泵站设计案例

第一章基本资料
1 设计任务
为满足某灌区排涝需要，拟修建一排水泵站，根据基本资料完成该泵站的设计任务。

2基本资料
2.1地质条件
地面以下土质均为中粉质壤土，夹铁锰质结核，贯入击数26击，地基允许承载力180KPa，内摩擦角24°，凝聚力26K Pa。

地面高程低于下游引水河道堤顶高程0.5m。

2.2水位特征值
下游水位（m）上游水位（m）
设计运行水位最低运
行水位
最高
洪水位
设计运
行水位
最低运
行水位
防洪
水位
26.0 25.0 30.0 31.0 30.5 31.8
下游引水河道上游引水河道
河底高程（m）
河底宽
（m）
边
坡
堤顶宽
（m）
河底高
程（m）
河底宽
（m）
边
坡
堤顶宽
（m）
24.0 8
1
∶2.5 6 28.5 8
1
∶2.5
6
第二章 设计内容
1 设计流量的确定
泵站抽排面积为40+1=41km 2
排水率为（3+2）/10+8/100=0.58m 3/s/km 2
设计流量为：排水面积*排水率=41 km 2*0.580.58m 3/s/km 2=23.78s m /3 初选7台水泵，则每台水泵流量为q=23.78/7s m /3=3.40s m /3
2 水位分析及特征扬程的确定
设计扬程=出口设计水位—进口设计水位 最大扬程=出口设计水位—进口最低运行水位 最小扬程=出口最低水位—进口最高运行水位
31.026.0 5.0m 出设进设设
=∇-∇=-=H
max min 31.025.06m 出设进=∇-∇=-=H min min max 30.530.00.5m 出进=∇-∇=-=H
5.00.15 5.0 5.75m 泵设设=+∆=+⨯=H H h
3 工程设计等级
根据泵站设计规范，装机流量为23.78m 3/s ，属于中型Ⅲ级泵站。

第三章 机组选型
1 水泵选型
1.1适宜的泵机组台数为4—8台，初步选择n=7台。

1.
2.单泵流量：
Q 单=
n Q
=23.787
=33.40/m s
1.3.根据设计扬程（5.75m ）和每台泵的设计流量（3.40s m /3）可以选用900ZLB-
2.8~6.8型和1000ZLB-8.7型轴流泵。

从流量角度考虑，前者流量更接近设计工况下的流量。

从扬程角度考虑，前者扬程更接近设计工况下的扬程。

前者
在最优工况下的效率为84.9%，而后者为80.9%。

又两者角度均为-40。

.故综合考虑后选择7台900ZLB-2.8~6.8型水泵。

900ZLB-2.8~6.8型轴流泵的部分工作参数如下：
流量Q
扬程
H
转速n
效
率η 叶轮
直径D
轴功
率p 叶片安
装角
2456
L/s
6.7m
490 r/min
84.9
%
850
mm
190.
4kW
-4° 该泵的喇叭口直径1D 为1250mm ，高度为3.1m ，水平最大宽度为1.64m 。

2电机选型
max
max max max 7.5%60.0756 6.45m H H h H H '=+∆=+=+⨯= 因为水泵的轴功率大于100kW ，所以K=1.05 此处Q 查水泵叶片角度-20时的流量，为2.68m 3/s
∴max 1.0510009.8 2.68 6.45
209.5100010000.8491
K gQH P kw ρηη'⨯⨯⨯⨯=
==⨯⨯泵传动
又水泵厂家推荐使用电机JSL-14-12型，其功率为210kw 。

所以可选用JSL-14-12型电动机。

此参数如下： 水平最大圆直径为1.25m
高度
/m
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
转子转动惯量kg m 2
转速
/r/min
定子
电流
/A
效率
功率因
素 1.87 210 380 494
423.4 93.3% 0.806 5.54 1.37 2.23 42.5
电机与水泵采用联轴器直联传动
第四章 进出水布置及进出水建筑物设计
1进水池设计
1.1边壁形状确定
采用渐开线型的进水池，这样对水泵吸水管管口水力损失ζ较小
1.2.尺寸确定
（1）池宽B ：B 1=2.5D 1=2.5⨯1.25=3.125m （两边的池壁厚取0.7m ） 隔墩厚度取δ=0.5m 进水池净宽：
1(1)7 3.12560.524.875B n B n m δ=⨯+-⨯=⨯+⨯= 取25m
（2）悬空高P ：P=（0.5~0.8）D 1=0.64 D 1=0.64⨯1.25=0.8m
（3）淹没深度s h ：喇叭管垂直布置，s h =（1.0~1.25）D 1=1.2⨯1.25=1.5m （4）安全超高h ∆：取0.5m
（5）池深h:h=P+s h +h ∆=0.8+1.5+0.5=2.8m （6）池长L 1：L 1=
11523.78
5.0942.825
⨯==>⨯KQ m D hB ，故取L 1=5.09m （Q>0.5m 3/s,∴K=15） （7）后壁距T:T=0.5 D 1=0.625m
（8）池底高程∇进水池底：由所选水泵安装图可得池底高程为
231()25.0(1.50.8)22.7进水池底低∇=∇-++=-+=h h h m
由此可知引渠与进水池落差为24.0－22.7＝1.30m ，进水池要在引渠基础上往下挖1.3m
（9）管口距进水池边壁距离A ：111.250.50.9375A D D m =-= 取0.94m （10）管口之间距离S ：112.5 1.875S D D m =-=
2前池设计
2.1类型确定
由水流方向可以确定前池的类型为正向进水式2.2扩散角α确定
前池扩散角一般采用20°到40°，此处采用35o
α= 2.3尺寸确定
（1）池长L：
2512
20.62
35
2tan2tan
22
B b
L m
α
--
===
︒取20.6m
（2）池底纵向坡度i：由于前池较长，纵坡只设置在靠近进水池的一段，i=0.2
3出水池设计
3.1类型确定
由水流方向可以确定出水池的类型为正向出水式
3.2尺寸确定（水面漩滚法）
出水管管径0D :0D =K Q 单=0.84⨯ 3.40=1.55m （出水管采用铸铁管，K=0.84） 出口流速02
2
044 3.40
1.80/1.55单
ππ⨯=
=
=⨯Q v m s D
（1） 管口下缘至池底距离P ：一般为10~20cm ，在此取15cm （2） 管口上缘最小淹没深度min s h =（2~3）
202v g
=2
1.8020.3329.81⨯
=⨯m （3） 出水池宽度
B=0(1)(2)60.27(1.552 1.55)33.75δ-++=⨯+⨯+⨯=n n D b m 取33.7m
（δ：隔墩厚度，0.2m ，b:出水管至边墩或池壁的距离，0b D =）
（4） 出水池底板高程
min 0=-底低（h +D +P ）=30.5-0.33-1.55-0.15=28.47m ∇∇s
（5） 出水池池顶高程=+h 31.80.632.4顶高∇∇∆=+=m （Q>63/m s ，0.6h ∆=）
（6）管口上缘最大淹没深度s h ：s h =上游防洪水位-上游引水河道河底高程
-031.828.5 1.550.15 1.60-=---=D P m
（7）池长L
上游引水河道高程28.5m>出水池池底高程28.47m ，则出水池中无台坎，m=0,K=7
2
2
0 1.80()7(1.60)12.36229.81
=+=+=⨯S v L K h m g
3.3出水池和干渠的衔接
（1）收缩角：α=30°到45°，最大不超过60°，这里取α=45° （2）过渡段长度：33.712
19.452tan 22.52tan
2
α
--=
=
=︒
g B b L m
（3）护砌长度
max h 渠=上游防洪水位-上游引水河道河底高程=31.8-28.5=3.3m
max (4~5)h L h =渠=4 3.3⨯=13.2m
第五章 站房设计
1 站房结构型式与布置
1.1结构型式
采用湿式墩墙式，进水条件好，各台机组可单独检修，互不干扰
1.2内部布置
主机组布置：采用纵向一列式，简单整齐，机房横向跨度较小
配电设备布置：采用一端式布置，机房跨度小，进出水侧可以开窗，不影响
通风采光。

检修间布置：设在机房靠近大门的一端，并留有空地存放工具等用物 交通道布置：宽度取2m ，布置在出水侧，与配电间地板同高 充水系统布置：布置在检修间
排水系统布置：机房地面应有向前池方向倾斜的坡度，设排水沟，至支沟沿
机组基础布置，必要时加排水泵，集水井设在机房最低处
通风布置：合理布置门窗，利用风压或热压实现自然通风
电缆沟布置：从开关柜至机组的电缆整齐地铺设在泵房地面下的电缆沟内
2 站房尺寸的确定
2.1各部分高程确定
（1）水泵进水口高程23=-25.00.510.9923.5进低∇∇-=--=h h m （2）底板高程1=-h =23.5-0.8=22.7m 进底∇∇
（3）电机层地面楼板高程=30.00.630.6机高δ∇∇+=+=m （4）机房屋面大梁底高程
机房高度H=1.9+0.3+3.1+2.635+0.5+0.2=8.64m
（1h ：电动机高度 2h ：安全操作距离 3h ：起吊件高度，电机为1.9m ，水泵为 3.1m ，取大的为 3.1m 4h ：起重绳索垂直长度：对水泵
635.21.385.04=⨯=h m ，对电机5.125.12.14=⨯=h m ，取大值，所
以635.24=h m 5h ：吊钩最高位置距吊车顶部距离取0.5m 6h :机组顶部到起吊物底部之间安全操作间距0.2m ）
2.2站房长度
（1）机组中心距'12.50.8 3.925L L a D m =+=+=
('L :站墩间净距 a :中墩厚度)
（2）站房长度'(1)27 2.5 1.2560.82 1.229.075B nL n a b m =+-+=⨯⨯+⨯+⨯=
取29.1m
2.3站房宽度
JSL-14-12型电动机水平最大圆直径为1.25m 电机两旁各取宽度2.25m 和1.5m 所以站房宽度为1.25﹢2.25﹢1.5＝5m
2.4机房长度
0-12++=6 3.925+21+3+2=30.55m L n L L L L =+⨯⨯配边修（） 取30.6m
(配电间和检修间的宽分别取L 配=2m 和L 修=3m)
2.5机房宽度
立式电动机外径，查资料得：JSL-14-12型电机外径为0 1.25b m =。

泵房出水侧工作通道，取m b 70.01=。

泵房进水侧主通道，取m b 00.22=。

动力机层进水侧墙厚，取30.25b m =。

检修工作桥宽度，本设计取为4 1.50b m =。

故，01234 1.250.70 2.000.25 1.50=5.7m B b b b b b =++++=++++
3起重设备选配
水泵重约为3000G =水泵kg ，电机重约为3300=电机G kg 。

查资料选用
CD 15-9D 型电动葫芦。

技术规格如下表：
起重
升起高
运行速度
起升速
钢丝绳
钢丝绳
钢丝绳
运行轨道
总
重
量（t）度（m）（m/min）度
(m/min)
规格长度
（m）
绳径
（mm）
工字钢
型号
最小曲
率半径
（m）
（kg）
5 9 20 8 6⨯37+1 22.4
3
15.
5
32
-45c
2.5 150
第六章出水管路设计
1.水泵出口中心高程
由厂家给定的900ZLB-2.8~6.8型水泵安装尺寸确定水泵出口中心高程
∇
泵出口中心=
23
-+1.48+0.93=
h h
∇-
低
25.0－0.51－0.99+1.48+0.93=25.91m
2.出水管中心高程
根据出水部分的设计可以得出出水管中心的高程
0/2
P D
∇=∇++
出水管中心底
=28.47+0.15+1.55/2=29.40m
3.管长
水泵出口法兰面与水平面呈600，
从水泵出口中心到出水管中心的垂直距离为30-26.11＝3.89m；
按出水池挡水墙建在泵房施工0
45开挖线以外的原状土上为原则确定，避免日后出水池发生过多沉陷而影响管路安全。

泵房底板地面与出水池挡水墙底板面高差为33.75-21.7=12.05m，两底板各留施工余量0.5m，泵房基坑开挖边坡取1:1，管口伸入水池约0.3m。

则出水管路总长经逐段计算累加得
8.36m，泵房与出水池净距为8.11m。

参考资料
1、泵站设计规范 GB/T50265-97
2、水闸设计规范 SD133-84
3、水工混凝土结构设计规范 SL/T191-96
4、防洪标准 GB50201-94
5、水利工程水力计算规范 SL104-95
6、提防工程设计规范 GB50286-98
7、灌溉与排水工程设计规范 GB20288-99
8、土工合成材料应用技术规范 GB50290-98
9、水利水电工程设计洪水计算规范 SL44-93
10、建筑桩基技术规范 JGJ94-94
11、建筑设计防火规范 GBJ16-87
12、水利水电工程设计防水规范 SDJ278-90
13、小型水利水电工程设计图集抽水站分册水利电力出版社 1983.5
14、水工设计手册（3）水利电力出版社 1984.8
15、水工设计手册（8）水利电力出版社 1984.11
16、给水排水设计手册（11）中国建筑工业出版社 1986.12
17、水力计算手册水利出版社 1980.12
18、水土混凝土结构设计手册中国水利出版社 1999.1
19、沈阳迈主编江都排灌站（第三版）水利电力出版社 1986
20、大型电力排灌站水利电力出版社 1984.12
21、严登丰主编泵站工程中国水利电力出版社 2003.11
22、河海大学编泵站毕业设计参考资料 1986
11。