泵站设计实例.docx
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泵站设计实例
一、佟庄泵站
（一）建设概况及缘由
侍岭项目区佟庄村地处新沂河南岸，该区地形地势起伏较大，地面高程在22.60m～18.50m之间，现有耕地2008亩，地处灌区末稍，灌溉水源紧缺，用水集中时，区内部分水稻田要等其他区域水稻栽插完成，才有水过来，但水位较低，农民采用小机小泵自提灌溉各家各户农田。
现规划在佟庄排涝沟新建佟庄电灌站，提水灌溉农田，泵站下采用低压管道灌溉区内农田。
PFgRz。
因此规划新建佟庄泵站，利用佟庄排涝沟回归水，经泵站提灌后进入管道再入各级田间渠道灌溉区内农田。
（二）设计资料
1、设计标准及设计依据
根据江苏省水利厅苏水农[2012]32号《关于印发〈江苏省小型灌溉泵站建设标准〉（试行）的通知》查得小型提水泵站的设计灌水率为2.0～4.0m3/（s·万亩）,根据该区实际情况以及区内灌溉经验，取设计灌溉模数q灌=2.9m3/（s·万亩）。
lJeqy。
2、设计依据
根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）、《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）等进行本次设计。
F20Lb。
3、建筑物级别：
根据《水利水电工程等级划分与洪水标准》，佟庄泵站级别为5级，建筑物使用年限为30年。
4、地震设防列度：
按《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）中的《中国地震动反应谱特征周期区划图》（江苏部分）和《中国地震动峰值加速度区划图》（江苏部分）可知，基本地震设计烈度8度，地震峰值加速度0.2g。
lCMK5。
5、设计水位：
根据5.2.1.2节侍岭佟庄低压灌溉管道工程设计中水位推算成果，选取最不利管线，以此推出的水位31.33m作为泵站出水设计水位,计算泵站扬程。
以排涝沟在灌溉期的低水位作为泵站进水池设计水位，泵站进、出水水位组合如下：
2NfLP。
管道进口水位：
31.33m。
进水池：
最高水位19.50m，设计水位19.0m，最低水位18.80m。
6、设计流量
根据5.2.1.2节确定该站设计流量：
Q=0.526m3/s。
泵站工程设计参数情况具体见表5-26。
表5-26泵站工程设计参数情况表
序号
名称
性质
灌溉面积（万亩）
灌溉模数（m3/s/万亩）
设计流量（m3/s）
设计净扬程（m）
设计水位（m）
进水水位
出水水位
1
佟庄泵站
新建
0.2008
2.6
0.526
12.33
19.0
31.33
7、工程地质
本次借用附近朱岭支渠地质资料可知，在勘探孔揭露深度范围内，根据时代、成因及物理力学性质，该场地内岩土层可分为3层，兹自上而下分述如下：
KZ1fc。
①素填土（Q4Ml）:
土黄色，松散，稍湿，为人工堤身填土，土质以粉质粘土为主，含植物根茎，堆积时间超过十年。
S2lyF。
②粉质粘土（Q4al）:
灰黄色，硬塑，稍有光泽，局部夹有粉土，中等干强度，中等韧性，土质不均匀，分布较稳定。
hkC39。
③含砂姜粉质粘土（Q3al）:
灰黄色，硬塑～坚硬，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，可见较多姜结石，中压缩性，土质不均匀，分布较稳定。
泵室底板高程为17.60m，以第③层含砂姜粉质粘土作为基础持力层，基础承载力特征值为fak=270kpa。
LWcYF。
表5-27土层承载力允许值成果表
土层号
土层描述
容许承载力
[fao]（Kpa）
01
素填土
02
粉质粘土
250
03
含砂姜粉质粘土
270
（三）机泵选型
1、扬程计算：
设计净扬程：
H设=出水池设计水位-进水池设计水位=12.33m
最高净扬程:
H最高=出水池最高水位-进水池最低水位=12.53m
最低净扬程：
H最低=出水池最低水位-进水池最高水位=11.83m
2、水泵选型
根据该站的要求，设计净扬程H净=12.33m，估计水力损失为净扬程的10%，则设计总扬程H总=1.1×12.33=13.563m，最高总扬程H校核=13.75m。
按此扬程查水泵选型样本，拟选用2台350HQ-40潜水混流泵，转速为1450r/min，叶片安装角度+40，电机功率为45kW，单台泵流量为0.263m³/s，水泵工作性能参数如下表5-28。
GTb23。
图5-9水泵性能曲线图
表5-28水泵工作性能参数表
（四）水泵工况点校核
1、管路损失扬程计算
管路阻力参数:
喇叭口
，90°弯头
=0.70。
∑ξ局=0.9S局=4.96s2/m5
则h局=S局Q2=0.34m
沿程损失计算：
水泵出口接1.5m管路后直接接入灌溉管道，灌溉管理损失扬程已计入低压管道灌溉计算，故此处沿程损失仅计算1.5m泵管。
cC80G。
h程=10.29LQ2n2/d5.33=0.05m
h损=h程+h局=0.39m
2、扬程校核
设计工况点水泵扬程：
12.72m
查水泵样本，此时的扬程处于水泵的高效区，Q=0.263m3/s，η=80.1%，选用该泵型满足设计要求。
4iJBa。
（五）工程设计
1、总体布置
佟庄泵站位于佟庄排涝沟边，为堤身式布置，正向进水，正向出水，为开敞式，出口接低压管道灌溉主管路。
泵站采用一体化智能泵站，泵房尺寸为2.4×2.4m×2间，采用集成式WPC环保材料。
J5ggn。
该站选用2台350HQ-40潜水混流泵，转速为1450r/min，叶片安装角度+40，电机功率为45kW。
BHV6w。
2泵站进出水建筑物及管路设计
由于本泵站水源主要为佟庄排涝沟回归水，故进水池沿排涝沟一侧开挖，池底高程为18.0m，低于沟底高程0.5m，便于水流汇集；进水池净宽为3.5m，长4.0m；出水部分直接接入低压管道灌溉主管路。
z3FjK。
（六）电气设计说明
因泵站装机容量较小，因此采用低压侧计量。
详述如下：
1、接入电力系统方式
佟庄泵站设有2台350HQ-40混流潜水泵，单机功率为45kW，电机电压等级为0.4kV。
本次电气设计用电采用附近现状10kV供电线路供电，设计范围为10kV终端杆以下的内容，包括泵站内电动机控制、保护、动力、照明等内容。
24S00。
2、电气主接线
本工程采用1台主变，电源侧采用单母线接线，电动机低压母线采用单母线分段接线，主变压器的高压侧安装跌落式熔断器，低压侧安装断路器。
dB4dR。
考虑到安全因素，采用干式变压器。
3、主变容量选择。
初选1台S11-M-80kVA-10/0.4kV油浸式变压器，Ud%=4.0，D.yn11，变比为10/0.4kV。
计量方式采用高供低计方式。
lNBAz。
电动机功率为55kW，启动电流为6.6倍的额定电流，根据电机样本，查得电动机的电气参数如下表5-30所示：
E5vOB。
表5-30电动机参数表dS4oX。
电动机型号
数量
（台）
额定电流
（A）
额定功率
（kW）
效率
（%）
功率
因数
总装机容量
（kVA）
Y315S-8
1
114
55
92
0.80
74.73
电动机总装机容量计算公式如下：
=74.73kVA
电动机总装机有功功率P=59.78kW。
=59.78kW
根据上述计算结果在选择合适的变压器时，同时要考虑到变压器自身的损耗，根据有关设计规程及设计手册，将计算过程列表如下表5-31所示：
Qp4oU。
表5-31全泵站负荷统计u2vLk。
负荷名称
平均功率因数
计算负荷
有功功率
无功功率
视在功率
主电动机计算负荷
0.79
59.78
44.83
74.73
主变低压侧负荷
59.78
44.83
74.73
主变损耗
1.25
0.185
无功补偿
泵站总计算负荷
61.03
45.10
74.73
根据变压器样本，选择型号为S11-M-80kVA-10/0.4kV油浸式变压器能够满足泵站用电需求，该型号变压器阻抗电压Ud%=4.0，选用D.yn11连接，变比为10/0.4kV。
本站采用低压计量方式，因为总装机容量小于100kVA，根据相关规定无需进行无功补偿。
IwNCp。
4、电动机启动方式的确定
根据已确定的设备配置和接线方案，按一台80kVA的变压器拖动一台电动机运行时的最不利的条件进行计算，母线启动压降为：
2x1w2。
=100×（6.5×1×55/（0.92×0.8））/（100×100/4.0）=19.42%
由于采用低压异步电机，电机采用直接启动方式启动电流很大，对电网的冲击非常大，根据上述母线压降计算，母线压降为19.42%，大于容许的15%。
因此电机无法直接启动，为此电机配套软启动装置以满足启动要求。
eJMYx。
5、控制、保护与测量
电动机额定电流为114A，电压等级0.4kV，则变压器高、低压侧总额定电流为：
=114A
=13.74A。
根据控制柜内电气设备元件的外形尺寸，低压控制柜型号选用固定式GGD标准柜。
泵站机组运行采用手动控制方式，直接在开关柜上进行操作。
控制柜内装设软起动装置，确保电机顺利起动。
软起动装置配有缺相、短路、过载保护等装置。
电气测量根据《电测量仪表装置技术规程》要求设置，测量表计选用数字显示仪表。
6、过电压保护及接地
接地网由自然接地体组成，自然接地体由泵站站身内钢筋、出水池底板、梁内钢筋及其它金属构件组成。
同时泵站主厂房屋面四周装设避雷网，中间形成网格，利用建筑物柱内的主筋引下与泵站底板下的接地网相连，形成整个防雷接地系统，整个接地网接地电阻不大于4欧姆。
泵站内所有电气设备的外壳均须与接地网可靠焊接。
uHd7x。
7、电工试验设备
泵站配置必要的电气试验设备供平常使用，而每年的电气预防性试验，可委托有电气试验资质的单位进行完成。
8、消防设施
站房内设置1套手提式干粉灭火器，在电缆沟设防火分隔物，进出厂房的电缆通道用防火包封堵，以隔绝火源。
9、电气设备布置
变压器采用室外杆式安装方式，做法应满足《35kV及以下客户端变电所建设标准》。
低压开关柜布置在站房内，布置方式应满足相关规范要求。
YzZKE。
二、吴庄泵站
（一）建设概况及缘由
吴庄项目区位于新沂河南侧，该区地形地势起伏较大，地面高程在22.60m～18.50m之间，现有耕地1176亩，地处灌区末稍，灌溉水源紧缺，用水集中时，区内部分水稻田要等其他区域水稻栽插完成，才有水过来，但水位较低，农民采用小机小泵自提灌溉各家各户农田。
现规划新建吴庄泵站，提水灌溉农田，泵站下采用低压管道灌溉区内农田。
fCiRo。
因此规划新建吴庄泵站，利用吴庄排涝沟回归水，经泵站提灌后进入管道再入各级田间渠道灌溉区内农田。
（二）设计资料
2、设计标准及设计依据
根据江苏省水利厅苏水农[2012]32号《关于印发〈江苏省小型灌溉泵站建设标准〉（试行）的通知》查得小型提水泵站的设计灌水率为2.0～4.0m3/（s·万亩）,根据该区实际情况以及区内灌溉经验，取设计灌溉模数q灌=2.9m3/（s·万亩）。
AMEiT。
2、设计依据
根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）、《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）等进行本次设计。
HmBct。
3、建筑物级别：
根据《水利水电工程等级划分与洪水标准》，佟庄泵站级别为5级，建筑物使用年限为30年。
4、地震设防列度：
按《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）中的《中国地震动反应谱特征周期区划图》（江苏部分）和《中国地震动峰值加速度区划图》（江苏部分）可知，基本地震设计烈度8度，地震峰值加速度0.2g。
FkyF0。
5、设计水位：
根据5.2.1.2节侍岭吴庄低压灌溉管道工程设计中水位推算成果，选取最不利管线，以此推出的水位29.18m作为泵站出水设计水位,计算泵站扬程。
以排涝沟在灌溉期的低水位作为泵站进水池设计水位，泵站进、出水水位组合如下：
NxrqK。
管道进口水位：
29.18m。
进水池：
最高水位19.50m，设计水位19.0m，最低水位18.80m。
8、设计流量
根据5.2.1.2节确定该站设计流量：
Q=0.216m3/s。
泵站工程设计参数情况具体见表5-26。
表5-26泵站工程设计参数情况表
序号
名称
性质
灌溉面积（万亩）
灌溉模数（m3/s/万亩）
设计流量（m3/s）
设计净扬程（m）
设计水位（m）
进水水位
出水水位
1
吴庄泵站
新建
0.1176
2.6
0.216
10.18
19.0
29.18
9、工程地质
本次借用附近朱岭支渠地质资料可知，在勘探孔揭露深度范围内，根据时代、成因及物理力学性质，该场地内岩土层可分为3层，兹自上而下分述如下：
U8ZrU。
①素填土（Q4Ml）:
土黄色，松散，稍湿，为人工堤身填土，土质以粉质粘土为主，含植物根茎，堆积时间超过十年。
40Zjf。
②粉质粘土（Q4al）:
灰黄色，硬塑，稍有光泽，局部夹有粉土，中等干强度，中等韧性，土质不均匀，分布较稳定。
DlR76。
③含砂姜粉质粘土（Q3al）:
灰黄色，硬塑～坚硬，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，可见较多姜结石，中压缩性，土质不均匀，分布较稳定。
泵室底板高程为17.60m，以第③层含砂姜粉质粘土作为基础持力层，基础承载力特征值为fak=270kpa。
iaH2j。
表5-27土层承载力允许值成果表
土层号
土层描述
容许承载力
[fao]（Kpa）
01
素填土
02
粉质粘土
250
03
含砂姜粉质粘土
270
（三）机泵选型
1、扬程计算：
设计净扬程：
H设=出水池设计水位-进水池设计水位=10.18m
最高净扬程:
H最高=出水池最高水位-进水池最低水位=10.68m
最低净扬程：
H最低=出水池最低水位-进水池最高水位=9.68m
2、水泵选型
根据该站的要求，设计净扬程H净=10.18m，估计水力损失为净扬程的10%，则设计总扬程H总=1.1×10.18=11.12m。
按此扬程查水泵选型样本，拟选用1台350HQ-40潜水混流泵，转速为1450r/min，叶片安装角度00，电机功率为37kW，单台泵流量为0.216m³/s，水泵工作性能参数如下表5-28。
ZLksX。
图5-9水泵性能曲线图
表5-28水泵工作性能参数表
（四）水泵工况点校核
1、管路损失扬程计算
管路阻力参数:
喇叭口
，90°弯头
=0.70。
∑ξ局=0.9S局=4.96s2/m5
则h局=S局Q2=0.34m
沿程损失计算：
水泵出口接1.5m管路后直接接入灌溉管道，灌溉管理损失扬程已计入低压管道灌溉计算，故此处沿程损失仅计算1.5m泵管。
905Wd。
h程=10.29LQ2n2/d5.33=0.05m
h损=h程+h局=0.39m
2、扬程校核
设计工况点水泵扬程：
10.57m
查水泵样本，此时的扬程处于水泵的高效区，Q=0.216m3/s，η=79.9%，选用该泵型满足设计要求。
lxEwM。
（五）工程设计
1、总体布置
吴庄泵站位于吴庄排涝沟边，为堤身式布置，正向进水，正向出水，为开敞式，出口接低压管道灌溉主管路。
泵房尺寸为4.2×2.4m，采用普通钢筋砼结构。
Vy9EK。
该站选用1台350HQ-40潜水混流泵，转速为1450r/min，叶片安装角度00，电机功率为37kW。
iHAs0。
2泵站进出水建筑物及管路设计
由于本泵站水源主要为吴庄排涝沟回归水，故进水池沿排涝沟一侧开挖，池底高程为18.0m，低于沟底高程0.5m，便于水流汇集；进水池净宽为3.5m，长4.0m；出水部分直接接入低压管道灌溉主管路。
kugFZ。
（六）电气设计说明
因泵站装机容量较小，因此采用低压侧计量。
详述如下：
1、接入电力系统方式
吴庄泵站设有1台350HQ-40混流潜水泵，单机功率为37kW，电机电压等级为0.4kV。
本次电气设计用电采用附近现状10kV供电线路供电，设计范围为10kV终端杆以下的内容，包括泵站内电动机控制、保护、动力、照明等内容。
Ow1yd。
2、电气主接线
本工程采用1台主变，电源侧采用单母线接线，电动机低压母线采用单母线分段接线，主变压器的高压侧安装跌落式熔断器，低压侧安装断路器。
5HSjf。
考虑到安全因素，采用干式变压器。
3、主变容量选择。
初选1台S11-M-80kVA-10/0.4kV油浸式变压器，Ud%=4.0，D.yn11，变比为10/0.4kV。
计量方式采用高供低计方式。
ess0A。
电动机功率为55kW，启动电流为6.6倍的额定电流，根据电机样本，查得电动机的电气参数如下表5-30所示：
akyEN。
表5-30电动机参数表doG9v。
电动机型号
数量
（台）
额定电流
（A）
额定功率
（kW）
效率
（%）
功率
因数
总装机容量
（kVA）
Y315S-8
1
114
55
92
0.80
74.73
电动机总装机容量计算公式如下：
=74.73kVA
电动机总装机有功功率P=59.78kW。
=59.78kW
根据上述计算结果在选择合适的变压器时，同时要考虑到变压器自身的损耗，根据有关设计规程及设计手册，将计算过程列表如下表5-31所示：
S8hYI。
表5-31全泵站负荷统计NlNIK。
负荷名称
平均功率因数
计算负荷
有功功率
无功功率
视在功率
主电动机计算负荷
0.79
59.78
44.83
74.73
主变低压侧负荷
59.78
44.83
74.73
主变损耗
1.25
0.185
无功补偿
泵站总计算负荷
61.03
45.10
74.73
根据变压器样本，选择型号为S11-M-80kVA-10/0.4kV油浸式变压器能够满足泵站用电需求，该型号变压器阻抗电压Ud%=4.0，选用D.yn11连接，变比为10/0.4kV。
本站采用低压计量方式，因为总装机容量小于100kVA，根据相关规定无需进行无功补偿。
vceY8。
4、电动机启动方式的确定
根据已确定的设备配置和接线方案，按一台80kVA的变压器拖动一台电动机运行时的最不利的条件进行计算，母线启动压降为：
S6Pn7。
=100×（6.5×1×55/（0.92×0.8））/（100×100/4.0）=19.42%
由于采用低压异步电机，电机采用直接启动方式启动电流很大，对电网的冲击非常大，根据上述母线压降计算，母线压降为19.42%，大于容许的15%。
因此电机无法直接启动，为此电机配套软启动装置以满足启动要求。
OFTxr。
5、控制、保护与测量
电动机额定电流为114A，电压等级0.4kV，则变压器高、低压侧总额定电流为：
=114A
=13.74A。
根据控制柜内电气设备元件的外形尺寸，低压控制柜型号选用固定式GGD标准柜。
泵站机组运行采用手动控制方式，直接在开关柜上进行操作。
控制柜内装设软起动装置，确保电机顺利起动。
软起动装置配有缺相、短路、过载保护等装置。
电气测量根据《电测量仪表装置技术规程》要求设置，测量表计选用数字显示仪表。
6、过电压保护及接地
接地网由自然接地体组成，自然接地体由泵站站身内钢筋、出水池底板、梁内钢筋及其它金属构件组成。
同时泵站主厂房屋面四周装设避雷网，中间形成网格，利用建筑物柱内的主筋引下与泵站底板下的接地网相连，形成整个防雷接地系统，整个接地网接地电阻不大于4欧姆。
泵站内所有电气设备的外壳均须与接地网可靠焊接。
EOrdu。
7、电工试验设备
泵站配置必要的电气试验设备供平常使用，而每年的电气预防性试验，可委托有电气试验资质的单位进行完成。
8、消防设施
站房内设置1套手提式干粉灭火器，在电缆沟设防火分隔物，进出厂房的电缆通道用防火包封堵，以隔绝火源。
9、电气设备布置
变压器采用室外杆式安装方式，做法应满足《35kV及以下客户端变电所建设标准》。
低压开关柜布置在站房内，布置方式应满足相关规范要求。
dD2D2。
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