0m³/s。

第二章 工程规划
第一节 站址拟定
一、选址原则
1.泵站站址选取是依照泵站控制区详细条件合理地拟定泵站位置，涉及取水口，泵房和出水池位置。站址与否合理，将直接关系到整个泵站工程安全运营、工程投资、工程管理以及工程经济和社会效益发挥等问题；
2.泵站站址应依照流域或城乡建设总体规划、泵站工程规模、运营特点和综合运用规定，考虑地形、地质、水源或容泄区、电源、枢纽布置、对外交通、占地、拆迁、施工、管理等因素以及考虑扩建也许性，经技术经济比较拟定；
3.站址宜选取在地形开阔、岸坡适当、有助于工程布置地点；
4.站址宜选取在岩土坚实、抗渗性能良好天然地基上，不应设在大或活动性断裂构造带及其她不良地质地段。如遇淤泥、流沙、湿陷性黄土、膨胀土等地基，应慎重拟定基本类型和地基解决办法；
5.站址应尽量选在交通以便和接近电源地方，以以便机械设备、建筑材料运送和减少输电线路长度；
6.选址时还要特别注意进水水流平稳和流速分布均匀以及避免发生流向变化或形成回流、漩涡等现象。

第二节 泵站设计流量和扬程
一、泵站设计流量
。
二、水泵设计扬程
1.依照所给水文、地形等资料，可以拟定内、外河最低水位、设计水位及最高水位分别为：
内河设计水位：18.2m；
内河最低水位：17.0m；
内河最高水位：19.5m；
外河设计水位：21.5m；
外河最高水位：22.5m；
外河最低水位：19.8m。
由于进水方向在进水池前有前池，同步拦污栅、闸门槽等设施也会带来水头损失，进水方向总水头损失取为0.5m；出水方向闸门等设施带来水头损失，取为0.1m。则：
进水池设计水位：17.7m；
进水池最低水位：16.5m；
进水池最高水位：19.0m；
出水池设计水位：21.6m；
出水池最高水位：22.6m；
出水池最低水位：19.9m。
2.计算实际扬程最小值、设计值及最大值
H实最小值=▽出水池最低水位-▽进水池最高水位=19.9-19.0=0.9m
H实设计值=▽出水池设计水位-▽进水池设计水位=21.6-17.7=3.9m
H实最大值=▽出水池最高水位-▽进水池最低水位=22.6-16.5=6.1m
3.初估设计扬程
水流由进水池流经泵房机体至出水池会产生管路损失扬程，则对管路损失扬程进行估算：
其中设计实际净扬程为H实=3.9m∈1m～6m，同步Q＞1m³/s，管路损失扬程可取为15%～25%,由于出水方向已计入0.1m损失，故该处损失扬程取为15%。
H设=（1+15％）H实=4.485m；
H设min=（1+15％）H实最小值=1.035m；
H设max=（1+15％）H实最大值=7.015m；

第三节 主机组选型
一、水泵选型原则
1.应满足泵站设计流量、设计扬程及不同运营时期排水规定，同步保证整个运营范畴内，机组安全、稳定，并且具备最高平均效率；
2.在平均扬程时，水泵应在高效区运营；在最高和最低扬程时，水泵应能安全、稳定运营；
3.便于运营管理和检修。
二、水泵选型
1.水泵型号初选
依照水泵设计流量Q设=4m³/s和H设=4.485m，以设计扬程±5％选泵，查水泵样本，各方案比较如下表1。
表1：水泵型号初选表
方案
型号
H设
(m)
单机
流量
(m³/s)
台数
安放角(°)
转速
(r/min)
效率(%)
单机
N轴(kW)
单机
N配(kW)
叶轮直径(mm)
1
28ZLB-70
4.485
0.99
4
-2
580
81.3

650
2
28ZLB-70
4.485
1.06
4
0
580
82.4

650
3
700ZLB-125
4.485
2.07
2
+2
730
84.0

650

2.方案比较：
1号方案，28ZLB-70泵型，查水泵工作性能曲线图可得当H设=4.485m，安装角为-2°,台数选为4台时，水泵流量Q测=3.96 m³/s，设计流量Q设=4m³/s，=1％＜5％，故可选；
2号方案，28ZLB-70泵型，查水泵工作性能曲线图可得当H设=4.485m，安装角为0°,台数选为4台时，水泵流量Q测=4.42m³/s，设计流量Q设=4m³/s，=10.5％＞5％，故不可选；
3号方案，700ZLB-125泵型，查水泵工作性能曲线图可得当H设=4.485m，安装角为+2°时，台数选为2台时，水泵流量Q测=4.14m³/s，设计流量Q设=4m³/s，=3.5％＜5％，故可选；
在1，3号方案皆可选前提下，由于1方案选为4台水泵，以便流量调节，故初步定为1号方案，即28ZLB-70泵型。
3．台数拟定
由于设计中排涝泵站规模较小，不需用备用机组。由规范可知，对于灌排泵站，装机3～9台较适当，因而本站采用4台机组。
4．安装方式拟定
轴流泵安装方式有立式、卧式和斜式三种：
卧式轴流泵对泵房高度规定较立式机组低，具备安装以便，检修容易，合用于水源水位变幅不大场合；
斜式轴流泵特点是适当安顿在斜坡上；
立式轴流泵特点是：占地面积小；轴承磨损均匀；叶轮沉没在水下，启动前不需要充水；能按水位变化状况可恰当调节传动轴长度，从而可将电机安顿在较高位置，既有助于通风散热，又可免遭洪水沉没等。
依照立式轴流泵上述长处，本泵站采用4台立式安装，叶片安放角为-2°28ZLB-70轴流泵。
第三章 拟定水泵安装高程及泵房轮廓尺寸
第一节 水泵安装高程
依照水泵选型手册拟定，详见图1：泵房横剖面图
第二节 泵房尺寸设计
1．泵房高度
由于该设计泵房为湿室泵房，分为水泵层与电机层两层，下面进行阐明。

图7：700ZLB型轴流泵
由图7可知700ZLB型轴流泵尺寸。
进水池最低水位▽低=16.5m；进水池最高水位▽低=19.3m；
叶轮中心高程▽轮：▽轮=▽低-0.78=15.72m；
水泵吸水喇叭管管口高程▽进：▽进=▽低-0.78-0.4=15.32m；
底板高程▽底：▽底=▽进-0.6=14.72m；
电机层楼板高程▽机：▽机=▽高+超高1m=20.3m；
水泵层高程：▽泵=▽底+0.6+0.4+0.8=15.92m。
吊车轨顶高程：
▽粱=▽机+H1+H2+H3+H4+H5
▽机为电机层楼板高程，m；
H1为电动机高出电机层楼板高度，m，若考虑吊件不越过电动机顶部，则此项可不计入；
H2为吊件与电动机之间安全距离，m；
H3为吊件最大长度，m；
H4为吊件与吊钩之间吊索长度，m；
H5为吊钩与小车轨道顶部最小距离，m。
▽粱=20.3+0+0.5+3+1+1.3=26.1
2．泵房长度
L泵房=nB+na+L检修间+L配电间+2c
n为主机组台数，n=4；
B为进水池单宽，B=3D(D为喇叭口进口半径)，则B=3×1=3m；
a为隔墩厚度，取为0.6m；
L检修间取1.2倍（B+a），则L检修间=4.32m；
L配电间此处不考虑，配电间此外布置；
c为边墩厚度，由于本泵站为小型泵站，取0.6m。
L泵房=4×3+4×0.6+4.32+2×0.6=19.92m

3．泵房宽度
W=D+b1+b2+b3+b4+b5+b6
W为电动机层净宽，m；
D为电动机外径，m；
b1为操作盘柜背面与吊车柱间净距，m；
b2为操作盘柜厚度，m；
b3为配电盘盘面至吊物孔边沿净距，m；
b4为电动机外壳至吊物孔边沿距离，m；
b5为吊物孔宽度，m；
b6为吊物孔边沿至吊车柱距离，m。
其中，取D=0.8m，b1+b2+b3=1.2m，b4=1m，b5=1.2m，b6=0.6m，则
W=0.8+1.2+1+1.2+0.6=4.8m

第四章 泵站总体布置
依照所给出黄墩湖地形资料，内河底宽为7m，底高程为16m；外河底高程为18.8m，底宽为6.2m，断面为梯形断面，边坡系数为1：2。
表3：外河水力要素登记表
外河
水位
边坡系数m
河面宽度B
断面面积A
流量
Q(m³/s)
流速v(m/s)
水深
(m)
最高
22.5
2
21
50.32
4
0.08
3.7
设计
21.5
2
17
31.32
4
0.13
2.7
最低
19.8
2
10.2
8.20
4
0.49
1
表4：出水池水力要素登记表
出水池
水位
边坡系数m
河面宽度B
断面面积A
流量
Q(m³/s)
流速v(m/s)
水深(m)
最高
22.6
0
22.6
93.79
4
0.04
4.15
设计水位
21.6
0
21.6
68.04
4
0.06
3.15
最低水位
19.9
0
19.9
28.86
4
0.14
1.45
表5：内河水力要素登记表
内河
水位
边坡系数m
河面宽度B
断面面积A
流量
Q(m³/s)
流速v(m/s)
水深(m)
最高水位
19.5
2
21
49.00
4
0.08
3.5
设计水位
18.2
2
15.8
25.08
4
0.16
2.2
最低水位
17.0
2
11
9.00
4
0.44
1
表6：进水池水力要素登记表
进水池
水位
边坡系数m
河面宽度B
断面面积A
流量
Q(m³/s)
流速v(m/s)
水深(m)
最高水位
19.0
0
19.0
66.5
4
0.06
3.5
设计水位
17.7
0
17.7
38.94
4
0.10
2.2
最低水位
16.5
0
16.5
16.5
4
0.24
1
第一节 泵房形式选取
为了克服干室型泵房存在泵房采光、通风较差，室内潮湿以及所受浮托力较大，不利于泵房稳定缺陷，此设计选取湿室型泵房形式。湿室型泵房分为上下两层，上层为电机层，安装电动机及其配电和控制设备，下层为湿室，泵体及其进水喇叭管沉没于湿室水面如下。
选取为4台机组，进水池内设立3个隔墩将进水池分为4个进水室，创造良好进水条件，同步4台机组可以单独检修，互不干扰。
第二节 前池设计
本设计为小型排涝泵站，不设引渠。选用正向进水前池，选用这种方式，水泵机组可以对称开机，流态较好，池中水流基本平顺无涡。
前池断面设计
(一)前池断面关于参数
1.前池扩散角
前池扩散角是影响前池流态及尺寸大小重要因素，过大，则前池太短、工程量小，水流扩散太快，极易导致回流或漩涡；过小，水流扩散平缓，流态较抱负，但前池过长，工程量大。依照工程经验，扩散角取值普通为α=20°～40°，此工程扩散角选为α=30°。
2．前池池长
前池池长由内河末端底宽b，进水池总宽B及选定前池扩散角拟定：
L===12.69m
B：进水池宽度；
b：内河末端底宽；
α：前池扩散角°
3．池底纵向坡度
由于水泵沉没深度规定，进水池池底高程普通高于内河末端河底高程，需将前池池底做成斜坡，使其在立面上起连接作用，i===0.039。依照经验i取0.2～0.3时，水流流态较好，这里取i=0.25，则前池斜坡段长度为L1==2m，因此引渠水平段长度为L2=L-L1=10.69m。
4.前池边坡系数m与翼墙形式
前池边坡与铅垂线夹角正切称为边坡系数，依照本设计土质条件及挖填方深度，采用m=2。
由于与进水池中心线成45°夹角直立式翼墙可获得较好流态，并且便于施工，故采用与进水池中心线成45°夹角直立式翼墙。
第三节 出水池设计
出水池是衔接出水管路与排水干渠建筑物。其重要作用是消除管中出流余能并使之平顺地流入干渠或容泄区；防止机组停止工作或管路被破坏后，干渠或容泄区中水通过水渠或出水管道倒流；汇集出水管道出流或向几条干渠分流。
依照池中水流方向可分为正向出水池和侧向出水池，这里选用正向出水池。
1.出水管直径
为减少出口流速，使出水池中不产生水跃并减少出口损失，出水管出口直径宜获得大些；同步，出水管出口直径不适当过大，以免过度增大配套拍门及有关尺寸。兼顾两方面规定，同步该泵站设计扬程为4.485m，属于低扬程泵站，其出口损失在总扬程中所占比重较大，对装置效率影响较大，出口流速取值不适当过大，设计采用出水管管口平均流速为=1.5m/s,符合工程经验规定。则出水管出水直径D0=0.92m。
2.沉没深度
出水管管口留有一定沉没深度，可以避免出水管水流冲出水面、增长水力损失和水面旋滚，沉没深度取值与管口流速关于，采用公式：h淹=（2～3）,本设计为水平出流，系数可以取小值2，则h淹=2=0.23m。
3.池底至管口下缘距离P
为以便出水管道及拍门安装，同步为避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管管口与出水池池底之间应留有一定空间，P可取0.2～0.3m，取P为0.3m。
4.出水池墙顶高程和池底高程
出水池池顶高程依照池中最高水位加上安全超高△h来拟定，即
▽顶=▽高+△h
式中：▽高为出水池最高水位，m；△h为安全超高，与泵站流量关系如下表7：
表7：出水池安全超高
泵站流量(m³/s)
安全超高h超高(m)
<1
0.4
1～6
0.5
>6
0.6
由于Q设=4.0m³/s∈1～6m³/s，故△h=0.5m，则出水池池顶高程：
▽顶=▽高+△h=22.6+0.5=23.1m
出水池池底高程依照池中最低水位▽低来拟定，即
▽底=▽低-h淹最小+D0+P
式中，h淹最小为最小沉没深度；D0为出水管直径；P为出水管口下缘至出水池底距离。
▽底=19.9-0.23-0.92-0.3=18.45m
则出水池净高：H=▽顶-▽底=4.65m。
5.出水池宽度
出水池宽度计算公式： B=（n-1）δ+n(D0+2a)

式中：n—出水管数目；δ—隔墩厚度，m，这里取为0.6m；D0—出水管出口直径，m；a—出水管边沿至池壁或隔墩距离，这里a取1.13 D0=1.13×0.92=1.0396m,
B=（4-1）0.6+4(0.92+2×1.0396)=13.8m
6.出水池长度
假定管口出流符合无限空间射流规律，即以为水流在池中逐渐扩散，沿池长断面平均流速逐渐缩小，当断面平均流速等于渠中流速时，此段长度即为出水池长。
L=3.58[（）2-1]0.41D0=7.87m
7.干渠护砌长度
L护=（4～5）h渠max=5×3.7=18.5
8.出水池与干渠渐变段
其中收缩角宜取30°～40°，这里取为40°，则
L===10.44m

第五章 水泵工况校核
第一节 管路损失计算
由于水泵是在水泵装置中工作，因此水泵运营性能不但与泵自身性能关于，并且也与装置形式关于，这里水泵装置涉及水泵泵体，进、出水池，拦污栅，检修闸门，管路附件，出水管等，管路长短以及管路附件种类和数量都将影响管路中水力损失，而管路水利损失大小又将影响水泵工作扬程，进、出水池中水面高低更是直接影响水泵扬程重要因素，因此，一方面要拟定水泵装置性能，进而拟定水泵运营工作点，装置需要扬程等于装置净扬程与管路总阻力损失之和，即：。由于上下游水面高程变化不大，上下游压差很小，可以忽视。其中： ，，A：为管道过流断面面积；：为摩阻系数。：装置需要扬程；：装置净扬程；：总阻力损失；：沿程水力损失；：局部水力损失；n：糙率，钢管取0.012；v：计算段平均流速，（m/s）；l：计算段长度（m）；R：水力半径(m)；：计算段局部阻力损失系数， ：计算断面上流速（m/s）。
公式可简化为：
hw=(10.28∑+0.083∑)Q2
沿程损失与局部损失
在实际工程设计中，管路损失往往需要通过模型实验来拟定，但受条件所限，只能采用公式进行计算。这就需要将沿程管道简化，以套用公式进行计算。
水流由前池、进水池，途径拦污栅、检修门槽至泵体进水口水头损失(涉及沿程损失与局部损失)为0.5m；由水泵出水管口、拍门，流经出水池至外河水头损失(涉及沿程损失与局部损失)为0.1m。
下面计算由泵体进水管口至水泵出水管口损失，该某些如图9所示：

图9：水泵机体管道图
由下至上各段阐明：
①水泵进水管口至水泵梁和②60°弯头不计
③倾斜上升段长度：2.15m
hw=(10.28∑+0.083∑)Q2
则：hw=10.28=0.79m
④30°弯头
hw=(10.28∑+0.083∑)Q2
则：hw=0.083×=0.152m
⑤水平段：8m
hw=(10.28∑+0.083∑)Q2
则：hw=10.28×=0.079m
⑥水平渐变段：1.00m。
hw=(10.28∑+0.083∑)Q2
则：hw=10.28×+0.083×=0.045m
⑦拍门局部损失
hw=(1.4～1.5)=1.5×=0.172m
第二节 总损失计算工况点校核
1.单泵总水头损失
hw=hf+hl=0.021+0.152+0.079+0.045+0.172=0.469m
2.损失系数
S==0.469s/m2
3.水泵工况点拟定
由水泵样本曲线可得H～Q曲线；再由损失系数S推求出Hr设计～Q、Hmin～Q和Hmax～Q曲线如图，进而求得水泵工况点，如图10：

图10：水泵工况点校核图
4.工况点校核
(1)设计扬程：H=4.95 m>4.485m，Q=0.96m³/s ，==4％＜5％，流量校核满足规定；
(2)最小扬程：H=1.75m>1.035m，Q=1.25m³/s，
Nmax=K=1.1×=69.43kW＜80.00kW，电机功率校核满足规定。虽然水泵不在高效区运营，但由于此种状况浮现机率较少，可以不做考虑。