某抽水泵站设计本科毕业论文.docx
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本科毕业论文（设计）
题目：
某 抽 水 泵 站 设 计
院（系）：
金坛学习中心 专业：
土木工程
指导教师：
李洪年 职称：
高级工程师
评 阅 人：
职称：
2006 年 11 月
本科生毕业论文（设计）原创性声明
本人以信誉声明：
所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究设计及取得的设计成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得中国地质大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
对与我一同工作的同志对本设计所做的任何贡献表示了谢意。
毕业论文作者（签字）：
签字日期：
年 月 日
中文摘要
某市拟拆除土桥旧站，新建一座抽水站，作为江堤达标建设的附属配套工程，兼挡洪、灌溉、排涝于一体，设计流量22m3s。
该站的主要任务是与十二圩泵站联合运行，抽引江水，补给淮水水源的不足，解决该市境内13个乡近50万耕地的灌溉用水，并结合仪扬河以南圩区64平方公里面积的排涝任务，要求在上下游水位组合允许时，能实现自流和自排，保证该地区社会与经济的可持续发展。
本设计泵站以灌溉为主，属中型泵站，选用块基型结构的泵房，即进水流道与泵房底板整体浇筑，形成一块状基础结构作为整个泵房的基础。
考虑泵站的多重任务，本设计采用双向进出水流道，以满足泵站自引、自排及双向提水的要求。
进水流道能够为水泵提供良好的进水条件。
双向流道布置具有占地面积小、节省工程投资、便于集中管理等优点。
本设计泵站以灌溉为主，兼有挡洪、排涝任务，属中型泵站，选用块基型结构的泵房，即进水流道与泵房底板整体浇筑，形成一块状基础结构作为整个泵房的基础。
本设计采用正向进水前池，前池的水流方向和与进水池的水流方向一致，水流的流态平顺，池的结构简单、施工方便。
本设计采用双向进出水流道，以满足泵站自引、自排及双向提水的要求。
进水流道能够使水流从前池进入水泵叶轮室的过程中更好地转向和加速，为水泵提供良好的进水条件。
双向流道布置具有占地面积小、节省工程投资、便于集中管理等优点；缺点是对进水流道设计要求较高，否则，容易增加阻力损失，进水流道易产生涡带，导致水泵及站房振动，严重时可能危及机组和站身安全。
本设计将检修间和配电间分别布置在泵房的两端。
在泵站排涝期间，为防止水草等杂物进入进水流道，在内河侧设置清污机，以保证泵站的有效运行。
清污机具有自动化程度高、工作效率高等优点。
关键词:
泵站 灌溉
Abstract
Somecitiesintendtodismantletheoldstationofsoilbridge,oneXinJianpumpstation,are22m3sblockingflood,irrigation,drainingwaterloggedfarmlandinanintegralwhole,designingrateofflowconcurrentlyastheaffiliationauxiliaryprojectsthattheriverdikebuildsuptothestandard.Bethemajortaskstanding'sturntobetounitewithtwelvecountryfairpumpstationsworking,toshrinktoattractriverwater,deficiencyreplenishingHuaiheRiverwaterwithairrigationresolvingthatcitywithintheterritoryuseswater,joindrainingwaterloggedfarmlandspreadingRiver64squarekilometerstothesouthcountryfairareaareacombiningwithaninstrumentthemission,canrealizethesustainabledevelopmentflowingbyitselfandsweartooweareasocietyandeconomyfromtherowwhenrequiringthatwaterlevelcombinationallowsinupperlowerreaches,.Originally,designthatthepumpstationgivesfirstplacetoirrigation,belongtothemedium-sizedpumpstation,selectanduseapiece
Considermultiplepumpstationmission,designisadoptedtwo-waypassinandoutofstreamssayingthatselfquotesfromarowinordertosatisfyingapumpstation,andtwo-wayrequestcarryingwater.Enterstreamsbeingabletobethatthewaterpumpprovidesfinewater-enteringcondition.Two-wayrunnerarrangementfieldareameritsuchassmall,economizingprojectinvestment, centralizedmanagementeasyto.
Designthatthepumpstationgivesfirstplacetoirrigationoriginally,simultaneously,waterloggedfarmlandthemission,belongstothemedium-sizedpumpstation,
selectanduseapiecebasethearchitecturalpumpfront
pool,frontpoolstreamsdirectionandthestreamsdirectionwithenteringpoolareconsistent,the
streamsstreamstatesmooth-going,thepoolstructureissimple,constructionisconvenient
Designisadoptedtwo-waypassinandoutofstreamssayingthatselfquotesfromarowinordertosatisfyingapumpstation,andtwo-wayrequestcarryingwater.Enterstreamsbeingabletomakestreamsbefore,getlostmuchbetterandspeedupprovidingfinewater-enteringcondition,forthewaterpumpinpoolentrancewaterpumpimpellerroomprocess.Two-wayrunnerarrangementfieldareameritsuchassmall,economizingprojectinvestment,centralizedmanagementeasyto;Theshortcomingistosaythatdesigndemandis,mayendangertheaircraftcrewandstationbodysafetywhengrave.
Designthebothendswilloverhaularoomandarrangingrespectivelyamongpower
distributioninthepumpdrains
waterloggedfarmland,bepreventwaterweedsfromwaitingforvariaentrancetoenter
streamssaying,effectiveoperationsettingupclearfilthmachine, toensurethatthe
pumpstandsininlandriverside.ClearfilthmachineautomationdegreeIrrigation
目 录
第一章 工程提要
某市拟拆除土桥旧站，新建一座抽水站，作为江堤达标建设的附属配套工程，兼挡洪、灌溉、排涝于一体，设计流量22m3s。
该站的主要任务是与十二圩泵站联合运行，抽引江水，补给淮水水源的不足，解决该市境内13个乡近50万耕地的灌溉用水，并结合仪扬河以南圩区64平方公里面积的排涝任务，要求在上下游水位组合允许时，能实现自流和自排，保证该地区社会与经济的可持续发展。
本设计泵站以灌溉为主，属中型泵站，选用块基型结构的泵房，即进水流道与泵房底板整体浇筑，形成一块状基础结构作为整个泵房的基础。
考虑泵站的多重任务，本设计采用双向进出水流道，以满足泵站自引、自排及双向提水的要求。
进水流道能够为水泵提供良好的进水条件。
双向流道布置具有占地面积小、节省工程投资、便于集中管理等优点。
第二章 设计依据与基本资料
一、地形资料
见灌区水利枢纽图及站址地形图。
二、水位资料
水位资料见表2－1。
表2－1 设计水位资料
水位
工况
灌溉
排涝
长江
内河
长江
内河
最高水位
▽0.80
▽4.40
▽7.50
▽3.0
设计水位
▽0.80
▽4.40
▽5.73
▽2.6
最低水位
▽0.00
▽2.60
▽5.73
▽2.6
三、地基土壤资料
经钻探分析，站址处地质情况见表2－2。
表2－2 设计地质资料
土层
高程（m）
击数N
比重
天然含水率W%
γ湿（tm3）
γ干（tm3）
天然孔隙比 e
流限WL （%）
塑限WP （%）
塑性指数 Ip
压缩系数 a
凝 聚 力 C
（kPa）
内摩擦角 φ
承 载 力 FK （kPa）
（1）
▽2.25以上，黄色土壤
4
2.72
31.5
1.91
1.45
8
32.1
20.7
11.4
0.34
24.0
19
80
（2）
▽0.25~0.80，重粉质土壤
＜3
2.73
40.0
1.84
1.32
1.07
33.6
19.9
13.7
0.47
18.8
11
60
（3）
▽0.80~－1.5，粉质土壤
8
2.72
28.4
1.91
1.45
0.88
38.7
26.4
12.3
0.28
8.2
18
210
（4）
▽－1.50以下，棕色土壤
25
2.74
31.6
1.97
1.61
0.66
37.3
25.6
1.7
32.1
19
460
四、其它资料
1. 设计标准：
Ⅱ级水工建筑物；
2. 抗震标准：
地震烈度7级；
3. 该地区离市区较近，附近有35千伏电力线穿过。
站区内有公路干线，建筑材料及机电设备均可运至工地。
第三章 水泵选型与工况校核
第一节 水泵选型
（1）确定泵型方案
水泵的选型一般有以下几条原则：
①充分满足一定设计标准内供排水及灌溉要求；
②水泵在运行中效率高；
③水泵运行时安全，汽蚀性能良好；
④机电设备及土建投资费用低；
⑤运行、管理和维修方便。
考虑灌溉情况，泵站净扬程为：
H净 =▽内河－▽长江 =4.4－0.8=3.6m
查《水泵与水泵站》表7-1，可取管路损失为净扬程的15%，则泵站设计扬程为：
H设= H净×（1+15%）=3.6×1.15=4.14m
泵站最小扬程为：
Hmin =▽内河－▽长江 =2.6－0.8=1.8m
泵站最大扬程为：
Hmax =▽内河－▽长江 =4.4－0.0=4.4m
根据设计扬程和设计流量，查轴流泵资料（高邮水泵厂）可得：
900ZLB—100型泵，转速为485rmin，叶角为+4o；1300ZLBQ—70型泵，转速为375rmin，叶角为0o两个泵型方案。
它们的扬程均符合要求，可作为进一步比较的依据。
它们的性能指标如表3－1所示。
表3－1 立式轴流泵性能规格表
型号
叶角（o）
流量（Ls）
扬程 （m）
转速（rmin）
轴功率（kW）
效率 （%）
叶轮直径（mm）
900ZLB—100
+4
3096
3.02
485
113.9
80.5
850
2853
4.22
138.0
85.54
2632
5.33
164.1
83.8
1300ZLBQ—70
0
6184
4.18
375
316
80.2
1150
5230
7.43
442
86.2
4378
8.85
474
80.2
（2）确定各泵型台数
用关系式i =Q站 Q泵 确定上述各泵型所需台数。
900ZLB—100型泵：
i=222.853=7.71，取8台；
1300ZLBQ—70型泵：
i=226.184=3.56，取4台。
由关系式i=Q站Q泵确定上述各泵型所需台数。
（3）最优方案选定
上述两种方案中，从基建角度看，1300ZLBQ—70型泵4台土建工程投资较少，管理也较方便；900ZLB—100型泵8台土建工程投资较大，管理也不是太便利。
再从未来的运行工况分析，1300ZLBQ—70型泵4台方案的水泵铭牌扬程与泵站设计扬程靠得很近，工况应变范围可能略胜一筹。
因此，本设计选定1300ZLBQ—70型泵4台方案作为最优方案。
第二节 动力机选配
包括动力机类型选择、配套功率和确定机型等内容。
（1）动力类型选择
泵站南部有35kV电力线穿过，本设计可选用电力拖动水泵。
（2）配套功率计算
水泵的配套功率用下式计算：
N配 = KN轴 η传
式中：
K——动力备用系数，查《水泵与泵站》，可取1.05；
N轴 ——水泵工作范围内最大轴功率，N轴 =ρgQHη泵 =1000×9.8×6.343×4.140.802=325.49kW；
η传 ——传动效率，查《水泵与泵站》，可取0.98。
则N配 =1.05×325.490.98=348.74kW。
（3）确定电机型号
根据水泵额定转速375rmin和配套功率348.74kW，查资料选用JSQ350—16型电动机4台。
其技术性能指标如表3－2所示。
表3－2JSQ350—16型电动机技术性能表
型号
额定功率（kW）
额定电压（V）
满载时
堵转电流额定电流
堵转转矩额定转矩
最大转矩额定转矩
冷却空气量（m3s）
重量（kg）
转速（rmin）
定子电流（A）
效率（%）
功率
因数
cosφ
JSQ350—16
350
6000
368
53.6
92.8
0.678
3.11
1.27
1.82
1.5
5500
第三节 水泵工况校核
（1）水头损失
根据估算可知：
拦污栅水头损失为0.2m；闸门槽水头损失为0.1m；进水流道水头损失为0.2m；出水流道水头损失为0.3m。
则水头损失h损 =0.2+0.1+0.2+0.3=0.8m。
（2）工况校核
将h损 =0.8m代入 —1）F
式中：
n——主机组台套数，本设计为4台套；
b——单独进水池宽度，池宽b=（2～2.5）D进=（2～2.5）×1.8＝（3.6～4.5）m，取b=4.5m；
F——中墩厚度，取F=0.8m。
则L=4×4.5+（4—1）×0.8=20.4m。
2、泵房宽度B。
按湿室进水流态与动力机层设备布置两种情况分别拟定，择大者选取并作适当调整。
⑴ 按进水流态确定B。
泵室宽度B即为进水池长度。
该长度凭经济取5D进=5×1.8=9m。
⑵ 按动力机层设备布置确定B。
用下式计算拟定：
B=b0+b1+b2+b3+b4
式中：
b0——立式电机外径，查资料得：
JSQ350－16型电机外径为1.9m；
b1——泵房进水侧工作通道，取2.5m；
b2——泵房出水侧主通道，取3.0m；
b3——泵房进水侧宽度，取6.0m；
b4——检修出水侧宽度，取4.5m；
则 B=1.9+2.5+3.0+6.0+4.5=17.9m。
上述两个计算结果经比较协调，决定取泵室宽度17.9m，泵房平面轮廓尺寸如图5—2所示。
3、检修间及配电间
（1）检修间
检修间置于泵房的一端，其面积需要满足检修一台机组时的空间要求，并能满足载重汽车的卸货要求。
检修间尺寸为长18.9m，宽7.6m，与泵房同高。
（2）配电间
配电间于泵房的另一端，配电设施采用一端式布置，配电柜尺寸2.14m×0.9m×0.6m，柜后通道宽度为0.8m，柜前操作空间宽度为1.5m。
配电间尺寸长14m，宽12.9m，高4.5m。
第三节 泵房主要构件材料和尺寸
（1）边墩
边墩顶与电机层楼板顶面等高，边墩底与底板面一致，挡土高度为5.0－（－3.4）＝8.4m。
采用C25钢筋混凝土现浇，上下底面等宽均为1.0m，检修门槽及拦污栅门槽深为0.2m、宽为0.2m。
边墩断面图如图5—3所示。
（2）电机梁
采用C25钢筋混凝土预制件，两端伸入墩墙0.25m，梁长为4.5+2×0.25=5m，截面形式为50cm×80cm的矩形截面。
间距为1.9m，预留机座底脚螺栓孔于正中。
中间布置连系梁，梁顶内侧两端各留100cm长8cm×10cm的搁板槽口，其结构尺寸如图5—4所示。
（3）电机层楼面板
采用C20钢筋混凝土预制件，选用槽型截面，每块板宽0.7m，板长为5m。
截面尺寸如图5—5所示。
（4）过墙梁
过墙梁采用C25钢筋混凝土槽行截面预制件，截面尺寸为50cm×60cm，长度为5m，截面尺寸如图5—6所示。
（5）底板
采用C25钢筋混凝土实心现浇板，其尺寸根据泵房平面尺寸确定，长边为20.4+2×1.0=22.4m，宽边为17.9+0.25+6.25=24.4m，厚度为1m，四周设置齿坎，截面尺寸如图5—7所示。
（6）中墩
采用C25钢筋混凝土现浇，墩厚0.8m，墩长为24.4m。
其中进水端的半圆型头部和检修门槽部位段为0.6m。
中墩尺寸如图5—8所示。
（7）电机层围护结构
包括墙体与墙柱、门、窗、圈梁等构件。
材料与尺寸分述如下。
（8）墙体与墙柱
墙体采用红砖建造，墙体厚25cm（一砖24cm外加粉面1cm），墙柱位于中墩上，截面尺寸为50cm×50cm。
截面尺寸如图5—9所示。
（9）门与窗
沿主通道方向在泵房两端设置大小门各一扇。
大门门洞为4.5m×3.0m；小门门洞为2.2m×1.8m。
大门和小门均为铝合金门。
窗户在每台机组的进出水方向各布置一扇。
为满足通风散热与采光等要求，左墙窗户设置上下窗洞，左墙上窗洞尺寸为3.5m×1.0m，下窗洞尺寸为3.5m×1.2m，上下窗洞间距为0.6m，下窗洞离地0.8m；中窗洞尺寸为1.6m×2.0m；右墙上窗洞尺寸为1.8m×3.0m，下窗洞尺寸为2.2m×3.0m，上下窗洞间距为0.4m，下窗洞离地0.4m。
窗户均采用铝合金窗。
（10）圈梁
采用C20钢筋混凝土现浇矩形梁，圈梁截面为25cm×35cm，位于墙体顶部。
（11）交通桥栏杆
采用C20钢筋混凝土柱子预制件，穿φ50的钢管三根组成。
柱子为15cm×15cm的正方形截面，柱高1.1m，柱间距3m，钢管孔距为0.3m。
（12）屋面大梁
采用C25钢筋混凝土T形截面预制梁，梁跨为12.4m，截面尺寸如图5—10所示。
（13）屋面板
采用C20钢筋混凝土槽形截面预制件。
板宽0.8m，板长4.7m，截面尺寸如图5—11所示。
（14）屋面防水层
采用柔性防水屋面构造，在屋面板上现浇5cm厚的细石混凝土找平，再在上面敷二毡三油厚5cm的防水层。
（15）屋顶排水方式
屋顶排水方式采用檐沟外排水。
第六章 进出水建筑物设计
本设计采用双向进出水流道，以满足泵站自引、自排及双向提水的要求。
进水流道能够使水流从前池进入水泵叶轮室的过程中更好地转向和加速，为水泵提供良好的进水条件。
双向流道布置具有节省工程投资、便于集中管理等优点；缺点是泵站效率低，对进水流道设计要求较高。
本设计采用正向进水前池，前池的水流方向和与进水池的水流方向一致，水流的流态平顺，池的结构简单、施工方便。
第一节 进水流道的设计
1、进水流道宽度的确定
本设计采用箱式进水流道，根据《泵站设计规范》，取进水流道宽度B=（2～2.5）D进=（2～2.5）×1.8＝（3.6～4.5）m，取B=4.5m。
2、进水流道高度的确定
根据《泵站设计规范》，取进水流道高度H=（1.5～1.8）D喇叭口=（1.5～1.8）×1.15＝（1.725～2.07）m，考虑进水流态和断面流速的因素，取H=1.6m。
3、进水流道长度的确定
根据泵房上部的结构布置（参见附图5—2：
泵房纵剖面图）可知，进水流道长度为7.25m。
第二节 出水流道的设计
1、出水流道宽度的确定
本设计采用箱式出水流道，根据《泵站设计规范》，取出水流道宽度B=（2～2.5）D进=（2～2.5）×1.8＝（3.6～4.5）m，取B=4.5m。
2、出水流道高度的确定
根据《泵站设计规范》，取出水流道高度H=（1.5～1.8）D喇叭口=（1.5～1.8）×1.15＝（1.725～2.07）m，考虑出水流态和断面流速的因素，取H=1.5m。
3、出水流道长度的确定
根据泵房上部的结构布置（参见附图5—2：
泵房纵剖面图）可知，出水流道长度为5.35m。
4、断面平均流速校核
根据《泵站设计规范》，进、出口断面平均流速均应在（0.8~1.0）ms。
进口断面平均流速：
ms
出口断面平均流速：
ms
则进、出口断面平均流速均满足要求。
第三节 引渠的设计
引渠的主要作用有：
①使泵房尽可能接近灌区（或容泄区），以减小输水渠道的长度；②为保证水流平顺地进入前池创造必要的条件；③避免泵房与水源直接接触；简化泵房结构，便于施工。
本设计中利用原有的渠道作为引渠引水，无需另外开挖渠道。
引渠底宽5.0m，渠底高程为-2.0m，边坡为1:
4。
第四节 前池的设计
为保证水流在从引渠流向进水流道的过程中能够平顺的扩散及为进水流道
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