混流泵軸流泵典型設計

1、5 主要建設內容及典型設計5.2.1.5混流泵及軸流泵站（2臺泵）典型設計一、基本資料1、基本情況選取別橋鎮(zhèn)湖塘下圩灌排站工程作為典型混流泵和軸流泵站進行設計。該泵站為拆建工程，位于湖邊村。泵站主要功能為灌溉和排澇。設計根據原有進、排水條件及功能要求，按現有灌溉面積2050畝和排澇面積1190畝進行泵站規(guī)模設計。2、工程地質工程位于天目湖觀山村。經勘測，泵站附近地面高程為6.837.47m左右。淺部為層素填土，高程6.834.73m，=18.82kN/m3；高程4.73-0.67m為-2層淤泥質粉質粘土，=17.72kN/m3，凝聚力c=8.7kpa，內摩擦角=7.8，地基允許承載力p=60k

2、pa。二、機泵選型1、水泵選型（1）灌溉設計流量推廣水稻控制灌溉技術后，水稻生育期灌水定額較小，因此起控制作用的灌水定額是泡田定額。當地水田泡田定額為80m3/畝，泡田期旱作物不需灌溉（旱作物若需灌溉，應將灌水時間前移或后退，以避開用水高峰）。泡田延續(xù)時間為5天，提水泵站每天開機時間20h。則設計凈灌水模數為：根據下列公式推求渠道設計流量： Q=q設A/式中：Q灌溉流量（m3/s）；A渠系控制灌溉面積（萬畝）； 灌溉水利用系數，取0.68。計算得灌溉設計流量為0.67m3/s。該泵站為?。?）型，泵站等級為V等，建筑物等級為5級。（2）排澇設計流量排澇設計標準為日降雨200mm雨后一天排水，根

3、據溧陽市圩區(qū)測算結果，該標準相當于排澇模數為10m3/（s萬畝），則泵站排澇設計流量為1.19m3/s。該泵站為?。?）型，等級為等，建筑物等級為4級，該泵站位于為一般圩區(qū)，因此建筑物防洪等級根據堤防確定，為20年一遇。（3）灌溉設計揚程a、渠首設計水位（出水池水位）為了滿足自灌溉的要求，設計渠首水位應滿足灌區(qū)內各高程點灌溉要求，根據泵站灌溉實際情況，渠首設計水位為6.70m。b、進水池水位泵站通過涵洞從內河引水，本方案灌溉站設計運行水位根據歷年灌溉期滿足灌溉保證率95%的日平均水位確定，根據相應水文資料，設計常水位為3.50m，枯水位為2.80m；所以設計工況進水池水位為3.50m，校核工況

4、進水池水位為2.80m。則水泵設計凈揚程為3.20m，校核凈揚程為3.90m。表5-3 前山一級灌溉站運行水位組合表 序號工況進水池水位（m）出水池水位（m）1設計工況3.506.702校核工況2.806.70c、泵站設計揚程初選泵型時，沿程水頭損失和局部水頭損失按凈揚程的25%計算，則水泵設計總揚程為4m；最大總揚程H最大=4.875m。（2）排澇設計揚程a、出水池水位為了滿足排澇的要求，出水池水位應滿足排澇區(qū)內各高程點要求，根據泵站排澇實際情況，出水池水位為6.33m。b、進水池水位設計工況進水池水位為4.00m，校核工況進水池水位為3.50m。則水泵設計凈揚程為2.33m，校核凈揚程為2

5、.94m。表5-21 東湖圩排澇站運行水位組合表序號工況進水池水位（m）出水池水位（m）1設計工況4.006.332校核工況3.506.44c、泵站設計揚程初選泵型時，沿程水頭損失和局部水頭損失按凈揚程的30%計算，則水泵設計總揚程為3.029m；最大總揚程H最大=3.822m。（3）水泵選型該站灌溉設計流量為0.67m3/s，排澇設計流量1.19 m3/s，灌溉設計揚程4m，排澇設計揚程3.029m。根據此流量、揚程，擬選用1臺32ZLB-125的軸流泵和1臺500HW-6的混流泵，轉速均為n=580r/min，軸流泵葉片安放角0，配套電機功率分別為JSL-12-10-95kW和Y280M-

6、6-55kW。（4）灌溉水泵工況點校核小型泵站實際揚程按下式計算：H實=h凈+h管式中：H實水泵實際揚程；h凈水泵設計凈揚程，取值3.2m；h管管路損失揚程，為沿程水頭損失與局部水頭損失之和。管道流速：v=4Q/D2=40.67/（3.140.52）=3.41m/s管路沿程水頭損失：h程=10.29n2Ld5.33Q2式中：L進出水管道總長，取4.9m；Q水泵設計流量，m3/s； n粗糙系數，鑄鐵管取0.013；管路局部損失：h局=v22g式中：局部阻力系數，為各部位局部阻力系數之和。小型泵站局部損失以管道局部損失為主，進出水池的局部損失忽略不計。管路局部形狀改變和管路附件等所造成的各局部阻力

7、系數如下：垂直進口阻力系數進口=0.30，圓形整塊拍門阻力系數為拍門= 0.085。局部損失hj=（進口拍門）=0.23m則h管=h程+ h局=0.38m所以求得設計工況點水泵實際揚程為：H總=h凈+h管=3.20+0.38=3.58m（5）排澇水泵工況點校核小型泵站實際揚程按下式計算：H實=h凈+h管式中：H實水泵實際揚程；h凈水泵設計凈揚程，取值3.029m；h管管路損失揚程，為沿程水頭損失與局部水頭損失之和。管道流速：v=4Q/D2=41.19/（3.140.52）=2.37m/s管路沿程水頭損失：h程=10.29n2Ld5.33Q2式中：L進出水管道總長，取5m；Q水泵設計流量，m3/

8、s； n粗糙系數，鑄鐵管取0.013；管路局部損失：h局=v22g式中：局部阻力系數，為各部位局部阻力系數之和。小型泵站局部損失以管道局部損失為主，進出水池的局部損失忽略不計。管路局部形狀改變和管路附件等所造成的各局部阻力系數如下：垂直進口阻力系數進口=0.30，圓形整塊拍門阻力系數為拍門= 0.085。局部損失hj=（進口拍門）=0.11m則h管=h程+ h局=0.15m所以求得設計工況點水泵實際揚程為：H總=h凈+h管=3.029+0.15=3.179m查該水泵特性曲線圖，此時水泵效率泵=80%。該泵型滿足設計要求。圖5-13 320ZLB-125 (n=580r/min)水泵工作性能曲線

9、（6）混流泵安裝高程水泵安裝高程為進水池最低水位加上實際吸水揚程，實際吸水揚程按下式計算：H實吸=Hs-h吸損-V2進/2g-K式中：H實吸水泵基準面離進水池水面的垂直距離（即安裝高度）； Hs容許吸上真空高度，m； h吸損吸水管道的水力損失，m； v2進/2g水泵進口處的流速水頭，m； K安全值，取0.4m。查水泵性能表，臨界汽蝕余量NPSHc=5.50m，近似計算得Hs10.33-5.50=4.83m。h吸損=h程+h局=10.29n2L進d5.33Q2+（進口+彎管）v22g=0.1+0.23=0.33m，吸水揚程H實吸=Hs-h吸損-v2進/2g-K=4.83-0.33-0.59-0.

10、4=3.51m。進水池最低水位為2.80m，則水泵允許安裝高程H安為：H安=2.80+3.51=6.31m結合地面高程及泵室布置，安裝高程取5.268m。（5）軸流泵安裝高程a、葉輪中心高程H1按照該軸流泵的安裝圖，要求最低水位至喇叭口的高度為1.45m，懸空高度0.6m，排澇設計時最低水位為3.50m，所以喇叭口進口處高程為：3.50-1.45=2.05m。根據灌排站實際情況，取1.80m。b、底板高程H2底板高程為喇叭口進口高程減去懸空高度，即為1.80-0.60=1.20m。c、水泵梁頂高程H3查泵的安裝圖，H3=3.07md、電機層樓板高程H4對中小型泵站取安全超高a=0.60m，H4

11、= Hmax+a=4.50+0.6=5.10m一般電機層的樓板頂高程可略高于泵房外地面平均高程，故可取電機層樓板底高程為6.50m。e、屋面大梁下緣高程H5H5= H4+h，泵軸最長長度2.23m，電機基座高度0.6m，起吊設備0.8m高，預留0.3m高空間，則泵房凈高度h=2.23+0.6+0.8+0.3=3.93m。則屋面大梁下緣高程為H5= H4+h=6.50+3.93=10.33m，考慮到通風、采光的要求，取值12.00m。2、混流泵電機選型（1）電動機容量的選擇根據溧陽市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的要求，為了維修管理方便，電動機與水泵采用三角皮帶傳動。與水泵配套的電動機的輸出功率P配應大于水泵軸功率，計

12、算公式如下：P配=K1K29.81QH傳泵式中：P配電動機的輸出功率（kW）； H 水泵的最不利揚程（m），取值4.28m；Q 水泵在最不利揚程下的流量（m3/s），取值0.65m3/s；泵水泵在最不利工作揚程下的效率（%），取值66.4%；傳傳動效率（%），三角皮帶為95%；K1功率備用系數，根據軸功率查表，取值1.14；K2水泵工作條件系數，混流泵取值1.12。計算得P配=54.24kW，所以選用Y250M-4-55kW電機，滿足水泵傳動要求。（2）皮帶輪直徑計算水泵皮帶輪（大皮帶輪）由廠家配備，無錫錫泵制造有限公司對該泵型配備的皮帶輪為800D6。根據水泵皮帶輪直徑D計算電機皮帶輪（小皮

13、帶輪）的直徑d。D=Kdn小n大其中：n大大皮帶輪的轉速（r/min），為580 r/min;n小小皮帶輪的轉速（r/min），選用4級異步電動機，轉速為1480 r/min; d 小皮帶輪的直徑（mm）； D大皮帶輪的直徑（mm），為800mm； K打滑系數，取值1.02。計算得，電機皮帶輪直徑d=307.37mm，取值307mm。選取大小皮帶輪中心矩A=1.2800=960mm則三角皮帶的長度L=2A+0.5(D+d)+(D-d)24A=3401mm驗算三角皮帶的工作速度v=dn小601000=23.78m/s，位于適宜工作速度2025m/s附近。 校核小皮帶輪的皮帶包角=18060D-d

14、A=220120,滿足要求。 驗算三角皮帶的循環(huán)次數= vL =5.77s-110 s-1,符合三角皮帶的使用壽命要求。3、軸流泵電機選型查水泵選型手冊，32ZLB-125配套電機功率為JSL-12-10-95kW。三、進出水池及站房設計本排澇站為拆除重建項目，新建泵站應充分利用老站基礎，力求節(jié)約工程投資，故新站仍選用老站舊址。泵房采用濕室型泵房，泵站采用正向進水、正向出水方式。泵站進水池采用正向開敞式進水方式，出水池采用開敞式正向出水池，采用箱涵穿堤。泵房的形式采用濕室型泵房。1、進水池尺寸泵站的進水池采用濕室型進水池，維修方便，池頂高程4.50m。進水池采用開敞式矩形，水泵進水流態(tài)好。（1

15、）進水池池寬混流泵B1=2.5D=2.50.8=2.00m軸流泵B2=2.5D=2.50.99=2.47m，根據實際地形，取3.00m。進水池之間的墻厚為0.4m。則B=B1+B2+0.4=5.40m（2）進水池池長排澇設計流量為1.19m3/s 10m3/s。該泵站為小型泵站，取進水池秒換水系數K=20。在低水位時，進水池水深h=2.8-1.2=1.6m。則進水池長L=KQBh=201.192.01.6=7.44m取池長9.17m。2、出水池尺寸根據中小型泵站設計與改造技術（儲訓、劉復新，2000年），該泵站正向出水池可根據出水管出口直徑的大小采用參考尺寸。具體尺寸為管中心距邊墻b=1.25

16、m；混流泵管口下緣距池底的距離h下=0.874m，軸流泵管口下緣距池底的距離h下=0.277m，管口淹沒深度h淹=0.50m，出水池池長Lk=4.50m。（1）出水池池寬B=1.254+1=6.0m。（2）出水池高度H的確定出水池水位H2=6.70m；出水池墻頂高程H1=H2+安全超高a=6.50+0.30=7.0m出水池池底高程混流泵H4=H3-h淹-D0cos-h下=7.00-0.50-0.50-0.874=5.126m，取4.00m。軸流泵H5=H3-h淹-D0cos-h下=7.00-0.50-0.80-0.277=5.423m，取3.20m。3、管理房尺寸該泵站管理房共四間，均為6m1

17、4.90m：兩間為泵房，一間為休息室，一間為檢修室，一間為衛(wèi)生間。管理房地面高程與原地面高程一致，取6.50m。屋面為現澆鋼筋砼屋面。4、設備布置（1）起重設備布置檢修用起吊設備采用5t手動葫蘆，屋梁上架設I28a工字鋼，以便起吊。（2）攔污柵周邊用槽鋼100485.3封邊，角鋼503與外框焊接作為內框，128的扁鋼與角鋼及上下框焊接，網格尺寸7cm80cm。攔污柵為兩扇。（3）量水設施在水泵進水管上安裝流量計對灌溉流量和排澇流量進行測量。圖5-14 湖塘下圩灌排站平面圖圖5-15 湖塘下圩灌排站剖面圖1圖5-15 湖塘下圩灌排站剖面圖2四、泵站穩(wěn)定計算1、防滲計算滲透壓力計算采用直線比例法。

18、根據工程總體布置，防滲長度L計算成果如下：L= L進水池+L底板+L出水=25.13m內外河水位差按前池無水校核，則H=H2-H進=6.44-1.2=5.24m。按照站址處地質資料，泵房地基為淤泥質土，滲徑系數C=4，最小防滲長度L= CH=45.24 =20.96mkc，抗滑穩(wěn)定。3、地基承載力計算由地質資料可知，地基位于淤泥質粉質粘土，允許承載力p為60kpa。對完建期地基承載力進行復核。根據計算基底壓應力pmax=71.68kPa p，不滿足安全要求，需要進行地基處理。本工程采用換土墊層法進行地基處理：挖除基礎下方淤泥質粉質粘土0.5m后，填埋0.5m厚的粘性土。經過處理后地基不均勻系數允許值=2.0，不均勻系數=max/min，滿足安全要求。表5-18 完建期荷載計算成果表（進水池無水）序號部位體積(m3)重度(kN/m3)垂直力(kN)水平力（KN）1進水池及泵房底板26.0624.50 638.473進水池側墻50.7124.50 1242.40