《水泵及水泵站》课程设计指导书讲解
《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）
目录
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设计工作进度安排 (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)
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)
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。
（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。
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。
（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。
（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
（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。
（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。
（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。
表4-2 湖泊月平均水位（保证率75%）
（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。
（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。
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）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）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 ·hm 2
)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
机
设
机t 24
q q = （5-1） 式中: 设q 为修正后的设计毛灌水率，l/(s ·hm 2)；机t 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
ω机设max q Q = （5-2）
式中：q max 机为修正后的最大机灌灌水率，l/(s ·hm 2)；ω为泵站设计灌溉面积，hm 2。
5.3泵站设计扬程拟定
5.3.1平均净扬程计算
公式为
∑∑=
i
i i
i i t Q t Q H H 净净 （5-3）
式中：i H 净为相应时段i t 时的出水池水位与进水池水位之差，m ；i Q 为相应时段i t 时的泵站供水流量，m 3/s ；i t 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
净损净设H k h H H ∑+≈+=)1( （5-4）
式中: 损h 为管路沿程和局部水头损失，m ；k 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。
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。
（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。
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。
5.4.3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。
（2）用图解法分别求得在H设计、H max、H min情况下，相应的Q设计、Q max、Q min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。
（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。
5.10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 〔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 〔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