水泵扬程设计书

1
0.2 0.128
水泵入口
1
1.0 0.64
拦污栅
1
0.3 0.192
s 吸=s 吸沿程+s 吸局部=1.927
d(mm) 550
l(m) 57
n 0.012
s吸程
10n2
l d 5..33
1.99
名称（规格）
数量
ξ
s吸局部 0.083 d 4
d=550 带闸阀
1
0.06 0.054
d=350/550 渐阔管
力出版社，1993.6 版） 表 4—3 得
H 大气 10.3m
由表
4—1
气温
40.5，
p汽 r
0.75m
H 允吸
H sa,
v2 2g
h吸损
H sa
10
p气
r
p汽
v2进 2g
h吸损
10 (NPSH )r
v2进 2g
10
p气
r
p汽
v2进 2g
h吸损
p气
r
p汽
(NPSH )r
h吸损
3.2 管路水头损失取净扬程的 10% 泵站的扬程为 Hmin=（1+0.1）×32.208=35.429 H 设=（1+0.1）×34.053=370458 Hmax= (1+0.1)×37.209=40.930
4 机组选型 选泵—初选两方案
方案一：6 台 500s59B，扬程 41m，对应单台流量 1800 m3 / s 可满足用水要求（NPSH）为 4.5m。
当 Q 10800m3 / s 时，开 6 台泵，其工况点由数解法来确定：
58.90 85.45Q 2 37.208 8.987Q 2 ，泵的工况点（1725，39.27）同样在高效区范内
当 Q 2160m3 / s 时， 58.90 85.45Q 2 32.2028 8.987Q 2 得泵的工况点（1914，34.74）
2 05 /3
2 22 /3 1/ 20001/ 2
3
/
8
1.354m
b hm 2 1.354 2.708m
v Q 2.5 0.686m / s b hm 2.7 1.354
属于渠道中正常流速范围
图1
4.646m>23m
保持 b 不变，取 b=2.7m，计算通过 0.6m3 / s 流量，23m 水位时的 hmin
h局
vi 2g
2
(0.56
0.18
1.01)
(1.76 2 ) 2 9.8
(1.0
0.3)
(2.5) 2 2 9.8
0.6911 m
4
h吸
10.28n2
L d 5.33
10.28 (0.012)2
12 (0.6) 5.33
(0.5)2
0.068m
h总 0.759 m
5.3 计算管路阻力系数
直
d(mm)
管
600
吸
l(m) 12
n 0.012
s吸程
10n 2
l d 5..33
0.263
水
附
管
件
合计 直 管
出
水
附
管 件
合计 合计
名称（规格）
数量
ξ
s吸局部 0.083 d 4
d=900 喇叭口 900 弯头 d=600
1
0.1 0.064
1
1.0 0.64
d=600/500 偏心渐缩管
d 600 偏心渐缩管 500
3 0.18
水泵入口 4 1.0
拦污栅 5 0.3
5.2 初设吸水管入口至水泵进口长度为 12m
当
Q=
0.6 m3 / s , v1
4 0.6 / 2 3.14 0.62
1.06 ,
v2
4 0.6 / 2 3.14 0.62
1.53
h局
vi 2 2g
当 Q=3 m3 / s 时，水泵的安装高程为：22.942+10.3-0.75-4.5-0.759=27.233m
5
当 Q=0.6 m3 / s 时，水泵的安装高程为：26.948+10.3-4.5-10+10-0.75-0.28=31.72m
两者取小值，故水泵的安装高程为 27.233m 计算水泵的工况点，进行工况校核 6 进行进出水管布置，并计算各阻力系数
水泵及泵站课程设计计算书
1 引水渠断面设计 设引水渠宽为 b,矩形断面，i=0.0005，n=0.025，m=0，按最佳水力断面设计 b=2h
Q 设=2.5m3/s 时
2( 1 m2 m) 2
hm
[nQ 2 1 m2 m5/3 i1/ 2
2/3
]3/ 8
0.025 2.5
38.02
422.4h2 / m5
Q (1080 / 3600)2
联立 H 422.4Q 2 （1）， H 58.94 85.45Q 2 (2)
得 Q=1226.7,
H=49m
,由相似比定律
n1
n
QB QC
970 1080 853.9r / min 1226.7
即将水泵的转速调节到 860r/min 即可满足要求
方案二：5 台 500s—59A,扬程 41m 时，对应单台流量 2160 m3 / s ，可满足用水要求(NPSH)为
4.5m。
3
结合比较两个方案，初定方案一，即采用 6 台 500s59B，转速 n=970r/min，单台配套 315kw，
6000v，Y400-46-6 型电机，水泵进口 500mm ，出口 350mm，初步考虑 Q=0.6 m3 / s ，采用两台变
计 流 量 2.5 m3 / s时，采 用水 力 最佳 断面 ， b=2.7m， h=1.354m ， 灌区 渠首 的 渠底 高程 为 ：
60-1.354=58.646m 当 Q=3 m3 / s时，由试算得，h=1.51m Q=0.6 m3 / s时，由试算得，h=0.51m
所 以 出 水 池 水 位 为 ： 最 高 运 行 水 位 为 58.646+1.51=60.156m ， 最 低 运 行 水 位 为 58.646+0.51=59.156m
1
R= A1 12.177 1.039m b 2h1 2.7 2 4.51
Q 1/ n R i 2 / 3 1/ 2 A1 1 / 0.025 1.0392 / 3 0.00051/ 2 12.177 11.436m3 / s 3m3 / s
满足过水要求 2 进、出水池水位
2.1 出水池水位确定 设计水位为 60m,断面形式同引渠，矩形断面 n=0.025，i=0.0005，当为设计水位时，设
0.444m / s
v h局
（ 1
2
2
） 32
1
g
(0.1 0.3 0.4)
0.444 2 2 9.8
0.008m
Q=2.5m 3 / s时，
v2
Q2 A2
2.5 3.5 2.7
0.265m / s
2
v h局
（ 1
2
2
3）2
2
g
(0.1 0.3 0.4)
0.2652 2 9.8
A bh 2.7h R A 2.7h
x 2.7 2h
Q A 1 R2 / 3i1/ 2 2.7h 1 2.7h 2 / 3 0.00051/ 2 0.6
n
0.025 2.7 2h
试算得 h=0.51m 渠底高程为 23-0.51=22.49 m
校核最高水位为 27m 时 Q= 3m3 / s 是否能通过 A1 b h1 =2.7×4.51=12.177 m2
6
7 确定泵房位置的结构形式 7.1 在泵站中轴线上选 2 个点，比较确定泵房位置
点 1：输水干渠岸边，自此处取水，可不修引渠，减少开挖量，取水条件好，但是在同等条件 下，管道长度加大，投资大，且管路损失大，以后的运行量也多。
点 2：30m 高程附近布置泵房，在此处布置，引渠和管路长度相当，且符合地形条件，同等条 件下布置，靠近出水池，缩短了管路长度，减少了管路损失，降低了运行量，但处于变坡上，通 风采光条件可能不好。 综合考虑布置原则，选择点 2 布置泵房及枢纽 7.2 泵房内部结构形式拟定
机组净距 l净 1.9m ，得机组中心距 l0 b l净 5.41m ，所以主机房长度为
l主 （n 1)l0 b 2l2 (6 1) 5.41 3.51 2 1.2 32.09m 所 以 实 选 主 机 房 长 度 为
速调节，同时增加泵站的给水灵活性。 5 管路布置，确定水泵的安装高程
水泵进口 500mm，进水管大一个规格，取为 600mm ， 水泵出口 350mm，出水管大一个规格，取为 550mm ，
验算 Q=3 m3 / s ，进水管 v= 4Q 4 3 / 6 1.769m / s d1d1 3.14 0.6 0.6
渠顶高程为 60.156+0.51=60.666m 图 4 2.2 进水池水位确定
引渠坡降 i=0.0005，为明渠均匀流，引渠粗糙系数 n=0.025，设渠长为 100m，局部阻力系
数干渠出口 1 =0.1，拦污栅2 =0.3，前池进口3 =0.4
当 Q=0.6m 3 / s 时
v
1
=
Q1 A1
0.6 0.5 2.7
1
0.42 0.379
45 0 弯头
2
0.5 0.902
d=550 淹没式出口
1
1.0 0.902
伸缩器
3
0.21 0.57
s = s +s 出
出沿程 出局部=6.15
s 总=6.15+1.927=8.077
表一
5.4 据海拔高程及水温对 H 进行修正：
海拔高程，最低水位时为 22.942m，查《水泵及泵站》（西安理工大学栾鸿儒主编，中国水利电
同样在高效区范围内，但由于 Q 2160m3 / s 时，开 1 台泵不满足要求，开 2 台泵效太低，故
开 2 台泵，然后进行工况调节。采用变速调节（数解法）
H B H 净 SQ 2 37.208 8.987Q 2 ，代入 Q 1080 / 3600m3 / s ，得 H=38.02m
代入 B 点的相似抛物线方程得： K H B
0.0029m
h总
1 2000
100
0.0029
0.0529m
当 Q=3m 3 / s 时 ，
v = Q3 3 0.247m / s
3
A3 4.5 2.7
v h局
（ 1
2
2
） 32
3
g
(0.1
0.3 0.4)
0.247 2 2 9.8
0.0025m
h总
1 2000
100
0.0025
0.0525m
进水池水位为
最高水位为 27-0.0525=26.948m
设计水位为 26-0.0529=25.947m
最低水位为 23-0.0580=22.942m
3 扬程计算
3.1 根据进、出水池水位确定最大、最小、设计扬程
最大扬程 H max 为 60.156-22.942=37.209m 设计扬程 H 设为 60-25.947=34.053m 最小扬程 H min为 59.156-26.948=32.208m
选择单级双吸离心泵卧式机组，水源水位变幅 4m，站址附近地质条件较好，地下水位埋深 5m， 且无断层和破碎带，选择分基型泵房建设 8 泵房内部布置及尺寸拟定 8.1 主机组采用一列式布置，即主机组位于同一列直线上，见泵房平面图
（1）单间长度计算 水泵基础长度 b=0.58+1.167+1.0+0.6=3.347m，机组长度为 b=3.51m. 两者取大值 b=3.51m
(0.56 0.18 1.01) (1.062 ) 2 9.8
(1.0 0.3) (1.53)2 2 9.8
0.25m
h吸
10.28n2
L d 5.33
10.28 (0.012)2
12 (0.6) 5.33
(0.3)2
0.0243m
h总 0.28 m
当 Q= m3 / s ，
出水管 v= 4Q 4 3 / 6 2.55m / s d 2 d 2 3.14 0.5 0.5
均符合要求 5.1 选择进水管管件，查（《给水排水设计手册》（中国建筑工业出版社，1986.7 出版），得各局
部阻力系数 i
喇叭口 D=1.5 D1 900mm 1 0.56
90。钢管焊接弯头 2 1.01
出水管路布置见泵中的轴线剖面图，列表计算管路阻力系数，见表一
S总 5.881 3.106 8.987s 2 / m5 ，计算管路的水头损失 。 h SQ 2 ,S 一定，假设不同的
流量，求出相应的 h，采用数解法求解泵的工况点，设 H A BQ2 (查《给水排水工程设计
手册 4 给水排水设备》（ 李金根主编，中国建筑工业出版社 ，1996 年版) 得两点（1400，46）、
（2020，32）
46 A BQ2 A B(1400 )2 3600
32 A BQ2 A B( 2020)2 3600
解方程得 A=58.90 B=85.45 所以 H 58.90 85.45Q 2 , H 34.053 8.987Q 2
联立方程得水泵的工况点（1846，36.42） 在高效区范围内，设计流量时开 5 台泵即可满足要求。