灌溉泵站设计.docx
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灌溉泵站设计
某灌溉泵站设计
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%勺灌溉制度。
其设计毛灌水率如表1所示。
表1设计年内毛灌水率
灌水时间（日/月）
1/3-15/4
16/4-10/6
11/6-30/7
1/9-30/9
15/11-10/12
灌水率（l/（s•千亩））
30.00
22.00
16.50
22.50
30.75
2地质及水文地质资料
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©
=35°,承载力为200kN/mt
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34C,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、89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-8C,最大冻土深度为o.44m。
平均年地面温度为15C，平均年日照时数为2600.4h。
累积年平均辐射总量为527.41kJ/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。
表2湖泊月平均水位（保证率为75%）
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
水位（m
308.9
308.9
309.2
309.3
309.5
309.7
312.0
313.0
313.2
309.8
309.8
308.9
灌溉保证率为90%寸，灌溉期间旬平均最低水位为308.8m。
5年一遇的旬平
均最高水位达312.5m，夏季多年旬平均最高水温为23E。
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
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
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。
（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
公式为q机=q设*24/t机
式中q机修正后的设计毛灌水率.1/（s•千亩）；
t机一一机组每天开机的小时数。
表3设计年内毛灌水率
灌水时间（日/月）
1/3-15/
16/4-10/
11/6-30/
1/9-30/9
15/11-10/1
4
6
7
2
毛灌水率（l/（s•千
30.00
22.00
16.50
22.50
30.75
亩））
机灌水率
37.89
27.79
20.84
28.42
38.84
图4机灌灌水率图
（4）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Q设=qmax机3/渠系
式中qmax机修正后的最大灌水率.I/（S•千亩）；
3――设计的灌溉面积.千亩；
渠系一一渠系水利用系数（％。
Q设=38.84*67/0.65=4003.5l/s
2泵站设计扬程估算
（1）泵站设计的水源水位；
最高水位；313.2;
最低水位；308.9；
设计水位；312.5；
最低运行水位；灌溉保证率为90%寸，灌溉期间旬平均最低水位为308.8
出水池按最低要求327m
设计净扬程；327-312.5=14.5m
最高净扬程；327-308.8=18.2m
最低净扬程；327-313.2=13.8m
（2）计算平均实际扬程，公式为
—H实iQiti
'Qiti
式中h实i——相应时段ti时的出水池水位与进水池水位之差，m
Qi——相应时段ti时的泵站供水流量，1/s,；
ti――不同灌溉时段的泵站工作天数，天。
表4实际扬程计算表
灌水时间（日/
1/3-15/4
16/4-10/6
11/6-30/7
1/9-30/9
15/11-10/12
月）
机灌灌水率
（l/（s•千亩））
37.89
27.79
20.84
28.42
38.84
供水流量1/s
3905.6
2864.5
2148.1
2929.4
4003.5
Qti
175752
157547.5
107400
87882
100087.5
H实iQit
3122527.2
3036357.8
出水池按最低要求327m
H实H实iQjti=i7.636m
'Qil
（3）确定水泵的设计扬程，公式为：
H设=H实+"△h损心（1+k）H实
式中△h损——管路沿程和局部水头损失。
m
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设=H实+EAh损〜（1+k）H实=21.163m
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4003.51/s查《水泵站
设计示例与习题》中的水泵性能表得种泵型均符合扬程要求，作为比较方
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
■Qd
有关系式■，可据此确定两种泵型所需的台数。
Q泵
-Qd
型泵■台，取台。
Q泵
.Qd
型泵■台，取台。
Q泵
（4）拟合流量过程曲线
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满足流量变化过程的要求。
故本设计选用型泵这一方案是合理的。
所以选用
台型泵，其中为备用。
4动力机组配套选型
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。
（1）电动机配套功率N配计算
N轴
其计算公式如下：
N配二K-
传
式中：
K—动力备用系数，取1.1;
N轴一水泵工作范围内的最大轴功率，查前表得kW;
传一传动效率，水泵转速为r/min，初步假定用同步转速r/min的异步
电动机直接传动，则取为。
N轴
算得N配二K轴。
传
（2）确定机型
根据水泵额定转速r/min和配套功率kW，配套电机
5水泵机组的布置与基础
本设计采用的是台系列泵，因此机组布置采用横向排列方式。
机组基础采用混凝土基础，混凝土容重丫=23520N/m,机组的基础深度计算
公式为
（2.2）
，机组总
门3.0W
II—
LB丫
式中，W—机组总重量（N）,
l—基础长度（m,
B—基础宽度（m）,
Y—基础所用材料的容重（N/m）0
查给水排水设计手册，得到型水泵机组的基础平面尺寸为
重量为2550kg,则根据公式（2.2）计算出其基础深度为1.29m.
6管路水头损失计算
由于钢管的强度高，接口可焊接，密封性远胜于铸铁管，因此吸水管路和出
水管（泵房内）均采用壁厚为10mm勺钢管，敷设在泵房地板上。
压水管采用球墨铸铁管。
每台水泵均有单独的吸水管，深入进水池中
（1）吸水管路和压水管路中水头损失的计算
管路沿程水头损失可按比阻法计算，对于钢管，计算公式如下
刀hf=EAk1k2LQ
式中，昭一钢管壁厚不等于10mm寸的修正系数，对于本次设计k1—1k3—管中平均流速小于1.2m/s的修正系数
A—比阻值
管路局部水头损失计算公式如下:
刀hm—刀Z
2g
式中，Z—局部水头损失系数
因此，管路总水头损失刀hs—Ehf+Ehm0
（2）吸水管路水头损失的计算
1）沿程水头损失计算
沿程水头损失用下式计算h沿^。
.引2#^©2式中n—管道内壁糙率，铸
铁为0.013;L—管道长度11.0m；D—管道直径950mmQ-管道设计流量1.1吊/s。
则计算可得。
2）局部水头损失计算
局部水头损失用下式计算h局=0.0834Q2式中'—管路局部阻力系
D4
数，查资料得：
进=0.2，90=0.64，缩二0.2；D—局部阻力处管径，查资料
得：
D进=1.2m,D缩=0.8m；其余符合同上。
则得。
则吸水管路水头损失为：
h吸二h沿•h局二0.0230.1^0.139m
7水泵安装高度Hg计算
本设计工作水温与水面大气压均超过标准值，用公式
孔丨-汕1-（10.33-ha）-（介-0.24）计算修正后的允许吸上真空高度LhJ'，
〔Hs】一水泵允许吸上真空高度7.5m；
ha—大气修正值，海拔m，查资料得m;
ht—工作水温C,则查资料得m;
算得IHJ」Hs1-（10.33-ha）-（ht-0.2
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