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1、水泵与水泵站课程设计说明与计算说明书学 院： 土 木 工 程 学 院 专业班级： 给水排水工程专业2010 级 指导教师： 学生姓名： 学 号： 日 期： 2012年12月25日 目录水泵及水泵站课程设计说明书3课程设计目的3设计任务3设计基本资料3水泵及水泵站课程设计计算书5设计流量的确定和设计扬程的估算5吸水管路和压水管路设计计算 11泵站各部分标高的确定 13复核水泵机组14泵房形式的选择及机械间布置14泵站的辅助设施计算16泵站平面布置18参考文献18设计说明书一、题目：课程设计题目：某取水泵站1、设计内容要求学生完成该方案泵的选型和比较；泵站内水泵和辅助设施的布置；泵房平面立面布置；
2、要求提供设计计算说明书，并绘制出泵站平面图、剖面图。2、设计资料：（1）近期设计水量、水源水位以及水厂反应沉淀池前的配水井的水位标高见参数表；（2）取水泵站吸水管长50m，压水管长40m；（3）水厂为双电源进行（4）原水厂水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水；（5）地区气候资料可根据设计需要由当地气象部门提供。 该地区地质条件较好，承载力一般较高，除个别软土层低于10t/m2外，一般在15-20t/m2之间。地下水含量丰富，工程地质性质量好，有利于城市建设和发展。地震设防裂度为6度。（6）参数表；学号地面标高水源最低水位水源最高水位配水井的水位
3、标高日平均流量1151.2049.7154.06618.0038480二、过程说明 1、确定设计流量和扬程。 2、初步选泵和电动机。根据设计流量和扬程，假定水泵内部水头损失为2米，选泵的结果为三用一备，四台泵的型号都为250D60型泵，所配电动机为厂家提供，可从样品中查询。 3、设计机组的基础。在机组初步选好后，即可查水泵及电动机产品样本，计算得机组基础的尺寸，泵的基础高3.95米，长1.35米，宽0.75米。 4、根据流量计算水泵吸水管和压水管的直径。计算得压水管路管径为600毫米。 5、根据当地的地形，流量以及水泵特点，布置机组和管道。详细布图以及尺寸见附图。 6、精选水泵和电动机。计算出
4、吸水管和泵站范围内压水管中的水头损失，然后求出泵站的扬程。发现初选的水泵合适。 7、确定泵房建筑高度。泵房和建筑高度，取决于泵的安装高度以及起重设备的型号。 8、初步规划泵站总平面。机组的平面布置确定以后，泵房（机器间）的最小长度L也就确定，配件的型号、大小尺寸，按规定将水泵机组的基础和吸水，压水管道上的管配件、闸阀、止加阀等画在册一张图上，逐一标出尺寸，集资相加，就可以得机组间的最小宽度。L确定后，再考虑到维修场地等因素，便可最后确定泵站机器间的平面尺寸大小。泵站的总两面布置包括变压器室、配电室、机器间、值班室等单元。 总现面的布置的原则：运行管理安全可靠，检修及运输方便，经济合理，并且考虑
5、到有发展余地。 配电室内高有各种受配电柜，因此应便于电源进线，且应紧靠机给，以节省电线，便于操作。配电室与机器间应能通视，否则，应分别安装登记表及按钮（切断装置），以便当发生故障时，在 两个房间内，均能及时切断主电路。 值班室与机器间及配电室应相通，而且一定要靠近机器间，且能很好的通视。 修理间的布置应便于重物（如设备）的内部吊动及向外运输，因此，往往在修理间的外墙上开有大门。设计计算书1、设计流量的确定和设计扬程估算 1.1、泵站的设计流量Q 泵站从水源取水，输送到净水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应
6、为：tdrQa=Q式中 Qr一级泵站中水泵所供给的流量(mh)；Qd供水对象最高日用水量(md)；为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.05-1.1t为一级泵站在一昼夜内工作小时数。公式参见水泵与水泵站教材P110考虑到输水管漏水和净水构筑物自身用水，取水自用水系数取=1.05，则近期设计流量为 Q=1.05=1723.58 m/h =0.479 m/s 1.2、泵站自流管设计设计流量Q0.2394 m/s取经济流速V1.5 m/s，计算得 D= =451mm查设计手册，采用两条DN50010钢管作为自流管，流速 V1.14 m/s，1000i3.41 当一条自流管检修时
7、，另一条自流管应通过75设计流量，即：Q275Q750.79 =0.359m3/s，查得：V=1.77 m/s,1000i=8.06从取水头部到吸水间水头损失h沿程= iL=0.403 m 1.3、泵站的设计扬程H 1.3.1、泵站的静扬程Hst通过取水部分的计算已知在最不利情况下（按照规范规定为一条自流管检修,另一条自流管通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.403m，则吸水间的最高水面标高为54.06-0.403=53.66m,最低水面标高49.71-0.403=49.31m。 所以泵所需静扬程Hst为：水源水位最高时：Hst=618.00-53.66=564
8、.34m水源水位最低时：Hst=618.00-49.31=568.41m1.3.2、输水干管中的水头损失h采用两条DN60010钢管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量。即：Q=0.751723.58=1292.69 m/h=0.359m/s.所以输水管路水头损失h=1.1=0.322m。(式中1.1系包括局部损失而加大的系数)。1.3.3、泵站内管路中的水头损失hp 粗估为2.00m. 1.3.4、水泵设计扬程H=Hst + h + H泵站 + H安全，假设安全水头为两米。设计洪水位时，Hmax=564.34+0.322+2.00+2.00=568.6
9、6m设计枯水位时，Hmin=568.41+0.322+2.00+2.00=572.73m水泵设计流量Q=430.90m/h 1.4、初选泵和电机利用管路特性曲线和型谱图进行选泵。管路特性曲线和水泵特性曲线的焦点为水泵的工况点。1.4.1、绘制管路特性曲线管路特性曲线方程为H=Hst+ h=Hst+SQ2式中Hst水源水位最低时水泵的静扬程，m; 水头损失总数，m;S沿程摩阻与局部阻力之和的系数；Q最高时水泵流量，m3/s将H=572.73m，Hst=568.41m，Q=1723.58m/h代入式中可得S=1.45所以管路特性曲线为：H=105.64+1.45Q2由此绘出管路特性曲线如下所示：表
10、1：管路特性曲线关系表Q（m/h）0300600900120015001800h( m )0.000.130.521.172.093.274.71H（ m ）568.41568.54568.93569.58570.50571.86573.121.4.2、水泵的选择选泵的依据：工程所需的水量和水压及其变化规律。选泵的原则要求：在满足最不利工况点的条件下，考虑各种工况，尽可能节约投资、减少能耗。从技术上对流量Q、扬程H进行合理计算，对水泵台数和型号进行选定，满足用户对水量和水压的要求。从经济和管理上对水泵台数和工作方式进行确定，做到投资、维修费最低，正常工作能耗最低。选泵要点：1）、大小兼顾、调配
11、灵活 2）、型号整齐、互为备用 3）、合理用尽各水泵的高效段 4）、重视近期与远期结合 5）、大中型泵站需做方案比较为了方便日后水泵的管理和维修，选择四台同样型号的水泵，互为备用，第一级工作时三台水泵并联工作。选择水泵如下：表2: 水泵性能表型号转速r/min流量 m/h扬程m效率%电机功率kW必须气蚀余量m质量kg250D601480360-450583.8-547.570-7511204.63750并联时，工况点（见M点）根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：近期选择四台250D60型泵，三台工作一台备用，单泵工况点为（490，568.5），四台水泵并联
12、时单泵工况点为(1550， 572.00),此时四台泵均工作在高效段工作满足近期工况的要求。 1.4.3、电机选择根据水泵样本提供的配套可选电机，选定Y500-64-4电机，其参数如下：。2、水泵机组的基础设计 机组（泵和电动机）安装在共同的基础上。基础的作用是支承并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础沉陷。因此，对基础的要求是：坚实牢固，出能承受机组的静荷外，还能承受机械振动荷载：要浇制在较坚实的地基上，不宜浇制在松软地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。350S125A型水泵带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则基础长度L/mm水泵机底座长度L1+（150
13、200）基础宽度B/mm水泵底座螺孔间距+（150200） 基础高度H/m水泵底脚螺栓长度l+（0.150.2） = 那么，混凝土块式基础的尺寸（m）为机组的布置在水泵台数不多时（不超过6台），最好采用单行排列或斜向排列。选用S、Sh、SA型泵时应采用轴线成一列布置。机组布置应满足下列要求：A、相邻两个机组基础间净距：电机容量55千瓦时，0.8米；电机容量55千瓦时，1.2米；B、相邻两个机组的突出部分间的净距以及突出部分与墙壁间的净距：电机容量55千瓦时，0.7米；电机容量55千瓦时，1.0米；还应保证泵轴和电机转子在检修时能拆卸。C、泵房主要通道宽度不小于1.2米。D、当考虑就地检修时，至
14、少在每个机组一侧设置大于泵机组宽度0.5米的通道。3、吸水管路和压水管路设计计算吸水管路和压水管路是泵站的重要组成部分，正确设计、合理布置与安装吸、压水路，对于保证泵站的安全运行、节省投资、减少电耗有很大的关系。3.1、吸水管的设计：3.1.1： 吸水管设计流速一般采用数据如下: DN=250mm,V=1.21.6m/s;自灌式工作的水泵的吸水管的吸水管流速可适当放大。3.1.2： 吸水管进口用底阀时，应设喇叭口，以使吸水管进口水流流动平稳，减少损失。喇叭口的尺寸为：D=(1.31.5)d ,H=(3.57.0)(D-d);D为喇叭口大头直径,d为吸水管直径。当水中有大量悬浮杂质时，可在喇叭口
15、前段加装滤网，以减少杂质的进入。3.1.3： 吸水管进口设计安装要求垂直安装的喇叭口： 淹没深度h=0.51.0m; 喇叭口与井底间距要大于0.8D，行进流速小于吸水管进口流速； 喇叭口距吸水井井壁距离要大于(0.751.00) D; 喇叭口之间距离要大于(1.52.0) D.3.1.4：管径确定由图1知一台250D60型水泵的最大工作流量为450m/h，为水泵吸水管所通过的最大流量，初步选定吸水管管径DN=350mm。当吸水管DN=350时，流速v=1.30m/s。（一般在1.2-1.6m/s范围内）说明上述管径选择合适。3.2、压水管的设计3.2.1.水泵压水管要求承受高压，所以要求坚固不
16、漏水，有承受高压的能力。通常采用金属管材，多为钢管，采用焊接接口，在必要的地方设法兰结论接口，以便于拆装和检修。3.2.2.为安装方便和减小管路上的温度应力所产生的内部推力破坏管路，要在转弯的地方设柔性接口或伸缩节接头。3.2.3.为承受管路中内应力所产生的内部推力破坏管路，要在转弯、三通等受内部推力处设支墩或拉杆。3.2.4.闸阀直径大于等于400mm时，应用电动或水力闸阀，因为高压启闭困难。3.2.5压水管管径按通过的最大流量及设计流速决定，设计流速可按下述数据决定：d250毫米 V采用1.52.0米/秒d250毫米 V采用2.02.5米/秒总压水管管径在泵站内按上述原则决定。在站外按输水
17、管管径决定。当压水管DN=500mm时，流速v=2.43m/s。（一般在2.0-2.5m/s范围内）4、吸水井设计计算吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。吸水井最低水位/m清水池最低水位清水池至吸水井水头损失49.71-0.32249.39m；吸水井最高水位/m=清水池最高水位=泵站所在位置地面标高=51.20m水泵吸水管进口喇叭口大头直径D（1.31.5）d=1.45350=500mm；水泵吸水管进口喇叭口长度L（3.07.0）（Dd）=4（500-350）=600mm；喇叭口距吸水井井壁距离（0.751.0）D1.0500500mm；喇叭口之间的距离（1.52.0）D2.050
18、01000mm；喇叭口距吸水井井底距离（0.81.0）D500mm；喇叭口淹没水深h（0.51.5）1.2m。所以，吸水井长度为12000mm（注：最后还要参考水泵机组之间距离调整确定），吸水井宽度为2400mm（最终调整为3000），吸水井高度为6500mm(包括超高300)。5、各工艺标高的设计计算泵轴安装高度式中HS吸水管中水头损失；V12/2g安装真空表处的水头损失；Hss泵轴安装高度；XLHSS0真空表查得水泵吸水管路阻力系数0（喇叭口局部阻力系数）；（90度弯头局部阻力系数）；（阀门局部阻力系数）；（偏心减缩管局部阻力系数）；（三通）；（同心渐扩管局部阻力系数）；（同心渐扩管局部阻
19、力系数）；（偏心减缩管局部阻力系数）。经计算，但考虑长期运行后，水泵性能下降和管路阻力增加等，所以取。泵轴标高吸水井最低水位+Hss49.39+2.21=51.6m，基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度51.6-0.6250.98m。泵房地面标高基础顶面标高-0.2050.98-0.25=0.78m。6、复核水泵机组根据已经确定得机组布置和管路情况重新计算泵房内得管路水头损失，复核所需扬程，然后校核水泵机组。泵房内管路水头损失所以，水泵扬程与估计扬程基本相同，选定得水泵机组合适。7、消防校核在泵站中泵选好后，还必须按照发生火灾是的供水情况，校核泵站的流量和扬程是否满足消防是的要求。一般給水
20、泵站校核有消防校核和事故校核等情况。而小区加压泵站和高层建筑給水泵站是单设消防泵房，不存在消防校核问题，因而消防校核、转输校核和事故校核为管网系统问题。就消防用水来说，一级泵站的任务只是在规定的时间内向清水池中补充必要的消防储备用水。由于供水强度小，一般可以不另设专用的消防泵，而是在补充消防储备用水时间内，开动备用泵以加强泵站的工作。8、泵房形式的选择及机械间布置8.1机组布置 ： 水泵机组采用单排顺列式布置。水泵机组的布置应保证供水安全可靠，管道布置简短，安装与维护方便，机组排列整齐，起重设备简单，并应留有扩建余地。采用横向排列布置，便于吸、压管路直进直出布置，减少水力损失，同时也可简化起吊
21、设备。为了保证泵站机组的工作可靠，运行安全和管理方便，在布置机组时，应按照以下规定： 1.泵房大门口要有足够的面积。要能容纳最大设备，并由检修操作余地。一般要求管道外壁与墙面的净距为最大设备的宽度加1米，但不得小于2.0米。 2.净距应按管道配件的安装要求确定。一般水泵出水侧为泵房操作主通道，因此，不宜小于3.0米。 3.进水侧水泵基础与墙壁的净距也应据管道配件的安装学要确定，但不宜小于1.0米。 4.配电设备与电机之间的净距原则上为电机轴长假0.5米，但距低压配电设备不小于1.5米；距高压配电设备不小于2.5米。 5.水泵基础之间的净距应满足水泵或电机检修要求，对于非中开式水泵一般为水泵轴长
22、（或电机转子长）加0.5米。如果电机或水泵突出基础，则水泵之间净距表示突出部分的净距。 8.2、泵房形式根据清水池最低水位标高和水泵的条件，确定泵房为矩形半地下式。8.3、管路附件每台水泵都单独设有吸水管，并设有手动常开检修阀门，型号为D371J-10，DN350mm，L154mm，W380kg。压水管设有多功能水泵控制阀，型号JD745X-25，DN500mm，L1100mm，W1200kg。并设有联络管（DN600mm），由两条输水干管（DN600mm）送往城市管网。泵房内管路采用直进直出布置，直接敷设在室内地板上8.4、泵房尺寸确定选用各种弯头、三通和变径管等配件，计算确定机械间跨度为：
23、经计算L=13200mm。长度为：经计算A=32000mm。泵房的面积是S=L1A1=522.4m2.9、泵站的辅助设施计算 9.1、引水设备选用真空泵作为引水设备，其特点是水泵引水快，运行可靠，易于实现自动化控制，真空泵的排气量计算：Qv= 式中 Qv真空泵排气量，单位为m3/min; Wp泵站内最大一台水泵泵壳内的空气容积，相当于泵吸入口到出水闸阀 的距离乘以吸入口面积，单位为m3; k漏气系数，取k=1.05; Ws 吸水井最低水位算起到吸水管中空气容积，单位为m3; Ha 大气压的水柱高度，取10.33m; Hss 离心泵安装高度，单位为m; T 水泵充水时间，取5 min。 350S
24、125A型水泵的各部分参数： Wp=0.3321.21=0.10 Ws=0.442(1.08+1.21)=0.34 则 Qv= =0.12m3/h最大真空值： Hsmax=Hss101000/10.33=2.21101000/10.33=21607.94pa 因此选择2台SZB8型水环真空泵（一台备用），其性能如下： 抽气量1.36 m3/min,极限真空度-88.5Kpa,耗水量10 L/min，重量W=140kg,配套电机:Y112M-4，功率4Kw，转速n=1450 r/min. 69 SZ-2型真空泵外形尺寸（带底座）：（单位：mm）LL1L2L3L4B1100180959052719
25、0495B2B3B4H1H2H344539334347228282 基础尺寸： 基础长度=809+（150200）=809+200=1009，取1000 基础宽度=445+155=600 基础高=82+（150200）=82+200=282，取3009.2、计量设备的选择 在压水管上设超声波流量计，选取SP-1型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。在压水管上设压力表，型号为Y60Z，测量范围为0.01.0MPa。在吸水管上设真空表，型号为Z60Z，测量范围为0760mmHg。9.3、起重设备的选择选取单梁悬挂式起重机SDQ-2，起重量2t,跨度5.58.0m，起升高度3.0
26、10.0m。根据起重机的要求计算确定泵房净高度12m。9.4、排水设备设潜水排污泵2台，一用一备，设集水坑一个，容积为2.01.01.53.0m3选取50QW15-7-0.75型潜水排污泵，其参数为：；10、泵站平面布置根据水泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房净高度为12m，泵站长度为32m，泵站宽度为13.2m。 11、 参考文献11.1上海市政工程设计研究院士.给水排水设计手册（第一、三册）.第二版.中国建筑工业出版社，200311.2张景成，张立秋.水泵及水泵站.第三版.哈尔滨工业大学出版社，201011.3李亚峰.水泵及泵站设计计算.第一版.机械工业出版社，200911.4刘慧.给水排水管材实用手册.第一版.化学工业出版社，2005。