《水泵及水泵站》课程设计指导书

〔7〕［日］农林水产省构造改善局，黄林泉、丘传忻、刘光临译，泵站工程设计规范〔S〕，北京：水利电力出版社，1990
〔8〕泵产品供应目录〔M〕，北京：机械工业出版社，2000
〔9〕中小型电机产品样本〔M〕，北京：机械工业出版社，2003
〔10〕已建泵站工程的设计图纸
1
6
6
水泵出口直径（mm）
<200
250~350
>350
<10
0.3~0.5
0.2~0.4
0.1~0.25
10~30
0.2~0.4
0.15~0.30
0.05~0.15
>30
0.1~0.3
0.1~0.2
0.03~0.10
注：扬程低或直径小者用大值，反之用小者。
5.4机组选型
5.4.1水泵选型的原则
（1）在设计扬程下，能满足设计流量的要求。
表4-2湖泊月平均水位（保证率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
311.0
311.5
312.0
309.8
309.8
308.9
（2）灌溉保证率为90%时，灌溉期间旬平均最低水位为309.2m。
（3）5年一遇的旬平均最高水位为311.5m。
5.10泵房整体稳定分析
根据泵房结构型式及尺寸，确定应计算的内容及其稳定校核。
5.11泵站进出水建筑物设计
设计进、出水建筑物，布置进、出水管路（包括管路附件）及支墩、镇墩。
参考文献
〔1〕把多铎、马太玲主编，水泵及水泵站〔M〕，北京：中国水利水电出版社，2004
〔2〕王涛主编，水泵及水泵站习题实验课程设计指导书〔M〕，北京：水利电力出版社，1995
（2）机电提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，制定出本灌区灌溉保证率为75%的灌溉制度。其设计毛灌水率如表4-1所列。
表4-1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
（2）用图解法分别求得在H设计、Hmax、Hmin情况下，相应的Q设计、Qmax、Qmin和η设计、ηmax、
ηmin值，判断水泵在不同工况下能否满足灌溉流量的要求，水泵运行是否处于高效率区内，且不发生功率超载现象（短期超载不大于5%）。
（3）若水泵有并联安装时，要根据运行情况，校核水泵单台工作及并联工作时的工作状况。
（3）平均年地面温度为15℃，平均年日照时数为2600.4 h；累积年平均辐射总量为527.41 kJ/cm，平均日照百分率为59%。
（4）热量和积温都比较丰富，能满足一年两熟作物生长的需要。
4.4水源
（1）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4-2所示。
（2）站址附近的地下水位多年平均在307.2m左右（系黄海高程）。
4.3气象
（1）夏季多年平均旬最高气温为34℃，春、冬季干旱少雨，年平均降雨量为524mm，降雨年内分配极不均匀，每年7、8、9月的降雨量占全年降雨量的80%以上。
（2）年平均无霜期为200天左右，多年平均最低气温为-8℃，最大冻土深度为0.44m。
（2）各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%），以使渠道流量比较平稳，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0.30~0.50 l/(s·hm2)之间。
5.2.2机灌灌水率图绘制
按每天开机小时数，将修正后的毛灌水率换算成机灌灌水率,绘制机灌灌水率图。公式为
（5-1）
式中:为修正后的设计毛灌水率，l/(s·hm2)；为机组每天开机的小时数，h。
5.2.3泵站设计流量计算
取灌水率图中最大的灌水率计算泵站的设计流量，其计算公式为
（5-2）
式中：qmax机为修正后的最大机灌灌水率，l/(s·hm2)；ω为泵站设计灌溉面积，hm2。
5.3泵站设计扬程拟定
5.3.1平均净扬程计算
《水泵及水泵站》
课程设计指导书
（适用于农业水利工程专业、水利水电工程专业）
第一章设计目的和基本要求1
1.1课程设计目的1
1.2课程设计基本要求1
第二章设计任务及安排1
2.1设计任务及内容1
2.2设计工作进度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ排1
第三章设计成果及内容要求1
3.1课程设计应提交的成果1
3.2设计报告应包括的内容2
第四章灌溉泵站课程设计资料2
5.4.3动力机选型
应优先考虑选配新型节能电动机，单机功率较小时选配低压电机，单机功率较大时选配高压电机。电机转速与水泵匹配，采用直接传动。
5.5管径、管材及阀件选择
内容从略。
5.6辅助设备选择
根据水泵机组选择相应的充水、供水、排水、起重等设备。
5.7水泵工作点及安装高程确定
（1）根据实际管路情况计算管路综合阻力参数。
4.8每天开机小时数
根据泵站运行管理规划和机电设备的运行特性，每天按20 h运行设计。
第五章灌溉泵站课程设计指导
5.1泵站枢纽总体布置
（1）在已给地形图上选择站址，布置泵站枢纽建筑物，同时根据地形图绘出泵站所在位置的纵剖面图。
（2）一般来说正向进水、正向出水水流条件好，泵站应靠近出水池；压力管道尽量垂直等高线，以缩短管道长度。
〔3〕栾鸿儒主编，水泵及水泵站〔M〕，北京：水利电力出版社，1993
〔4〕刘竹溪、刘景植主编，水泵及水泵站(第三版)〔M〕，北京：中国水利水电出版社，2006
〔5〕姜乃昌，.水泵及水泵站（第四版）〔M〕，北京：中国建筑工业出版社，1998
〔6〕中华人民共和国国家标准，GB/T 50265-97泵站设计规范〔S〕，北京：中国计划出版社，1997
（3）进、出水池要建在挖方地带，且与输水干渠平顺连接。
（4）建筑物布置按照经济、合理的原则，节省投资、保证安全、减少水力损失和运行费。
5.2泵站设计流量计算
5.2.1灌水率图修正
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。
（1）灌水日期的移动或灌水时间的变动，不应影响作物的正常需水（变动天数不超过2~3天）。
2.2设计工作进度安排
（1）资料分析，方案拟定。（1天）
（2）设计报告所涉及内容的计算、分析、论证、确定和相关图表草拟。（3天）
（3）泵房平、剖面图的绘制。（2天）
（4）泵站总体布置图的绘制。（1天）
（5）设计报告的编写。（3天）
第三章设计成果及内容要求
3.1课程设计应提交的成果
（1）泵房平面图、剖视图各一张。
（2）泵站建筑物总体布置图一张。
（3）设计报告一份。
3.2设计报告应包括的内容
（1）设计任务和目的。
（2）设计所依据的规范和标准。
（3）设计基本资料。
（4）站址选择及建筑物总体布置方案。
（5）泵站设计流量和设计扬程的确定。
（6）水泵选型方案及类型和台数的确定。
（7）动力机及主要辅助设备的选配。
（8）进、出水管的材料、数目、管径、布置及支承方式。
（3）实现对运算、绘图、查阅资料和手册、使用规范和标准、计算机应用等基本技能的训练和求真务实科学素质的培养。
1.2课程设计基本要求
（1）能充分理解和正确应用课程设计指导书中提供的基本资料和数据，能对其做进一步的加工和处理，得到设计所需的基本依据。
（2）能按设计任务和内容全面完成各项计算、分析、论述、设计方案、图表显示、结论报告等。
（3）设计的依据充分、数据可靠、方法正确、方案合理、分析得力、结论明确。
（4）设计报告规范、工整、基本内容表述清楚、层次分明。
（5）设计图纸符合制图标准，设计成果表达齐全、正确。
（6）倡导和鼓励用计算机打印报告和绘制图纸。
第二章设计任务及安排
2.1设计任务及内容
本课程设计以中小型灌溉泵站的初步设计为题材，进行泵站设计参数的确定、水泵机组选型配套、泵站建筑物设计等内容。
4.1基本情况2
4.2地质及水文地质2
4.3气象3
4.4水源3
4.5出水池水位3
4.6电源3
4.7建材3
4.8每天开机小时数3
第五章灌溉泵站课程设计指导3
5.1泵站枢纽总体布置3
5.2泵站设计流量计算4
5.3泵站设计扬程拟定4
5.4机组选型5
5.5管径、管材及阀件选择5
5.6辅助设备选择5
5.7水泵工作点及安装高程确定5
（4）水泵安装高程应以进水池设计最低水位推求，以保证灌溉期间水泵均不发生汽蚀。
5.8泵房结构型式确定
根据所选机组的类型、进水池水位及其变幅、站址处地质及水文地质条件，通过方案比较，选择并确定适宜的泵房结构型式。
5.9泵房内部布置和尺寸拟定
泵房内部布置和各部分尺寸的拟定，应满足机组安装、运行、检修之要求，满足通风、采光和电气设备、辅助设备布置的要求，同时应满足建筑设计的相关规范。
5.4.2水泵选型步骤
（1）依据泵站的设计扬程，查"水泵性能综合型谱图"，初选出满足设计扬程的几种水泵。
（2）根据泵站的设计流量和等阶梯灌水率图，将其与初选水泵的高效区流量范围进行比较，拟定各初选水泵的台数。通常泵站以选3~5台水泵为宜。
（3）再查"泵类产品样本"或"水泵厂家产品说明书"中的水泵性能曲线及性能表，进行初选水泵的性能和结构比较，按照供货的可能性选择适宜的泵型及台数，做为进一步方案比较的依据。
5.8泵房结构型式确定6
5.9泵房内部布置和尺寸拟定6
5.10泵房整体稳定分析6
5.11泵站进出水建筑物设计6
参考文献7
第一章设计目的和基本要求
1.1课程设计目的
（1）加深对课程基本概念、理论、方法及课程结构体系的理解和融会贯通，培养综合运用所学课程知识解决实际工程技术问题的能力。
（2）了解和掌握泵站工程设计的基本环节、内容、方法、步骤和要求，受到工程设计方法的初步训练和创新意识的培养。
（9）水泵工作点及安装高程的确定。
（10）机电设备布置方案及泵房结构类型和尺寸的确定。
（11）进、出水建筑物的形式和尺寸的确定。
（12）上述内容中必要的附图、附表及计算公式（图、表、公式均分章编号）。
第四章灌溉泵站课程设计资料
4.1基本情况
（1）本区地势较高，历年旱情比较严重，粮食产量低。根据规划，拟从附近湖中提水灌溉该区的4630 hm2农田，使之达到高产、稳产的目的。
（4）夏季多年旬平均最高水温为23℃。
4.5出水池水位
根据规划，为保证提水后自流灌溉，出水池水位应不低于327.5m。
4.6电源
站址附近有10 kV高压电力线通过，已经有关部门批准，可供泵站使用。
4.7建材
该地区劳动力充足，交通方便，除水泥、钢材以及泵站建设中所需的特殊材料外，当地可提供砖、瓦、石、砂、木材等建筑用材。
灌水率[l/(s·hm2)]
0.41
0.33
0.25
0.34
0.43
（3）1/500的站址地形图。
4.2地质及水文地质
（1）根据可能选择的站址，布置了6个钻孔。由地质柱状图（从略）明显地看出，3m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为φ=35°，承载力为200kN/m2。
公式为
（5-3）
式中：为相应时段时的出水池水位与进水池水位之差，m；为相应时段时的泵站供水流量，m3/s；为不同灌溉时段的工作天数，d。
5.3.2泵站设计扬程拟定
公式为
（5-4）
式中:为管路沿程和局部水头损失，m；为估计的管路水头损失占平均净扬程的百分比，其值可按表5-1估计。
表5-1 k值估算表
水泵规格
（2）当净扬程变化时，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，节省基建及维修费用，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。