灌溉泵站设计

某灌溉泵站设计一基本设计资料1基本情况本区地势较高，历年旱情比较严重，粮食产量低。

根据规划，拟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、谷子和棉花等。

灌区缺少灌溉制度，现参考附近老灌区的灌水经验，拟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所示。

设计年内毛灌水率表1站地地形图图1地质及水文地质资料2根据可能选择的站址，布置6个钻孔。

由地质柱状图明显的看出，3米以内表土主要是粘壤土，经土工试验，得到的有关物理指标为粘壤土的内摩擦角1．2。

200kN/mφ=35°，承载力为站址附近的地下水位多年平均在307.2m左右（系黄海高程）。

3气象资料夏季多年平均旬最高气温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o.44m。

平均年地面温度为15℃，平均年日照时数为2600.4h。

累积年平均辐射总量为527.4l kJ／cm，平均日照百分率为59％。

热量和积温都比较丰富，能满足一年两熟作物生长的需要。

4水源灌区西北有一湖泊，是规划灌区的水源，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。

平均最高水位达3l2.5m，夏季多年旬平均最高水温为23℃。

5其它根据规划，为保证扬水后自流灌溉，出水池水位均不应低于327m。

站址附近有6.3kV高压电力线通过，已经有关部门批准，可供泵站使用。

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、石、砂、瓦、木材等建筑用材。

根据机电设备的运行特性，每天按20h运行设计。

6要求完成泵站设计中初设阶段的部分内容，成果包括设计图纸和设计说明书。

（1图纸）1）枢纽平面布置图（绘制在地形图上）2）泵房平面图，泵房纵、横剖面图。

（2）设计说明书2．1）概述建站目的，设计任务，资料分析，设计所依据的规范和标准。

2）机电设备选择的依据和计算。

3）泵站各建筑物的型式、结构选择的依据、计算结果及其草图。

4）泵房尺寸拟定的依据和设备布置的说明。

5）验证机组选择的合理性，并说明其在使用中应注意的问题。

6）必要的附图、附表、参考文献。

（3）枢纽中心线因所给资料不足，无法知道控制区面积如何，但是根据资料可知，该地区高差不大，总体呈上升趋势，没有坡升坡降的情况，于是拟定采用单站集中控制方式。

同时，采用正向进水、正向出水的建筑物布置型式。

初步拟定枢纽中心线。

拟定情况如图2所示（在原地形图的基础上绘制）。

图2枢纽中心线布置图二泵站设计1泵站主要设计参数（1）设计水位出水池水位327.0米，水源设计最低水位308.8米，5年一遇的旬平均最高水位312.5米。

3．（2）泵站设计流量：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，具体如下。

1)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2—3天)。

2)每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％)，以便渠道流量比较平稳，泵站机组利用率较高。

3)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20~351/（s·干亩)之间。

图3灌水率图（3）按每天开机19小时，将修正后的毛灌水率换算成机灌灌水率。

t*24/=公式为qq机机设；)1／(s·千亩——修正后的设计毛灌水率．式中q机——机组每天开机的小时数。

t机4．机灌灌水率图4图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（4）?渠系qω/Q设=机max；)式中q——修正后的最大灌水率．l/(s·千亩机max——设计的灌溉面积．千亩；ω?）%渠系——渠系水利用系数（。

=38.84*67/0.65=4003.5l/s设Q泵站设计扬程估算2泵站设计的水源水位；）1（；最高水位；313.2；最低水位；308.9；设计水位；312.5。

308.890%时，灌溉期间旬平均最低水位为最低运行水位；灌溉保证率为327m出水池按最低要求327-312.5=14.5m设计净扬程；327-308.8=18.2m最高净扬程；327-313.2=13.8m最低净扬程；计算平均实际扬程，公式为（2）?tQH i实ii?H实?tQ ii；mt式中H——相应时段时的出水池水位与进水池水位之差，i实i；，时的泵站供水流量，1/s——相应时段Qt ii ——不同灌溉时段的泵站工作天数，天。

t i实际扬程计算表4表灌水时间（日/1/3-15/416/4-10/611/6-30/71/9-30/915/11-10/125．出水池按最低要求327m。

?tQH i实ii=17.636m?H实?tQ ii（3）确定水泵的设计扬程，公式为：H=+∑Δh≈（1+k）H H损设实实式中Δh——管路沿程和局部水头损失。

m；损K——管路水头损失占平均实际扬程的百分比，其值可按表课本5-2初定。

取k=20%H=+∑Δh≈（1+k）=21.163m HH损设实实3初步选泵(1)水泵选型的原则。

具体如下。

1)在设计扬程下，能满足设计流量的要求，2)当实际扬程变化时，水泵能在高效区内工作，3)在能够适应灌溉流量变化的前提下，尽量选用较大的水泵，以减少台数，节省基建、维修费用。

另外大泵的效率较高。

4)在一个泵站中，尽可能选用同型号的水泵。

5)如进水池的水位变化幅度较小时、优先选用卧式机组。

6)在满足流量和扬程的前提下，尽量选用吸水性能好的水泵。

(2)主泵类型的选择。

因为此泵站的设计扬程为21.163m，设计流量为4003.5l/s查《水泵种泵型均符合扬程要求，作为比站设计示例与习题》中的水泵性能表得6．较方案，进行经济性能等方面的优选。

其性能如表所示：表5泵型方案性能(3)确定主泵台数Q d i?有关系式，可据此确定两种泵型所需的台数。

Q泵Q d?i台。

型泵台，取Q泵Q d?i台。

台，取型泵Q泵拟合流量过程曲线(4)按选定的水泵型号和台数，在流量过程线上拟合，当选择水泵型台数为时，拟合后的流量过程线和设计流量过程线配合较好，故说明选择方案可以型泵这一方案是合理的。

所以满足流量变化过程的要求。

故本设计选用为备用。

台选用型泵，其中动力机组配套选型4由于在站址有高压输电线路通过，靠近电源，故动力类型选配电动机。

计算电动机配套功率N(1)配N轴KN?其计算公式如下：配?传；—动力备用系数，取 1.1式中：K—水泵工作范围内的最大轴功率，查前表得NkW；轴—传动效率，水泵转速为的异步r/minr/min，初步假定用同步转速?传电动机直接传动，则取为。

N轴K?N。

算得配?传7．确定机型(2管材可以有所不同[,m1]Commen计算方法也不电机r/mi和配套功，配k根据水泵额定转速水泵机组的布置与基泵，因此机组布置采用横向排列方式本设计采用的系机组的基础深度23520N/机组基础采用混凝土基础，混凝土容算公式为3.2.—机组总重量式中—基础长度—基础宽度—基础所用材料的容重N/，机组查给水排水设计手册，得型水泵机组的基础平面尺寸1.292.）计算出其基础深度重量为2550k，则根据公式（管路水头损失计由于钢管的强度高，接口可焊接，密封性远胜于铸铁管，因此吸水管路和的钢管，敷设在泵房地板上。

压水管采用10m水管（泵房内）均采用壁厚墨铸铁管。

每台水泵均有单独的吸水管，深入进水池中吸水管路和压水管路中水头损失的计算(1管路沿程水头损失可按比阻法计算，对于钢管，计算公式如L=∑A∑式中—钢管壁厚不等10m时的修正系数，对于本次设—管中平均流速小1.2m/的修正系—比阻管路局部水头损失计算公式如下：∑＝2—局部水头损失系式中因此，管路总水头损失∑＝∑＋∑f8．(2)吸水管路水头损失的计算1）沿程水头损失计算L22n=10.3式中沿程水头损失用下式计算n—管道内壁糙率，hQ沿 5.33D 1.1；Q—管道设计流量；D—管道直径950mm铸铁为0.013；L—管道长度11.0m3。

m/s则计算可得。

局部水头损失计算2）?2?—管路局部阻力系式中局部水头损失用下式计算Q=?0.083h局4D—局部阻力处管径，查资料D；数，查资料得：，，0.20.640.2??????缩进90?；其余符合同上。

=0.8mD=1.2m，D得：缩进则得。

m则吸水管路水头损失为：=0.1390.16?hhh??0.023?局吸沿计算水泵安装高度7H g本设计工作水温与水面大气压均超过标准值，用公式????????，计算修正后的允许吸上真空高度HH)h?(?h?H0.24)?(10.33?sssat??；—水泵允许吸上真空高度7.5m H s—大气修正值，海拔；mm，查资料得h a—工作水温；m℃，则查资料得h t?????算得=。

H?0.24)H???(10.33h)(h?sast2—水泵进口处流速。

πD，)m/s=4Q/(vv ss用下式计算水泵安装高度H g2v???s hHH???，吸gs g2水泵安装高程的确定89．水泵安装高程用下式计算：仅供参考，结果不同[,m2]:Comment图形有所不同1.0331，K??H???g安min—进水池最低水位；m?min。

0.2m—安全值，取K。

水泵安装状则m K?H????308.8g安min况如图所示。

水泵安装高程示意图4图9出水管经济管径的计算设几种待选的管径，并在水泵性能曲线图上求的每种管径的工况点，(1)计算结果见下表。

L2∑10.28nH?v?计算公式需净 5.g2D22?Q H?33不同管径需要扬程性能表表610．(2)计算不同管径时，抽灌溉水量W=万m3所需要的电费。

eW?P??N?元）（3600机2计算公式为Q t年t式中W ——年灌溉用水量，m3。

QP——每种管径相应工况点的流量和水泵轴功率。

t，t）元（kW h?——单位电价，e。

表8计算结果见下表）mm管径（80090012007001100100011．年电费（万元年）(3)计算每种水管的管壁厚度。

gHD?p9800HD'p???(mm)???2??计算公式为2???'??)mm2(??计算结果见下表(4)水管投资。

?22?（元）计算公式b c?L)?((D??)D43。

M式中b——钢板价格，元∕n(1?i)?1??n?i(1-i)?A?C换算成每年投入为?元∕年?N1p?C计算公式为（元年）(5)年维修管理费图中为水平出水，[,m3](2)平面尺寸1)池长L。

用下式确定LnD(n1)SL(5~6)D 2出出—边管出口处池宽，拟取2)池宽B。