泵站典型設(shè)計(jì)（灌溉工程）
一、正常取水位的確定
通過AA縣水利局多年觀測(cè)數(shù)據(jù)，泉點(diǎn)最枯水位不低于1520m左右，因此取水位定在1520m。
二、泵站型式選擇
由于楊箐泉水出露于巖溶低洼地，汛期水位漲幅達(dá)1.5m，提水不需考慮泵站防洪問題。由于泵站附近內(nèi)地勢(shì)較平坦，泵站采用離心泵提水，修建地面式磚混結(jié)構(gòu)泵房，有效利用泵站現(xiàn)有的良好交通、電力、通訊等有利條件。
三、泵站水力機(jī)械
根據(jù)灌區(qū)需水量計(jì)算，換算成泵站16h提水流量為80.49m3/h，考慮煙區(qū)灌溉時(shí)間短，利用率較低，擬選擇安裝兩臺(tái)泵（一用一備）。
揚(yáng)程確定：
1、取水高程1520.0m，高位水池底板高程1605.0m,即實(shí)際揚(yáng)程85m.
2、上水管長(zhǎng)370m，進(jìn)水管6m，經(jīng)計(jì)算水頭損失為4.95m、0.91m。
由實(shí)際揚(yáng)程+水頭損失得出總揚(yáng)程為85+0.91+4.95=91.86m.
水泵的選擇
泵站設(shè)計(jì)流量Q=80.49m3/h，安裝兩臺(tái)多級(jí)單吸分段式離心泵，單臺(tái)設(shè)計(jì)流量Q=80.49m3/h。
設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程為：實(shí)際揚(yáng)程85m+水頭損失5.86m+余量3m=93.86m。

水泵參數(shù)如下表：
型號(hào) 流量Q 轉(zhuǎn)速n(r/min) 揚(yáng)程H(m) 效率η(%) 功率N(kw) 氣蝕余量(NPSH)r
 m³/h L/s    軸功率 電動(dòng)機(jī)功率 
JGGC100                                                 72-20×5 72 20 1480 108 65 32.4 45 2.5
 100 27.8  100 72 37.8  3
 126 35  85 70 41.7  `4
當(dāng)揚(yáng)程為93.86m時(shí)，流量為80.49m3/h，效率72.4%，可見泵在高效區(qū)運(yùn)行。
四、水泵安裝高程的確定
JGGC 100-20×5型水泵必需汽蝕余量△hc為2.5~4.0m，為了泵的安全運(yùn)行，根據(jù)機(jī)械工業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)JB1040-67規(guī)定，對(duì)一般清水泵的臨界氣蝕余量基礎(chǔ)上再加上0.3m的安全余量，即 [△h]=△hc+0.3 =2.8~4.3m。
允許吸上真空高度：
 
式中：
pa/γ——吸水面上的實(shí)際壓頭，8.96m；
pv/γ——抽水實(shí)際溫度下的汽化壓頭，0.24m；
Δh——允許氣蝕余量，3m；
hg——進(jìn)水管的水頭損失，0.86m；
經(jīng)計(jì)算，所選擇水泵的允許吸上真空高度為3.86m，根據(jù)實(shí)際地形情況，選定泵房地面高程為1521.50m，水泵安裝高程為1521.72m，安裝高程與吸水池高差1521.72－1520=1.72m <[Hs] =2.8~4.3m，滿足吸上高度要求，因此泵站安裝高程定為1521.72m。
五、水錘壓力計(jì)算
水錘壓力計(jì)算采用帕馬金曲線簡(jiǎn)化圖計(jì)算停泵水錘，校核管道強(qiáng)度。
首先計(jì)算出橫坐標(biāo)值 和參數(shù)2ρ，其中 ；  ；
式中：N0為水泵設(shè)計(jì)功率，單位kW；GD2為水泵和電機(jī)的飛輪慣量之和，單位N.m2；n0為水泵設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，單位r/min；V0為壓力鋼管流速，單位m/s；H0為工作揚(yáng)程，單位m；a為均質(zhì)圓形管（e/d<1/20）水擊波傳播速度，單位m/s；d為管徑，單位mm；e為管壁厚度，單位mm；K為水的體積彈性模數(shù)，K=2.06×109pa;；E為管材縱向彈性模數(shù)E=9.81×1010，α=K/E=0.02。
帶入數(shù)值： =1171.4m/s，
 
查帕馬金曲線得出口下降壓頭83%×H0=83%×94.5=78.5m，管道中點(diǎn)壓力下降55%×H0=55%×94.5=52.0m，管道中點(diǎn)上升壓頭21.5%×94.5=20.3m，水泵出口上升壓頭37%×94.5=35.0m，水泵最大反轉(zhuǎn)速度143%n0，水泵最大反轉(zhuǎn)速度的時(shí)間 秒，水泵開始倒流的時(shí)間 秒。
檢驗(yàn)管道出口及中點(diǎn)是否發(fā)生水柱分離現(xiàn)象：管道出口△h最大=83%< ，此處不會(huì)發(fā)生水柱分離。管道中點(diǎn)△h最大=55%< ，此處不會(huì)發(fā)生水柱分離。
配套電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的最大允許轉(zhuǎn)速為1.25 n0，在1.25 n0情況下允許歷時(shí)2min，但由于水泵最大反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1.43 n0，在停泵后1.57s即達(dá)到最大反轉(zhuǎn)速度，因此應(yīng)在出水管道設(shè)緩閉式逆止閥，同時(shí)安裝彈簧全啟封閉式安全閥，公稱壓力1.6Mpa。
六、主接線方案
本工程可從楊箐水源附近就近接電，附近有10KV高壓線路到達(dá)，泵站輸電線路共長(zhǎng)約1.0km，泵站主接線方案采用主變壓器經(jīng)過跌落式熔斷器及隔離開關(guān)與電網(wǎng)相連接，隔離開關(guān)除作為檢修時(shí)隔離電源的設(shè)備外，還用來(lái)接通、斷開空載變壓器。變壓器二次側(cè)經(jīng)由自動(dòng)空氣開關(guān)與控制柜母線排相連接。
七、變壓器容量選擇
根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，變壓器容量可按下式計(jì)算：Sb≥1.05×0.8×(K1ped/ncosφ+ K2ped/ncosφ),式中K1、K2為同時(shí)系數(shù)；ped為電機(jī)功率，單位KW；n為電動(dòng)機(jī)效率；cosφ為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，根據(jù)公式Sb≥1.05×0.8×(K1ped/ncosφ+K2ped/ncosφ)進(jìn)行計(jì)算�？紤]到照明用電以及控制柜用電，選擇滿足泵站要求的變壓器。
可得泵站Sb＝57.9KVA選配63KVA的變壓器一臺(tái)，架設(shè)10KV輸電線路1.0km。主要用電負(fù)荷為：水泵45kw，其它用電5.0kw，總用電負(fù)荷為50kw。
八、提水管道設(shè)計(jì)
提水管道從楊泉泉水水源直接提水到高位水池，凈揚(yáng)程為85m，管材采用鋼管。
1、進(jìn)水管計(jì)算
（1）管道直徑采用公式： 計(jì)算。
式中：Q——泵的設(shè)計(jì)流量（m3/s）， 取Q=0.0224m3/s（單機(jī)）
ν——輸水管設(shè)計(jì)流速（m/s），規(guī)范規(guī)定ν=1.5～2m/s，取1.5 m/s
經(jīng)計(jì)算，輸水管徑D=0.138m，根據(jù)《實(shí)用五金手冊(cè)》的熱軋無(wú)縫鋼管選擇DN146，δ=6mm，經(jīng)計(jì)算管道的過水流速為1.59m/s。
（2）水頭損失計(jì)算
輸水管道水頭損失根據(jù)《水力學(xué)計(jì)算手冊(cè)》進(jìn)行計(jì)算，鋼管的沿程水頭損失hf宜按下列公式計(jì)算：

  
  
  
   式中：L—鋼管的長(zhǎng)度；  6m
        D—鋼管的內(nèi)徑，0.146-0.006×2=0.134m
  
  
  
  
      n—鋼管管材的糙率  0.011
      ζi—局部水頭損失系數(shù)之和；
經(jīng)計(jì)算，進(jìn)水管管道沿程水頭損失hf=0.23m，局部水頭損失為hj=0.68m。由此得進(jìn)水管道總水頭h=hf+hj=0.91m。
2、出水管計(jì)算
根據(jù)審查意見上水管按《興仁縣魯?shù)A營(yíng)鄉(xiāng)、雨樟鎮(zhèn)片區(qū)2009年度煙水配套工程》總規(guī)劃的需水量確定
取兩臺(tái)泵同時(shí)工作時(shí)提水流量計(jì)算提水管。
管道直徑采用公式： 計(jì)算。
式中：Q——提水管設(shè)計(jì)流量（m3/s）， 取Q=0.0448m3/s（工作運(yùn)行）。
ν——提水管設(shè)計(jì)流速（m/s），取ν=1.5m/s
經(jīng)計(jì)算，輸水管徑D=243mm，選提水管DN250的熱軋無(wú)縫鋼管，管道內(nèi)流速為1.41m/s。
（2）壓力鋼管管壁厚度δ計(jì)算
  鋼管管壁厚度采用公式 計(jì)算。
  式中：Hj——設(shè)計(jì)管段的計(jì)算水頭（m）；Hj=94.5m；
         D0——鋼管的內(nèi)徑（cm）；D0=23.4（D=250,初取δ=8mm）；
         C——銹蝕厚度（cm）；C=0.2；
  [σ]′——估算鋼材的允許應(yīng)力（kg/cm2）；[σ]′=1000
    φ——縱向焊縫焊接應(yīng)力減弱系數(shù)。取φ=1
經(jīng)計(jì)算，δ=0.12cm，根據(jù)規(guī)范的構(gòu)造要求，管壁最小厚度為6mm，綜合考慮其他因素取δ=0.8cm。
（3）水頭損失計(jì)算
提水管道水頭損失根據(jù)《水力學(xué)計(jì)算手冊(cè)》進(jìn)行計(jì)算，鋼管的沿程水頭損失hf宜按下列公式計(jì)算：
  
  
  
   式中：L—鋼管的長(zhǎng)度；370m
        D—鋼管的內(nèi)徑，0.25-0.008×2=0.234m
  
  
  
  
      n—鋼管管材的糙率  0.011
ζi—局部水頭損失系數(shù)之和；6
經(jīng)計(jì)算，管道沿程水頭損失hf=3.93m，局部水頭損失為hj=1.02m。由此得總水頭損失h=hf+hj=4.95m。提水凈揚(yáng)程為85m，總揚(yáng)程為0.91+4.95+85+3（余量）=93.86m，因此設(shè)計(jì)揚(yáng)程取93.86m。
（4）管道敷設(shè)
管道全線采用明管敷設(shè)。水泵進(jìn)水管為DN140的熱軋無(wú)縫鋼管，出水管采用DN250熱軋無(wú)縫鋼管，管道共設(shè)8個(gè)鎮(zhèn)墩，兩鎮(zhèn)墩之間管道用支墩支撐，每10m布置一個(gè)支墩。
（5）鎮(zhèn)墩的穩(wěn)定計(jì)算
鎮(zhèn)墩是用來(lái)承受因管道因改變方向而產(chǎn)生的不平衡力，不允許管道在鎮(zhèn)墩處發(fā)生任何位移。鎮(zhèn)墩的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小值取 =1.3，反推出鎮(zhèn)墩的重量，鎮(zhèn)墩的重量G的計(jì)算公式為： ，再推求鎮(zhèn)墩的尺寸。