泵站工程设计ppt课件

泵站工程设计简介河北省水利水电勘测设计研究院河北省水利水电勘测设计研究院天津工程咨询分院天津工程咨询分院二一四年八月二一四年八月泵站工程设计简介河北省水利水电勘测设计研究院1主要内容绪论绪论泵站枢纽布置泵站枢纽布置泵站设计流量泵站设计流量泵站设计扬程泵站设计扬程泵泵 房房进出水建筑物进出水建筑物进出水管道进出水管道主要内容绪论2第一章绪论一、泵站工程定义与分类（一）泵站：以水泵作为工具进行提水的工程组成：抽水装置辅助设备配套建筑物（二）分类：1.按泵站的任务分类（1）供水泵站（2）排水泵站（3）调水泵站（4）加压泵站（5）蓄能泵（电）站第一章绪论一、泵站工程定义与分类（一）泵站32.根据水泵类型分类（1）离心泵站（2）轴流泵站（3）混流泵站3.按动力分类（1）电力泵站（2）机动泵站（3）水轮泵站（4）风力泵站（5）太阳能泵站2.根据水泵类型分类4二、国内外泵站发展概况 目前，各国的泵站工程发展速度很快，如泵站在美国的北水南调工程、日本新川排水枢纽工程、埃及的西水东调工程等都得到了很好的运用。我国目前泵站数量：超过50万座装机容量：7000万kW 排灌面积：5亿亩泵站提灌面积占全国总灌溉面积56%；泵站提排面积占全国总排水面积21%。大型排水泵站：主要分布在湖北、湖南、广东、安徽、江西、江苏、浙江、上海等平原低洼地区。高扬程泵站：主要分布在陕甘宁晋等高原地区。二、国内外泵站发展概况51.工程规模越来越大水泵：单泵扬程达240m、单泵流量达100m3/s、单机配套功率8000kW、最大叶轮直径6000mm、深井提水最大深度250m2.应用范围不断扩大 工业锅炉给水电厂循环冷却用水 城市给排水流体输送3.自动化水平越来越高4.高效节能的要求更高5.安全可靠要求更高。三、泵站工程发展趋势1.工程规模越来越大三、泵站工程发展趋势6泵站组成：泵房、管道、进出水建筑物、变电站等。泵房：安装机组-水泵、传动装置、辅助设备、电气设备。进出水建筑物：由取水、引水、进水池、出水池等组成。管道：进出水管泵站附属建筑物主要有：公路桥船闸自流排水闸节制闸水电站要求做到：布局合理，工程安全，投资节省，运行调度方便。第一节泵站工程的基本组成第二章泵站枢纽布置泵站组成：泵房、管道、进出水建筑物、变电站等。第一节泵站工程7泵站工程设计ppt课件8（一）无坝引水1.有引渠泵站枢纽布置第二节供水泵站枢纽布置（一）无坝引水第二节供水泵站枢纽布置92.无引渠泵站布置泵站工程设计ppt课件103.箱涵式引水泵站枢纽布置3.箱涵式引水泵站枢纽布置11（二）有坝引水式1.坝上游取水（二）有坝引水式122.坝下游取水2.坝下游取水131.闸站分建式第三节排水泵站枢纽布置1.闸站分建式第三节排水泵站枢纽布置142.闸站合建式2.闸站合建式15第四节排灌结合式泵站枢纽布置1以泵站为主体，附属建筑物配合的泵站枢纽第四节排灌结合式泵站162.利用出水建筑物分水解决灌溉需要的排水泵站（1）2.利用出水建筑物分水解决灌溉需要的排水泵站（1）172.利用出水建筑物分水解决灌溉需要的排水泵站（2）2.利用出水建筑物分水解决灌溉需要的排水泵站（2）183.利用双向流道解决排灌结合的泵站布置3.利用双向流道解决排灌结合的泵站布置19农田灌溉流量城镇给水流量农田排水流量城镇排水流量第三章 泵站设计流量农田灌溉流量第三章泵站设计流量20农田灌溉水量=作物需水量+田间耗水量泵站提水量=农田灌溉水量+渠系损失水量第一节农田灌溉流量农田灌溉水量=作物需水量+田间耗水量第一节农田灌溉流量21灌排渠系布置示意图田间渠系布置示意图灌排渠系布置示意图田间渠系布置示意图22农田灌溉流量计算方法：由作物需水量推求泵站工程设计ppt课件23泵站工程设计ppt课件2425泵站工程设计ppt课件26泵站工程设计ppt课件27第二节城镇给水流量第二节城镇给水流量2829303132（2）向水塔供水时，可适当减小泵站装机容量泵站工程设计ppt课件33一、排水标准确定排水标准指排区出现一定频率的暴雨不发生渍涝灾害相应的（排涝工程）设计依据四大要素：（1）设计暴雨；（2）排水时间；（3）排水深度；（4）外江水位。第三节农田排水流量一、排水标准确定第三节农田排水流量34泵站工程设计ppt课件3536泵站工程设计ppt课件37泵站工程设计ppt课件38393.调蓄演算法（1）当排水区内有大而集中的湖泊作为蓄涝容积，可全部调蓄设计暴雨产生的径流时，应充分利用湖泊的调蓄能力，减少泵站装机容量。调蓄演算原理3.调蓄演算法40（2）当排水区内没有足够大的湖泊可以调蓄全部涝水时，先划分自流入湖面积和抢排面积，然后分别按调蓄演算法和平均排除法计算排水流量，取其大者（2）当排水区内没有足够大的湖泊可以调蓄全部涝水时，先划分自41第四节城镇排水流量第四节城镇排水流量42434445464748一、特征水位（一）灌溉（供水）泵站1.进水池水位（1）防洪水位按照泵站工程等级划分相应频率的洪水位用途：确定泵房电机层楼板高程/泵房进水侧挡水墙顶部高程第四章 泵站设计扬程第一节泵站特征扬程一、特征水位第四章泵站设计扬程第一节泵站特征扬程49泵站工程设计ppt课件5051522.出水池水位（1）最高水位：出水池与输水河道连接，取河道校核洪水位出水池与输水渠道连接，取与泵站最大流量相应的水位用途：出水建筑物的防洪水位（2）设计水位：按设计流量和供水控制高程（压力）要求推算到进水池的水位用途：确定泵站设计扬程（3）最高运行水位与泵站加大流量相应的水位2.出水池水位5354（3）最高运行水位由排区允许最高涝水位推算到站前的水位当有集中调蓄容积时由湖泊最高调蓄水位推算至站前的水位（4）最低运行水位满足作物对降低地下水位的要求，按大部分耕地的平均高程减去作物适宜地下水埋深再减0.20.3m满足调蓄区预降最低水位的要求盐碱地区按盐碱地平均高程减去地下水临界深度再减0.20.3m在上述基础上扣除排水渠水力损失作为泵站最低运行水位，是水泵安装高程的确定依据（4）平均水位：取与设计水位同（3）最高运行水位5556灌溉用水阶梯图净扬程过程线灌溉用水阶梯图净扬程过程线5758第二节管路损失扬程第二节管路损失扬程5960第三节渠道水头损失第三节渠道水头损失61626364第四节简单管路泵站需要扬程第四节简单管路泵站需要扬程65666768泵站工程设计ppt课件69第五章 水泵选型第五章水泵选型70水泵选型的主要内容是确定水泵的类型、型号和台数等。因为电机、传动及辅助设备等的配套，泵站工程建筑物的设计以及泵站经济运行都是以泵站的选型为依据的。水泵选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。因此，水泵的选择非常关键。第五章 水泵选型水泵选型的主要内容是确定水泵的类型、型号和台71水泵选型的基本原则水泵选型的基本原则必须满足流量和扬程要求。水泵应在高效区内运行。水泵在长期运行中泵站效率较高、能耗少，运行费用低。按所选水泵、台数建站，工程投资省。在设计标准工况下，水泵机组能正常安全运行，不允许发生汽蚀、震动和超载。便于安装、维修和运行管理。第五章 水泵选型水泵选型的基本原则第五章水泵选型72常用泵型比较表常用泵型比较表泵型泵型离心泵离心泵混流泵混流泵轴流泵轴流泵比转速比转速40300300500500以上以上一般扬程范围一般扬程范围10m以上530m010m口径口径402000mm1006000mm3004500mm流量范围流量范围流量小，从零流量到大流量均能运转流量较大，从零流量到大流量均能运转流量大，不能在小流量流量大，不能在小流量运转运转轴功率变化轴功率变化具有上升型功率曲线，零流量时功率最小具有平坦的功率曲线，电动机始终能满载运行具有陡降型功率曲线，具有陡降型功率曲线，零流量时功率最大零流量时功率最大效率变化效率变化高效率范围广，能适应扬程变化高效率范围广，能适应扬程变化高效率范围窄，扬程变高效率范围窄，扬程变化后效率很快降低化后效率很快降低气蚀性能气蚀性能好好不好不好结构与重量结构与重量同口径时结构复杂重量大同口径时结构简单，重量较大同口径时结构简单，重同口径时结构简单，重量较轻，全调节泵复杂量较轻，全调节泵复杂辅助设备辅助设备较少中小型少、大型多中小型少、大型多中小型少、大型多维修保养维修保养较易较易较易较易较一般较一般要根据工程的具体情况选择合适的泵型。常用泵型比较表泵型离心泵混流泵轴流泵比转速4030030073第六章 泵 房第一节泵房型式选择第六章泵房第一节泵房型式选择7475763.湿室型结构特点：将泵房下部建成为一个可以进水的湿室，起进水池的作用适用场合：水源水位变幅较大，中小型混、轴流泵，地基条件差3.湿室型7778（二）移动式泵房1.泵船（二）移动式泵房792.泵车2.泵车80二、泵房型式的选择二、泵房型式的选择81泵站工程设计ppt课件82泵站工程设计ppt课件83泵站工程设计ppt课件84泵站工程设计ppt课件85泵站工程设计ppt课件86一、安装卧式机组的泵房（一）设备布置 1.主机组布置（1）一列式布置（2）交错式布置（3）平行一列式布置第二节 泵房布置一、安装卧式机组的泵房第二节泵房布置872.配电设备布置配电设备泵站用高、低压开关柜布置方式 （1）一端式布置 （2）一侧式布置布置要求 满足运行维护操作空间的要求 满足防水防潮的要求3.检修间布置 平面尺寸按最大设备解体后能正常装配来设计 一般取为泵房一跨的长度，与配电间相对布置2.配电设备布置884.交通道布置一般沿泵房长度方向，靠出水侧，宽度为1.5m5.充水系统布置充水系统抽真空设备及抽气管道组成，与泵相连其布置通常以不增加泵房面积为原则6.排水系统布置由排水沟、排水泵、管道、集水井组成，用于排除泵房内主泵或阀门运行产生的漏水；对于大型泵站，检修前需要通过排水系统排除流道内的水体排水支沟沿机组基础布置，通过干沟汇入集水井排水泵通过穿墙管将水排至前池泵房地面为向进水池方向约2%坡度的倾斜面4.交通道布置89（二）泵房尺寸的确定1.泵房跨度（二）泵房尺寸的确定90919293泵站工程设计ppt课件94954.水泵层设备布置及宽度确定除布置主水泵外，还要布置供水泵（靠进水侧）和排水泵（靠出水侧）4.水泵层设备布置及宽度确定9697第三节泵房整体稳定校核第三节泵房整体稳定校核9899100101102一、前池的类型与池中流态分析1.正向进水前池第七章 进出水建筑物第一节 前 池一、前池的类型与池中流态分析第七章进出水建筑物第一节1031041052.侧向进水前池泵站工程设计ppt课件106引渠末端侧向进水前池引渠末端侧向进水前池107侧向进水前池中流态分布：侧向进水前池中流态分布：108109110考虑前池底坡对流态的影响考虑前池底坡对流态的影响1114.前池中的隔墩4.前池中的隔墩1125.前池中的底坎5.前池中的底坎1136.前池的翼墙三、侧向进水前池的边壁形式6.前池的翼墙114侧向进水前池加导流墩侧向进水前池加导流墩115一、进水池中的流态对水泵性能的影响（一）旋涡对水泵性能的影响进水池内流动分析第二节进水池一、进水池中的流态对水泵性能的影响第二节进水池1161.表面旋涡（a)凹陷涡 （b)间断涡 （c)连续涡 （d)同心涡1.表面旋涡117表面旋涡进气对泵性能的影响表面旋涡进气对泵性能的影响1182.附壁旋涡水泵叶轮切割水中旋涡水中涡引起的泵振动频谱分析2.附壁旋涡水泵叶轮切割水中旋涡水中涡引起119（二）回流对水泵性能的影响（二）回流对水泵性能的影响120二、进水池形状进水池的标准形式二、进水池形状进水池的标准形式121非标准形式的进水池非标准形式的进水池122进水池的边壁形式进水池各种边壁形式（a）矩形（b）多边形（c）半圆形（d）圆形（e）马鞍形（f）蜗壳形进水池各种边壁形式123进水池边壁形式与进水阻力损失进水池边壁形式与进水阻力损失124125126127进水间安装旋转式滤网 的进水室第三节 进水间进水间安装旋转式滤网第三节进水间128129一、闸门闸门的作用第四节进水建筑物附属设备一、闸门第四节进水建筑物附属设备130闸门的作用与类型水闸用来进行水位控制和流量调节的低水头水工建筑物泵站工程设计ppt课件131闸室结构型式闸室结构型式132闸孔的型式闸孔的型式133134水闸的消能防冲水闸的消能防冲135消力坎的设置消力坎的设置136泵站中闸门的位置泵站中闸门的位置137平面闸门平面闸门138弧形闸门弧形闸门139启闭设备启闭设备140二、拦污栅及清污装置二、拦污栅及清污装置141一、出水池（一）出水池的作用与类型按水流方向划分正向出水池/侧向出水池第五节出水建筑物一、出水池第五节出水建筑物142按出流方式划分淹没出流、自由出流、虹吸出流泵站工程设计ppt课件143（二）出水池中水流运动状况分析管口水平出流（二）出水池中水流运动状况分析144管口向上倾斜管口向下倾斜管口向上倾斜145146147148149150二、压力水箱二、压力水箱151一、进水管的作用与设计要求作用：将水流引向水泵进口设计要求：损失小管道效率与泵的安装高程为水泵进口提供的水流流态良好不存气、不进气第八章 进出水管道第一节 进水管道一、进水管的作用与设计要求第八章进出水管道第一节进水152153管线布置原则 安全可靠、经济合理、泵站高效具体布置方案垂直于等高线减少转弯与曲折尽量避开填方与坍陷地带管线在最小压坡线以下变坡（转折）点设置空气阀采用变坡布置，减少挖压占地与挖方量避免山洪威胁管道控制流速2.53.0m/s。管道铺设有明铺和暗铺方式。第二节出水管道管线布置原则第二节出水管道154管道明式铺设示意图管道明式铺设示意图155第三节泵站水锤分析第三节泵站水锤分析156二、事故停泵水锤事故停泵引起的水锤波的形成、传播与反射二、事故停泵水锤157水泵在事故停泵过程中的工作过程水泵在事故停泵过程中的工作过程158三、水锤防护手段三、水锤防护手段159谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！160