华北地区某城镇给水泵站设计要点.docx

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1、河北联合大学泵与泵站课程设计说明书设计题目：华北地区某城镇给水泵站设计专业：给水排水工程班级：姓名：学号：指导教师：建筑工程学院2013年 月 日华北地区某城镇给水泵站设计任务书一.任务书依据：根据华北某城市建委批准的文件， 提出某城镇给水泵站设计任 务书。二.设计资料：城镇给水泵站，经管网设计计算得出如下资料:市名 项目甲市乙市丙市Qmax （米 /时）125018002400Qmin（米 3/时）250360500Z1 （米）768.39395.58646.69Z2 （米）773.41392.54663.72H 自（mH2。）2525252 h 压（mH2O）126.89.6Z0,max（

2、米）769.89397.08648.19Z0,min（米）765.61392.78644.19Q max最大供水量（米3/时）。Q min 一最小供水量（米3/时）oZ1一泵站外地面标高（米）。Z2管网计算最不利点标高（米）。H自一最不利点要求的自由水头（mH2O）。2 h压一相应最大供水量时由泵站至最不利点输水管及管网的总水头损失（mH2O）Z0,max吸水池最高水位（米）。Z0,min 一吸水池最低水位（米）。采用无水塔供水系统。最大供水量至最小供水量之间的各供水量发生机率假定是均等的。泵站附近地形平坦。当地冰冻深度0.82米。最高水温24C。吸水井距泵站外墙中心线3米。经平面布置，泵站出

3、水管须在吸水井对面，输水管采用两条。距泵站最近的排水检查井底标高比泵站外地面低1.40米，排水管径400mm,检查井距泵站5米。水厂地质为亚粘土，地下水位低于地面 5米。变电所与泵站分建，泵站设计不考虑高压配电及变压器布置。一般故障及检修时应保证70%的供水量。三.设计要求：1 选泵根据设计资料要求拟定可能的水泵组合方案， 从技术、 经济、 操作管理各方面进行分析比较，最后确定选择的方案。2 确定泵站高程及形式对泵站高程及形式应有必要的说明论证。3 泵房平面布置泵房平面布置包括：泵房外部平面与泵房内部平面布置。外部平面布置包括： 泵房与吸水井， 两者之间的吸水管， 压水管由泵房引出的位置等；内

4、部平面布置包括：机组，吸水管，压水管，闸阀，管沟（需要时） ，排水设施，附属设备，电气、控制开关柜等位置，值班室。水工艺与工程专业主要完成泵房工艺设计， 但工艺图应对各有关专业做必要的考虑。4 附属设备的考虑和选择本设计只要求考虑必须的附属设备， 如引水设备， 起重设备等。 设计应表明这些设备的用途和所选型号。5 说明书说明书内容应表达设计者在设计过程中所考虑的主要问题及确定方案的依据； 主要数据来源及计算过程；重要的计算草图（计算用和绘图用） ；图纸不宜说明并易引起疑问的问题亦可在说明书中进行必要的解释。说明书前应编排目录。作为工程设计的基本训练， 要求撰文简练， 论述逻辑性强， 文字通顺，

5、 书写工整。6 图纸要求完成 A1 图纸一张，图中包括平面图、立剖面、横剖面各一图，主要设备材料表，施工说明等。对管道系统图（给水系统、排水系统、真空泵管道系统）不做要求。四、评分标准：1、优秀； 2、良；3、中；4、通过；5、不通过。目录1 .摘要 52 .设计流量的确定和设计扬程的估算 63 .初选水泵 74 .水泵方案的选择与确定 85 .水泵机组基础尺寸的确定 96 .吸水管道和压水管道的计算 107 .水泵安装高度的确定 128 .泵站内部的平面布置和精选水泵 149 .附属设备的选择 1510 .管材及敷设 161711 .参考文献摘要本设计为华北甲城市给水泵站的设计， 采用无水塔

6、供水系统。 最大供水量至最小供水量之间的各供水量发生机率假定是均等的。 泵站附近地形平坦， 水厂地质为亚粘土， 地下水位低于地面5 米。 变电所与泵站分建， 泵站设计不考虑高压配电及变压器布置。一般故障及检修时应保证70%的供水量。其基本设计思路为根据城市最大、 最小供水量和供水地形， 在满足最不利点供水要求的情况下， 分别计算最大、 最小流量所对应的扬程， 以此扬程范围和流量范围选取可能采用的型号的水泵， 在经过方案比较， 根据设计资料要求拟定可能的泵的组合形式（互为备用） ，水泵组合方案，从技术、经济、操作管理各方面进行分析比较，最后确定选择的方案。通过水利计算， 在不产生气蚀情况下， 确

7、定最大安装高度， 再根据泵及其基础的尺寸大小在满足设计规范的基础上， 确定高程布置和平面布置， 选择合适材料、设备。绘制立面图，剖面图及泵房平面图和材料列表。校核安装高度，兼顾泵房的排水、通风、运输、安装维修等。设计计算书(一)、水泵选择1、选泵基本数据参数(1)、设计流量：本设计选择甲市给水泵站，由资料可知设计最大供水流量Qmax=1250 m3h=347.22L/S，设计最小供水流量Qmin =250 m 3 h =69.44L/s(2)、设计扬程:由资料可知：z2 =773.41 m 乙=768.39 m h压=12 m H 自=25 m相应的最大扬程Hmax及最小扬程H min计算式如

8、下:Hmax = Hp + H内+AH ；其中 Hp = H自+ H压 +亿2-乙)式中：Hp一泵站出水压头；H内一泵站内部吸水管、压水管水头损失总和，一般在最大供水量时取23米，本设计选用2米； H 吸水池计算水位至泵站外地坪的高差，水位低于地面时为正值， 反之为负值。当吸水位有最高水位最低水位时，计算水位可取最低水位值。最小扬程是相应的最小供水量的扬程，比较简单的估算方法是按照最大供水量时的有关数据Qmax, H等推求出Hst及管网阻力系数S值之后按下式：H= Hst+SQ2 计算，式中，Hst一泵的静扬程，即泵吸水口的设计水面与水塔(或密闭水箱)最 高水位之间的测管高差。 h压=SQ2初

9、步设计泵站内部吸水管、压水管水头损失总和H内=2m,但是，选泵的最大扬程应在以上计算基础上再取安全水头 2nl在最大供水量时最大扬程计算如下：Hmax = Hp+H 内+AH max + 2Hp = H自+ H压 +(z2 -z1) =25+12+ (773.41768.39) =42.02 mHmax = H p + H 内 +&H max + 2 = 42.02 + 2 +(768.39-765.61 ) + 2 = 48.8 m最小扬程设计如下:Hmin =HsT+SQminHst = (Z2 -Zomin 计H自=(773.41-765.61) +25=32.8 m* 压SQS= Q2

10、 =广250； =99.53360022H min =HsT+SQmin +2+2=32.8+99.53X2 250 c cr ccI +2+2= 37.28 m(iL+2g2g=4.08-0.374- (0.00848*8+0.2921 ) = 3.346m12Sh-9B的吸水管路局部水头损失计算见下表管道直径/mm管件阻力系 数之最大流 量/(L/s)流速v/(m/s)2 v2g2芦v /J /m2g400喇叭口0.22321.80.1650.03390弯头0.91.80.1650.1485*3=0.4455闸阀0.07r 1.80.1650.0116400*300偏心渐缩 管0.182.

11、950.4440.0799E-0.57修正后的Hs=3.52m,吸水管长度可近似取L=8f则2(H ) =H -工 ss max shs =Hs - -(iL+2g22g)2g=3.52-0.444-(0.0112*8+0.57)=2.42m为了防止各泵发生气蚀，故选择泵的安装高度为 2.42m。吸水口标高为 Hi=(Hss)max + Zmin =2.42+765.61=768.03m泵轴标高 8Sh-13 768.03+0.16=768.19m12Sh-9B 768.03+0.265=768.295m2 .泵站内地坪标高由泵轴标高及水泵安装尺寸推算出水泵基础顶面标高和泵站内地坪标高。设计中

12、常取泵站内地坪为相对标高基准面0.000,并据此算出其它标高。对于地下式和半地下式泵房有时也取进入泵房室内的平台为相对标高基准面，设计人可以自由决定。泵站外地坪一般要低于泵站内平台或地坪 0.150.30米，以 防雨水灌入泵站。泵站内部地面应有0.0050.01的坡度，坡向集水沟，再集中到集中到集水坑 用排水泵或自流排入外部下水道。当室内设有管沟时，管沟可用来作为集水沟。由设计手册给水排水设计手册续册2125页查得8Sh-13 H2=0.45m,H1二0.35m,泵高 H=0.549m,泵座高=0.15m由泵轴标高及水泵安装尺寸可推算出：水泵基础顶面标高：768.19-0.45=767.74m

13、泵站内地坪标高：767.74-0.1=767.64m（顶面至少高出泵房地坪 100150 mm,取100 mm）室外地坪标高：768.39 m基础底面标高：767.74-0.948=766.792m室内平台高于外地坪 0.30 m,标高为：768.69m设计中常取泵站内地坪为相对标高基准面0.000,并据此算出其它标高。泵站内部地面应有0.0050.01的坡度，坡向集水沟，再集中到集中到集水坑 用排水泵或自流排入外部下水道。当室内设有管沟时，管沟可用来作为集水沟。基础高出管沟底以0.252米计，设计管沟深为1.1米。3 .泵房高度的确定泵房高度主要取决于有无起重设备，本设计需要配置起重设备。起

14、重设备按起重量选择，起重量常规按水泵机组或单泵、单机重量计算。由给水排水设计手册第11册查得：8Sh-13型泵重量:219kg其电机重量为 319 kg ,总重为538 kg12Sh-13型泵重量:809kg ,其电机重量为180 kg ,总重为989kg查教材P127页，起重设备应采用手动或电动单轨吊车，考虑安全选用SC型，起重量为2t,工字刚为32a型，起升高度为3-12 m的平动单轨吊车，如下 表所小：型号起重重量(t)起升高度(m)运行速度 (m/min)手拉力 (N)最小转 弯半径(m工字 钢型号SC23125.3147a32泵房间高度为：H1 =(a+b+c+d+e+f+g)- H

15、a-为单轨吊车梁高度，0.32 mb-为滑车高度，0.2305 mc-为起重的产钢丝绳绕得状态长度，0.5 md-起重绳的垂直长度，Y315MM 电机总宽X=0.508 m,则取d=1.2X=0.610me-最大的一台电机高度，e=0.865 mf-吊起物底部和最高一台机组顶部的距离(一般不小于0.5m) f=0.65mg-最高一台水泵和电动机顶至室内地坪的高度g=1.21g+f=1.86 0.75+1.1=1.85 mH 2 -为泵房间地下部分高度，H 2 =768.39-767.64=0.75 m故 H1= (0.32+0.2305+0.5+0.610+0.865+1.86 ) -0.75

16、=3.64 m采用垂直吸入管，淹没深度大于吸入管公称直径的1.5倍，此处取400mm 管径的1.6倍，为0.64m。喇叭口悬空高度0.60.8倍的吸入管公称直径，取 0.7,悬空高度为280mm.4 .各个设计标高(见剖面图)室内地坪标高为： 0.000水泵基础底标高为：-0.848m水泵基础顶标高为：0.100m泵轴标高为：0.550m室外地面标高为：0.750m吸水口标高为：0.39m压水口标高为：0.39 m吸水池最高水位标高：2.25m吸水池最低水位标高：-2.03m设管沟，沟底标高为：-1.10m集水坑底标高为：-2.10m吸水井顶的标高：2.75m泵房屋顶梁底面标高为：3.64m吊

17、钩最大高度标高为：2.94m(五).泵站内部平面布置和精选水泵1 .机器间长度因电机功率大于55KW查给水排水设计手册，选基础 间距为2.6m,基础与左，右墙壁间距均为 2m.,故得：机器间总长度=3X 2.154+1.7+2+3 X 2.6+2=19.962m为满足建筑模数取机器间总长度为 20.1m2 .机器间宽度进水侧泵基础与墙壁的净距取1.6m,出水侧泵基础与墙壁净距3m机器间宽度=1.6+1.02+3=5.62为满足建筑模数取机器间宽度为 6m3 .管路敷设 为便于与室外冻土层下管道平接，室内管道均设在管沟内，沟 顶加0.15m厚的钢筋混凝土盖板，与室内地坪齐平。4 .精选水泵吸水管

18、侧水头损失为8Sh-13 0.00848*8+0.2921=0.36m12Sh-9B 0.0112*8+0.57=0.66m压水侧管路的局部水头损失见下表局部阻力系数查给水排水设计手册第一册P668,8Sh-13压水侧管路的局部水头损失计算表5匕=0.06J =0.87t -3 =0.87-4 =4.5t = 50.08上= 60.87-7 =0.87芦_-8 =0.082工七匕2gv2.711.91.91.91.91.9r 1.91.9 12 v2g0.3740.1840.1840.1840.1840.1840.1840.1842一2g0.0220.160.160.8280.0150.160

19、.160.0151.52压水侧管路沿程损失为hf =6*0.0233=0.14因此，最不利管线总损失为、h=1.52+0.14=1.66m12Sh-9B压水侧管路的局部水头损失计算表5-1 =0.05b =0.894 =0.89-4 =3.005 =0.074=0.89=0.894 =0.0722gv2.952.332.332.332.332.332.332.33 12 v2g0.4440.2770.2770.2770.2770.2770.2770.2772VL- 2g0.020.250.250.830.020.250.250.021.89压水侧管路沿程损失为hf =6*0.0221=0.13

20、26因止匕，最不利管线总损失为、h=1.89+0.1326=2.02m8Sh-13水泵的实际扬程如下最彳氐水位时 Hmax= （773.41-765.61 ） +25+12+1.66+2=48.46最高水位时 Hmin= （773.41-769.89 ） +25+12+1.66+2=44.1812Sh-9B水泵的实际扬程如下最彳氐水位时 Hmax= （773.41-765.61 ） +25+12+2.02+2=48.82最高水位时 Hmin= （773.41-769.89 ） +25+12+2.02+2=44.54其中，8Sh-13扬程为35-48m, 12Sh-9B扬程为37-47.2 m,

21、可见初选水泵基 本均在高效段内，符合要求。5 .注：6 ）泵房大门口要求通畅，既能容纳较大设备（水泵或电机），又有操作余 地，其场地宽度一般用水管外壁和墙壁的净距值（等于最大的设备宽度加1m）表示，但不得小于两米。本设计采用汽车运送，取3米。2）出水侧水泵基础与墙壁的净距应按水管配件安装的要求确定。但考虑 到水泵的出水侧是管理操作的主要通道，净距不宜小于3m.3）进水侧水泵基础与墙壁的净距应根据管道配件的安装要求决定，但不 小于1 m。4）电机突出部分与配电设备的净距，应保证电机转子在修建时能拆卸，并 保持一定安装距离，其值要求为：电机轴长+0.5m。但是低压配电设备应1.5m; 高压配电设备

22、2.0m。5）水泵基础之间的净距与电机突出部分与配电设备的净距相同，如电机和 水泵突出基础，为突出部分的净距。6）为减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房外边。（六）附属设备选择1.起重设备 起重设备按起重量选择，起重量常规按水泵机组或单泵、单机 重量计算。设备中最大质量为泵重809Kg，考虑安全问题，查给水排水设计手册11册常用设备643页，选用SCffl,起重量为2t,工字钢为32a型，起重高 度为3-12的手动单轨吊车。2.通风 泵房内一般采用自然通风。为了改善自然通风条件，往往在泵房中 设高低窗，并且保证足够的开窗面积。（七）.管材及敷设（1）泵站内管道通常用钢管，主要是便于加工

23、、安装和维修；采用铸铁管的较 少。2） 当 采用钢管时，除水泵进口、闸阀、止回阀以及较复杂的节点采用法兰连接外，其它接口多用焊接。3） 为 了便于检修， 泵站内管道不允许直接埋在土中， 可敷设在地面或管沟中。4） 当 管道敷设在管沟时，管沟应有活动盖板。盖板可用钢板、铸铁、钢筋混凝土制作。管沟尺寸及沟底坡度规定参见教材（第四版）P150页。5） 管 径大于 500 毫米的管道可以直接设在地面上，这时应在管道上部架设跨管便桥爬梯。直径较小的压水管有时也可以架空装设，但管下皮距地面不应小于 1.80 米（考虑下部通行） 。架空管可悬吊安装或用立柱支架，沿墙安装时可在墙上做支架固定管道。6） 闸 阀、止回阀以及较大管道弯头、三通的下部应设承重支墩，或者采用其它方式支撑，以免冲量传至泵体。7） 管 道穿墙或水池壁时，应按标准图设置穿墙套管或防水套管。8） 管 道不准穿过水泵基础及房柱。（八）主要参考文献1 教材水泵及水泵站（第五版）；2给排水设计手册第1、 3、 11 册及续 2 册3室外给水设计规范；4给排水标准图集；5泵站设计规范；6水工业工程设计手册1、 2、 4 册