泵与泵站第七章

第七章 泵房设计

本章重点：通过本章的学习，要求广大学员熟练掌握泵站设计原则、泵房的结构形式及其选择、分基型泵房的特点和适用场合、主机组的布置、泵房尺寸确定、泵房整体稳定分析等；掌握抽气充水设备、排水设备、配电设备、起重设备、通风设备和检修间的布置等；了解其它辅助设备的布置、泵房外部设备的布置、泵房的结构设计等。

第一节 泵房结构形式及其选择

一、泵站设计原则

泵站的泵房也称为机房、厂房或站身，它是安装水泵、动力机及其附属设备的建筑物，是泵站的主体工程。泵房的主要作用是通过一系列的工程措施，将水流平顺地引入和引出水泵，为水泵创造高效率运行的条件，通过泵房的合理布置，为设备安装、检修和运行创造良好的条件，并为运行人员提供良好的工作环境。因此，合理地设计泵房，对节省工程投资，发挥工程效益，既安全又经济地运行，以及延长设备使用寿命等方面都有很大的影响。泵房的设计内容主要包括：选定泵房的结构形式，进行泵房内部布置和确定泵房尺寸和泵房的结构计算等。对重要的或大型或干室型泵房，还需进行泵房的整体稳定分析，泵房设计应满足下列基本要求：

1.在保证设备安装、运行、检修等项工作方便而且可靠的原则下，使泵房尺寸最小； 2.在泵房可能遇到的各种外力作用及其最不利的组合下，满足整体稳定要求； 3.保证结构有足够的强度和寿命； 4.保证泵房水下部分不渗水；

5.符合防火、照明、通风、散热、采光和防潮等要求； 6.便于利用现代的建筑和施工方法利于今后的发展等。 二、设计所需基本资料

1.泵站的性质和规模等。

2.抽水机组的型号、台数、外形尺寸、安装尺寸等； 3.泵站枢纽的1/10000～1/100000地形图和地质资料； 4.主要建筑物处的1/200～1/2000地形图和地质剖面图；

5.当地的国民经济状况、能源及材料供应情况、施工技术力量；

6.重要材料、设备、器具价格、原材料及人工单价。 三、设计步骤

泵房设计一般按下列步骤进行：

1.根据选择的水泵类型、水源水位变幅及地基条件确定泵房的结构类型；

2.根据泵房内部设备布置及通风、照明、防噪的要求和泵房整体稳定条件，确定泵房的各项尺寸及材料；

3.进行细部结构及特种构件计算。 四、泵房的结构形式 （一）泵房的类型

泵房的类型按其结构形式分，有固定式泵房和移动式泵房两大类。固定式泵房按其基础的结构特点，又可分为分基型、干室型、湿室型和块基型四种。移动式泵房可随水源水位的变化

149

而升降，分为缆车式和囤船式（也叫泵船式）两种。

（二） 影响因素

影响泵房结构形式的因素有很多，主要有泵站性质(永久性还是过渡性、临时性)所选用的水泵和动力机的类型(立式还是卧式，大型还是中、小型；水泵吸上能力的高低；比转速的高低等)、容量、传动方式、水源或进水建筑物水位的变幅，站址地形条件、地质条件、当地建筑材料和施工条件等。其中水泵类型和水源水位变幅是最主要因素，其次是地形地质条件。 （三）卧式机组（离心泵）

1. 分基型泵房

对于安装卧式水泵的泵房，当水源水位变幅较小，进水建筑物最高水位不超过泵房的地板时，泵房不需要水下结构，故可采用分基型泵房。它属于平房的结构形式。

⑴ 分基型泵房的特点 分基型泵房的结构与一般工业单层泵房相似，其特点是没有水下结构、为了防止机组运行期间可能产生的振动和相互干扰，每套水泵机组均有各自单独的基础，机组的基础与泵房基础分开建造，故称分基型泵房。由于泵房地板高于进水建筑物水位，结构简单，施工方便，造价低廉维护方便。；便于使用当地（砖、石、木等）材料，节省“三材”（钢材、木材、水泥）；机组的运行条件（主要包括通风、散热、采光、防潮）好，机组的效率高；机组的震动对泵房影响很小。

⑵ 分基型泵房的布置形式

对于取水泵站，泵房一般选择河岸式，布置在岸坡上。通常有两种布置形式。 ① 斜坡式分基型泵房：地基条件较好的情况下，进水侧岸坡做成斜坡，坡面用块石护砌(图7—1—1)。这种形式有利于吸水管的安装和检修，缺点是吸水管较长。 ② 挡土墙式分基型泵房：如果在深挖方或地基条件较差的场合下建站，为了减少开挖和加固岸边的工程量，可考虑将进水侧岸边修筑成直墙式(即挡土墙)。泵房与进水建筑物之间，通常保留有一段水平距离，作为检修进水建筑物、进水管、拦污栅等工作的走道。同时，这对泵房稳定、施工以及水流平稳地进入叶轮

图7—1—1斜坡式分基型泵房 都会提供有利的条件。但是，此段水平距离不可过大，

1—水泵 2—闸阀 3—平削管

否则会提高工程造价。比较合理的距离，以机组和泵房基础不建筑在因修挡土墙而开挖的回填土上为准。如走道过窄，也会引起进水管水平管段过短，使弯头距离水泵进口过近，致使由弯头引起的管中水流断面流速与压力分布不均匀，直接影响水流平稳地进入水泵叶轮进口，从而引起水泵的工作效率降低。一般情况下，最短的水平管段长度不应小于其管径的3～5倍。另外，如在水泵进口处装设偏心渐缩接管可以大大改善水流流速的分布状态，从而缩短进水管道的水平长度（图7—1—2）。

⑶ 分基型泵房的适用场合

分基型泵房的主要适用于下列场合：

①单泵流量不大的中、小型卧式离心泵装置；

150

图7—1—2挡土墙式分基型泵房 1—水泵 2—闸阀 3—进水喇叭管 4—挡土墙

②泵站工作期间，水源或进水建筑物水位变幅小于水泵的有效吸上高度(即水泵的允许吸上高度减去泵轴线至泵房地坪的高度)，即保证最高水位时泵房不受淹没，而最低水位时水泵也能正常运行；

3建站处地基比较稳定，站址地下水位不高，地下水不致渗入泵房或影响地基承载力。 ○

如进水建筑物最高水位超过泵房地板的高度不大，且历时较短时，则采用下述防洪措施后，仍可建造分基型泵房。加高进水建筑物侧墙，作为防洪墙，并用防渗砼浇筑泵房地板，以防地下水渗入泵房，或在引渠进口设进水闸，控制进水建筑物水位，使最高水位不超过泵房地板高程。

2.干室型

结构特点是机组的基础与泵房的基础建筑成一个整体，形成一个干的地下室，水泵就在这个地下室内工作。泵房分为水上结构和水下结构，属于楼房的结构形式。

随着水泵口径的增大，机墩下部单位面积地基上所承受的重量将会超过其承载能力。另外其有效吸上高度将相对地减小；或者随着水源水位变幅的增大等，为了减小作用于地基单位同积上的重量，以及防止外水渗入泵房，就需要将机墩和泵房基础建筑成一个封闭的干室，于是就形成了干室型泵房。

这类泵房通常将主机组安装在干室内。干室型泵房的结构比分基型泵房复杂，造价高，一般适用于下列情况：泵房建在边坡较陡的江河岸边，水位变幅较大，在技术条件上不宜建造分基型泵房或水源水位变幅较大，如果采用分基型泵房，需在引渠上建闸控制水位，增加了建闸投资，并加大了提水扬程，从而增加了抽水成本和能源消耗，在技术经济上不合理。主要适应于安装卧式离心泵。按照其特点又可分为：

⑴ . 矩形干室型泵房：

图7—1—3 矩形干室型泵房 1—进水管2—检修闸门 3—干室 4—水上部分

5—水泵 6—吊车 7—控制柜 8—出水管

如图7—1—3所示，泵房在平面上为矩形。与分基型泵房相比较，对地基的要求较低，与其它干室型泵房相比较，机组和管道的布置相互的影响较小，机组的运行条件较好，此泵站属于河岸式泵站，大中型离心泵站，当水源的水位变化幅度较大时，或地质条件不好的小型离心泵站，一般这种布置形式。需要对泵房进行抗滑和抗倾、抗渗、抗浮稳定分析，并对地基应力进行验算。

干室型泵房底板的防渗，通常是用厚度不小于2～3 cm的沥青或油毡铺设在底板下面，而底板较厚时，为了防止沥青被压挤出来，还必须用直径为5～6 mm的钢筋作成20 ～30cm的方格加固。至于墙外无回填土的水下墙的防渗，目前多采用在墙外表面用水泥枪喷射厚度为20mm的水泥砂浆，其水泥应当使用高标号或膨胀水泥。墙外有回填土的水下墙的防渗可以用表面铺2～3层油毛毡，外面再覆以水泥板或半砖厚的砖墙。应该指出，如在干室型泵房的四周或三面回填土，无论对于泵房稳定还是解决对外交通都是有利的。矩形干室型泵房适用于机

151

组合数较多的情况。

⑵ .圆筒型干室型： 泵房在平面上为圆形。与分基型泵房相比，对地基的要求较低，与其它干室型泵房相比较，它利用了拱的作用，因此受力条件好，墙壁厚度较薄，节省材料、重量较轻，造价较低，但机组和管道的布置相互的影响较大，机组的运行条件较差，此泵站属于河床式泵站。大中型离心泵站，当水源的水位变化幅度很大时，一般这种布置形式。需要对泵房进行抗浮稳定分析。在水源水位变幅大于5m以上，单泵流量又较大时，可考虑采用圆筒型干室型。当水源水位变幅很大时（超过10m），管理也不方便，只有在机组台数很少时（最多3～4台）才采用这种形式。圆筒形泵房常用于从水源取水的灌溉泵站，一般采用立式离心泵，也有安装卧式

水泵的（详见图7—1—4）。

3．潜没式泵站

泵房淹没在设计洪水位以下，房顶在 图7—1—5潜没式泵站 设计枯水位以上。与分基型泵房相比较，对地基的要求较低，与其它干室型泵房相比较，墙壁厚度薄，节省材料、重量较轻，但机组和管道的布置相互的影响大，机组的运行条件差，对自

(a) (b)

动化程度的要求高，此泵站属于河床式泵站。小型离心泵站，当水源的水位变化幅度很大时，可用这种布置形式。目前这种泵站使用较少，随着科技水平的提高，其应用会逐渐增多（见图7—1—5）。

4.移动式泵站

如果水源水位变幅很大，修建固定式泵房有困难或不经济时，常建移动式泵站。当水源水位变幅超过5～12m，且单泵流量又不大时，假如采用固定式泵房，往往由于受过大的浮托力而不经济。故多采用移动式泵站。

152

图7—1—4圆筒型泵站

固定式泵房除上述各种形式外，还有一种不需建造主泵房的潜没式泵站，机组潜没于水下，岸上只需建副泵房和管理间。将电动机布置在站址洪水位以下，用密封的防洪罩防水。另外，如只采用潜水电泵，则不需另设防洪措施。

⑴ 泵船式移动泵站：把抽水机组安装在船上，根据水涨船高水降船低的道理，保证始终可以取到近表层水，它比表层水的水温低，而比低层水的含沙量少，含沙的粒径小，所以近表层水的水质较好。小型离心泵站，当水源的水位变化幅度很大，岸坡较陡时，宜采用这种布置形式（图7—1—6）。 ⑵ 泵车式移动泵站：把抽水机组安装在缆车上，随着水位的涨落，缆车上下移动，保证始终可以取到水质较好的近表层水。当水源的水位变化幅度很大，岸坡较缓时，宜采用这种布置形式（图7—1—7），流量小于70L/S，而水源水位变幅又大于10m的小型离心泵站，可采用装在斜坡轨道上用绞车升降的泵车，选择缆车式泵站。

图7—1—6 泵船式泵站

图7—1—7 泵车式泵站

5.临时泵站

这种泵站一般都很小，大都采用柴油机作为动力机，其管道最好采用橡胶管，移动方便，一般不专设泵房，其用途极为广泛，基坑排水、喷灌滴灌和小型灌区等均有使用。 （四）立式机组（轴流泵）常用泵房的结构形式

1.中小型立式机组

对于中小型立式机组，一般采用湿室型泵房。湿室型泵房结构特点是机组的基础、泵房的基础及进水建筑物建筑成一个整体，水泵在水下工作，泵房分为水上结构和水下结构，属于楼

153

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/efcd.html