【正文】 管水頭損失 +輸水管路的水頭損失（取前面水泵總揚程估算時的計算值） 即： H=48++=。與初步擬定的總揚程 56 接近，則可以取水泵的總揚程為56m。 水泵工作點計算與校核 hw=hj+hf=SQ2，當 Q=， hw=，可得 S=，泵站在設(shè)計揚程、最高揚程、最低揚程、平均揚程下得需要需要揚程曲線為 Hr=Hst+hw=Hst+， 結(jié)合水泵性能曲線得到水泵工作點。 水 泵 課 設(shè) 26 圖 12 流量 揚程曲線 圖 13 流量 軸功率曲線 泵站效率的計算 泵站效率η 泵站 由下式計算 η 泵站 =η piη =ρ gQHst/P 根據(jù)工作點計算圖 8 可得 到下 表 11。 水 泵 課 設(shè) 27 表 11 泵站效率計算表 Hst(m) Q（ m3/h） P(Kw) η (%) 設(shè)計 48 4350 675 最高 4200 650 最低 46 4800 770 平均 4500 700 十一、泵站進出水 池設(shè)計 進水池設(shè)計 若用開敞型進水池，則兩機組進水喇叭口的水流比較紊亂，相互影響，降低機組效率。因此，在進水池中加設(shè)隔墩以穩(wěn)定水流并防止漩渦。并且有試驗表明，在隔墩壁開豁口，使各池水流相通，能較好地改善池中水流條件，采用半開敞型進水池。 （ 1）進水喇叭口直徑 Din 增大 Din時，進入喇叭口的流速減小，相應池中流速也降低，臨界淹沒深度也會減小，但增加了水池的工程量。而過小的 Din雖然可以減小進水池尺寸，但會增加喇叭進口的阻力損失。前述設(shè)計中已確定 Din為 1100mm。 （ 2）邊壁形式和后墻距 T 采取矩 形進水池形式，這種形式雖然易產(chǎn)生漩渦和回流，但可以通過設(shè)計合理的 T 值來改善流態(tài)。 T=（ ～ ） Din=（ ～ ），遵循進水管口應緊靠后墻的原則，取為。 （ 3）懸空高 P 懸空高為進水管口至池底的距離，該高度在滿足水力條件和防止泥沙淤積管口的情況下，應盡量減小為宜，以降低工程造價。 P=（ ～ ） Din =（ ～ ） m，取為 。 （ 4）淹沒深度 hsub 淹沒深度 hsub對表面漩渦的形成和發(fā)展有決定性的影響。當喇叭管口垂直布置時， hsub（ ～ ） Din，且必須大于臨界淹沒深度，即 hsubhsub,c 。佛汝德數(shù) Fr=()^=， Ks=(Fr++)=，可得 hsub,c =KsDin=，取hsub=。 水 泵 課 設(shè) 28 （ 5）進水池寬度 B 1）單池寬度 機組長度為 ，機組間距為 米，則進水池相鄰進水管的間距為 4m，單池寬度為（ 2～ 5） Din=～ 。隔墩寬 ，單池凈寬為 =。 2）隔墩尺寸 隔墩寬度取 ，長度取 2T+Din=。并在離后墻 Din/3 處開豁口，使各池水流相通，改善池中水流條件。 3）進水池寬 B B=2 += （ 6）池側(cè)高程及側(cè)墻墻厚 由于兩側(cè)存在土壓力作用，需在兩側(cè)設(shè)置側(cè)墻，側(cè)墻的高度 H 側(cè)墻 由進水池最大水深加 的安全超高確定。進水池底板高程為▽ 底板高程 =▽ 最低水位 Phsub==0m，進水池最大水深 hmax=▽ 最高水位 ▽ 底板高程 ==3m，故 H 側(cè)墻 =3+=。 側(cè)墻厚度取 。 （ 7）進水池長度 L 進水池必須有足 夠的有效容積，進水池的適宜長度將保證池中水流穩(wěn)定，防止前池來流的干擾。進水池長度根據(jù)池中秒換水系數(shù)來確定，即 Q=＞ m3/s， K=50s， h=▽ 設(shè)計 ▽ 底板高程 =20=2m， B= 則可計算得 L=20 ( 2)= 取進水池長為 4m。 出水池設(shè)計 根據(jù)前面管路的布置形式，選擇淹沒式出流正向出水池。 （ 1）管口下緣至池底的距離 P P 用以防止池中泥沙或雜物等淤塞出水口，取 P=15cm。 （ 2） 管口上緣 最小淹深度 h 演最小 =（ 1～ 2） V02/(2g) V0為管道出口平均流速， V0=Q/A=4 ( )=h 演最小 =(1～ 2) (2 )=(～ )m，取為 。 水 泵 課 設(shè) 29 （ 3） 出水池寬度 B 單管出流寬度 B=(2～ 3) D0=(2～ 3) =(～ )m，取為 3m。 （ 4）出水池寬 B=n B 最小 +(n1)a=2 3+=，其中 a 為分水墩的寬度，取 a=。 （ 5）出水池長度 1） 水面旋滾法 水平式淹沒出流在出水池上部形成范圍較大的旋滾區(qū)，此旋滾如果擴散至干 渠中，勢必形成渠道沖刷和水流的不穩(wěn)定。因此應使水流旋滾發(fā)生在出水池中，并把這一旋滾長度定為出水池的長度。 h 淹 =▽ 最高 ▽ 最低 + h 演最小 =+= （ h 淹 為管口上緣的最大淹沒深度） 取出水池坎高度 hp/D0=，查表 103 得 K= L=Kh 淹 = =。 2） 淹沒射流法 認為水流在池中逐漸擴散，沿池長的斷面平均流速逐漸減小，當斷面平均流速等于渠中流速時，此段長度即為出水池長。 V 渠 =， V0=， D0= L=（（ V0/V 渠 ） 21） =（（ ） 21） = （ 6）出水池底板 高程 根據(jù)干渠最低水位▽ 低 來確定，▽ 低 =▽ 低 （ h 演最小 +D0+P) （ 7）收縮角 一般出水池都比渠道寬，因此在兩者之間需要有一逐漸收縮的過渡段。收縮角通常采用 300～ 450，最大不超過 600。這里取收縮角為 450。 （ 8）漸變段長度 L 漸變 =（ B 池寬 b 渠 ） /（ ） （ 9）干渠護砌段長度 余能對渠道的沖刷，緊接出水池后的一 段渠道應增設(shè)護砌段，護砌段長度一般等于渠中最大水深的 4～ 5 倍。 （ 10）出水池池頂高程▽ 頂 ▽ 頂 =▽ 高 +△ h=+=51m 其中▽ 高 為出水池最高水位，△ h 為安全超高。 水 泵 課 設(shè) 30 十二、水錘計算與防護 此次水泵站設(shè)計中，對水錘防護只進行定性分析、提出防護措施，不進行定量計算。 根據(jù)水錘產(chǎn)生的原因不同，水錘可以分為關(guān)閥水錘、啟動水錘、正常停泵水錘和非正常停泵水錘這四種類型。由于事故停電等原因造成的停泵水錘往往產(chǎn)生較大的水錘壓力變化，嚴重的甚至導致水泵、閥件或者管道破壞，造成事故，影響機組的正常運行。對于本泵站來說，機組單機容量較大、管道較長、揚程高，容易產(chǎn)生泵站水錘問題，為確保水泵系統(tǒng)的安全，必須提出有效的水錘防護措施。 本泵站采取以下水錘防護措施： （ 1）增大輸水管徑。 在經(jīng)濟管徑的基礎(chǔ)上適當加大了輸水管路直徑，降低了水錘壓力，緩沖了傳播過程。 （ 2）采取負值式吸水方式。 壓入式水泵安裝方式可以降低水泵停泵時的降壓，使相應升壓減小，有利于水錘防護。 （ 3）水泵出口安裝蝶閥。 由于離心泵必須在零流量條件下啟動，所以離心泵的出水管道上應設(shè)工作閥門。對揚程高、管道長的泵站，為避免事故停泵可能引起的機組長時間飛逸倒轉(zhuǎn) 或過高的水錘壓力，其出水管道上的工作閥門宜選用兩階段關(guān)閉的緩閉蝶閥。兩階段關(guān)閉的緩閉蝶閥能在事故停機逆流開始的時段快速關(guān)閉至某一角度，不致造成過大的水錘壓力升高或降低，然后以緩慢的速度關(guān)閉至全關(guān)，以切斷回流。雖然慢關(guān)的時間較長，但由于閥門開始慢關(guān)時，閥瓣已關(guān)至某一角度，作用于水泵葉輪上的壓力已很小，故不會使機組產(chǎn)生大的逆轉(zhuǎn)速度。 安裝蝶閥是水錘防護中協(xié)調(diào)抑制倒泄流量和控制水錘壓力之間矛盾的一種措施。 （ 4）管道中設(shè)空氣閥。 空氣閥具有排除管內(nèi)空氣和向管內(nèi)補氣的雙重功能，它既能在水泵正常運行或啟動時排除積存空 氣，保證管道的正常過水能力與防止啟泵水錘；且能在管道出現(xiàn)負壓時向管內(nèi)補氣，對水柱再彌合起緩沖作用，降低水錘壓力。 （ 5）出水管凸起處設(shè)單向調(diào)壓塔。 設(shè)置單向調(diào)壓塔后管線的壓力控制結(jié)果如圖 10 所示。 管道單向調(diào)壓塔安裝位置距水泵出口 1200m 管道凸起處。停泵過程中，水柱分離長度為10m，水柱分離容積為 ，取水柱分離容積的兩倍作為單向調(diào)壓塔的設(shè)計標準，計算得單向調(diào)壓塔尺寸：直徑 4m，高 ，起始水位為 30m。管道中設(shè)逆止閥，水只能單向流動，即只能由調(diào)壓塔向管道補水；還應設(shè)置浮球閥，控制充水水位，水泵 啟動時向調(diào)壓塔充水，水位上升到一定高度，浮球閥隨之上升，自動控制充水停停止。管道單向調(diào)壓塔具體形式如圖 11 所示。 水 泵 課 設(shè) 31 圖 14 由特征線法計算得到的單向調(diào)壓塔設(shè)置后管線壓力分布情況 圖 15 單向調(diào)壓塔設(shè)計圖 （ 6）水泵機組處增設(shè)慣性飛輪。 增設(shè)慣性飛輪可使水泵慣性增大，停泵速度緩慢一些，更接近水的慣性，從而停泵過程中水的拉空要小一些，有利于控制水錘壓力。 十三、泵房平剖面圖繪制 泵房縱剖面、平面、橫剖圖，見附件 2 號圖紙。