【正文】 管水頭損失 +輸水管路的水頭損失（取前面水泵總揚(yáng)程估算時(shí)的計(jì)算值） 即： H=48++=。與初步擬定的總揚(yáng)程 56 接近，則可以取水泵的總揚(yáng)程為56m。 水泵工作點(diǎn)計(jì)算與校核 hw=hj+hf=SQ2，當(dāng) Q=， hw=，可得 S=，泵站在設(shè)計(jì)揚(yáng)程、最高揚(yáng)程、最低揚(yáng)程、平均揚(yáng)程下得需要需要揚(yáng)程曲線為 Hr=Hst+hw=Hst+， 結(jié)合水泵性能曲線得到水泵工作點(diǎn)。 水 泵 課 設(shè) 26 圖 12 流量 揚(yáng)程曲線 圖 13 流量 軸功率曲線 泵站效率的計(jì)算 泵站效率η 泵站 由下式計(jì)算 η 泵站 =η piη =ρ gQHst/P 根據(jù)工作點(diǎn)計(jì)算圖 8 可得 到下 表 11。 水 泵 課 設(shè) 27 表 11 泵站效率計(jì)算表 Hst(m) Q（ m3/h） P(Kw) η (%) 設(shè)計(jì) 48 4350 675 最高 4200 650 最低 46 4800 770 平均 4500 700 十一、泵站進(jìn)出水 池設(shè)計(jì) 進(jìn)水池設(shè)計(jì) 若用開敞型進(jìn)水池，則兩機(jī)組進(jìn)水喇叭口的水流比較紊亂，相互影響，降低機(jī)組效率。因此，在進(jìn)水池中加設(shè)隔墩以穩(wěn)定水流并防止漩渦。并且有試驗(yàn)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(jìn)水池。 （ 1）進(jìn)水喇叭口直徑 Din 增大 Din時(shí)，進(jìn)入喇叭口的流速減小，相應(yīng)池中流速也降低，臨界淹沒深度也會(huì)減小，但增加了水池的工程量。而過小的 Din雖然可以減小進(jìn)水池尺寸，但會(huì)增加喇叭進(jìn)口的阻力損失。前述設(shè)計(jì)中已確定 Din為 1100mm。 （ 2）邊壁形式和后墻距 T 采取矩 形進(jìn)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(jì)合理的 T 值來改善流態(tài)。 T=（ ～ ） Din=（ ～ ），遵循進(jìn)水管口應(yīng)緊靠后墻的原則，取為。 （ 3）懸空高 P 懸空高為進(jìn)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(yīng)盡量減小為宜，以降低工程造價(jià)。 P=（ ～ ） Din =（ ～ ） m，取為 。 （ 4）淹沒深度 hsub 淹沒深度 hsub對(duì)表面漩渦的形成和發(fā)展有決定性的影響。當(dāng)喇叭管口垂直布置時(shí)， 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(jìn)水池寬度 B 1）單池寬度 機(jī)組長(zhǎng)度為 ，機(jī)組間距為 米，則進(jìn)水池相鄰進(jìn)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(zhǎng)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(jìn)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(jìn)水池最大水深加 的安全超高確定。進(jìn)水池底板高程為▽ 底板高程 =▽ 最低水位 Phsub==0m，進(jìn)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(jìn)水池長(zhǎng)度 L 進(jìn)水池必須有足 夠的有效容積，進(jìn)水池的適宜長(zhǎng)度將保證池中水流穩(wěn)定，防止前池來流的干擾。進(jìn)水池長(zhǎng)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(jì) ▽ 底板高程 =20=2m， B= 則可計(jì)算得 L=20 ( 2)= 取進(jìn)水池長(zhǎng)為 4m。 出水池設(shè)計(jì) 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(zhǎng)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(kuò)散至干 渠中，勢(shì)必形成渠道沖刷和水流的不穩(wěn)定。因此應(yīng)使水流旋滾發(fā)生在出水池中，并把這一旋滾長(zhǎng)度定為出水池的長(zhǎng)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(rèn)為水流在池中逐漸擴(kuò)散，沿池長(zhǎng)的斷面平均流速逐漸減小，當(dāng)斷面平均流速等于渠中流速時(shí)，此段長(zhǎng)度即為出水池長(zhǎng)。 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(zhǎng)度 L 漸變 =（ B 池寬 b 渠 ） /（ ） （ 9）干渠護(hù)砌段長(zhǎng)度 余能對(duì)渠道的沖刷，緊接出水池后的一 段渠道應(yīng)增設(shè)護(hù)砌段，護(hù)砌段長(zhǎng)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(jì)算與防護(hù) 此次水泵站設(shè)計(jì)中，對(duì)水錘防護(hù)只進(jìn)行定性分析、提出防護(hù)措施，不進(jìn)行定量計(jì)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(dòng)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(yán)重的甚至導(dǎo)致水泵、閥件或者管道破壞，造成事故，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。對(duì)于本泵站來說，機(jī)組單機(jī)容量較大、管道較長(zhǎng)、揚(yáng)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(hù)措施。 本泵站采取以下水錘防護(hù)措施： （ 1）增大輸水管徑。 在經(jīng)濟(jì)管徑的基礎(chǔ)上適當(dāng)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(fù)值式吸水方式。 壓入式水泵安裝方式可以降低水泵停泵時(shí)的降壓，使相應(yīng)升壓減小，有利于水錘防護(hù)。 （ 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(dòng)，所以離心泵的出水管道上應(yīng)設(shè)工作閥門。對(duì)揚(yáng)程高、管道長(zhǎng)的泵站，為避免事故停泵可能引起的機(jī)組長(zhǎng)時(shí)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(jī)逆流開始的時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，但由于閥門開始慢關(guān)時(shí)，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(huì)使機(jī)組產(chǎn)生大的逆轉(zhuǎn)速度。 安裝蝶閥是水錘防護(hù)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(bǔ)氣的雙重功能，它既能在水泵正常運(yùn)行或啟動(dòng)時(shí)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(fù)壓時(shí)向管內(nèi)補(bǔ)氣，對(duì)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(zhǎng)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)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(dòng)，即只能由調(diào)壓塔向管道補(bǔ)水；還應(yīng)設(shè)置浮球閥，控制充水水位，水泵 啟動(dòng)時(shí)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(dòng)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(jì)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(jì)圖 （ 6）水泵機(jī)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(hào)圖紙。