泵站课程设计说明书(共21页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上泵与泵站课程设计说明书土木工程学院给排121班指导老师：张朝升、荣宏伟、赵晴设计人：叶正荣一、设计原始资料1.泵站设计水量为（8.32）万M3/d。2.管网设计的部分成果：（1）根据用水曲线确定的二泵站工作制度，分（二或三）级工作。 第一级，每小时占全日用水量的（5.66）%；第二级，每小时占全日用水量的（3.67）%；（2）城市设计最不利点地面标高为（12.71）米，建筑层数（4）层。（3）管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为(12.85）米。（4）消防流量为（5031.86）M3/h。消防时的总水头损失为（18.56）米。（5）清水池所在地面标高为（8.94）米，清水池最低水位在地面以下（4）米。3.地下水位距地面约34米，冬天无冰冻情况。4.泵站为双电源。计算说明书内容包括：（1）根据设计水量及管网平差结果和泵站工作制度确定设计流量及设计扬程。（2）初选水泵和电机：根据水量、水压变化情况选泵；确定工作泵和备用泵型号及台数。至少选择两个方案进行比较后，确定出一套最优方案。（此时可假定泵站内水头损失为1-2米）。（3）泵房形式的选择。（4）机组基础的设计：根据所选水泵是否带有底座，确定基础平面尺寸及高度。（5） 水泵吸水管和压水管路的管材，计算水泵吸水管和压水管路的管径。（选用各种配件和阀件的型号、规格及安装尺寸并说明其特点；吸水井设计并确定其尺寸和水位）。（6） 布置机组和管道。（7） 泵房中各标高的确定（室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵轴标高、泵房建筑高度等。（8） 复核水泵和电机：计算吸水管及站内水管损失，求出总扬程，校核所选水泵。如不合适，则重选水泵及电机。重新确定泵站的各级供水量。（9）进行消防和转输校核。（10）计算和选择附属设备1）引水设备的选择和布置；2）计量设备；3）起重设备；4）排水泵及水锤消除器等。（11） 确定泵站平面尺寸，初步规划泵站总平面泵房的长度和宽度，总平面布置包括：配电室、机器间、值班室、修理间等。设计任务： 城市送水泵站技术设计工艺部分。图纸要求：泵站平面及剖面（机器间），应绘出主要设备，管路，配件及辅助设备的位置、尺寸、标高、列出主要设备表（用1#图纸，比例尺：1：50或1：100）。二、设计参数的确定本设计泵站采用二级供水，其供水量分别为：第一级：最高时二泵出水量，占全天供水量的5.66%，则流量为：第二级：占全天供水量的3.67%。则流量为：扬程计算按最高时选定控制点，则二泵扬程可以表示为：管网控制点处地面标高与清水池最低水位间高差控制点：12.71m；清水池最低水位标高4.94m；吸水井水面比清水池低0.2m；吸水井最低水位标高：4.74m控制点水压，房屋层数为4层输水管水头损失管网水头损失泵站内管路水头损失，粗估为2m；取安全水头2m因此，二泵站扬程为：三、水泵（机组）的选择1、初选水泵根据Q=1307.74L/s和H=42.35m，在泵的综合性能图上作出该点a。当Q=30L/s时 ,输水管和配水管网中水头损失很小，假定此时总水头损失之和为Q=1307.74L/s时水头损失的10%，所需泵的扬程为，在图上作出这点。两点连接成参考管道特性曲线，然后再作一条过a点与x轴平行的直线，选取与参考平行线相交的水泵并联,其泵型分别为8sh-13型、10sh-9A型、14sh-13型、20sh-9A型、24sh-13型。而考虑到其扬程为42.35m，则也可以过a点作x轴的平行线，与其相交的泵也可作参考之用，即有8sh-13A型、12sh-9B型、14sh-13A型。2、管路特性曲线所以，管路特性曲线：根据上述所得管路特性曲线方程，得出下表管路特性曲线计算表Q(m³/h)h(m)h(m)00.00 27.77 1000.01 27.78 2000.03 27.80 4000.11 27.88 6000.24 28.01 8000.42 28.19 10000.66 28.43 12000.95 28.72 14001.29 29.06 16001.68 29.45 18002.13 29.90 20002.63 30.40 22003.18 30.95 24003.79 31.56 26004.45 32.22 28005.16 32.93 30005.92 33.69 32006.74 34.51 34007.61 35.38 36008.53 36.30 38009.50 37.27 400010.53 38.30 420011.61 39.38 440012.74 40.51 460013.92 41.69 480015.16 42.93 3、泵方案比较根据一二级的流量、扬程，以及选泵的原则，参照ab线法，结合以上分析合适的水泵的特性曲线，经过多次比较分析，得出以下三个方案：方案一：总共选定二台型号为20sh-9A和二台型号14sh-13的水泵，其中一台20sh-9A型水泵作为备用。一级工作时，采用一台20sh-9A型和两台14sh-13型水泵并联工作；二级工作时，采用一台20sh-9A型和一台14sh-13水泵工作。其曲线如下方案二：总共选定两台型号为24sh-13和两台20sh-9A的水泵，各有一台作为备用泵。一级工作时，采用一台24sh-13型水泵和一台20sh-9A并联工作，二级工作时，采用一台24sh-13型水泵工作即可。其曲线如下选泵方案比较方案编号工作级数用水量（m³/h)运行泵及其台数泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）第一方案二台20sh-9A二台14sh-13第一级4707.86一台20Sh-9A两台14Sh-1343.7842.3598.67685第二级3053.43一台20Sh-9A一台14Sh-1345.7133.9174.27680第二方案二台24sh-13二台20sh-9A第一级4707.86一台24Sh-13一台20Sh-9A43.5742.351007380第二级3053.43一台24Sh-1346.1433.9173.584两方案进行比较分析得：方案一：优点：一级或二级工作时，工况点都在高效范围内，并联后的每台泵也都在高效范围内工作，都满足流量扬程数据，泵所供给的满足实际所需要的缺点：二级工作时，工况点虽然在高效段内，但效率相对较低方案二：优点：一级或二级工作时，工况点都在高效范围内，并联后的每台泵也都在高效范围内工作，都满足流量扬程数据，泵所供给的满足实际所需要的，二级工作时泵效率较高 缺点：二级工作时，工况点虽然在高效段内，但扬程利用率较低，能量损失较大。综合考虑，选择方案一。4、电动机的确定根据泵型号选用配套的电动机泵型号流量Q(m3/h)扬程H（m）转速n(r/min)泵轴功率N（kw）重量(kg)14sh-13972147650371470164180100020sh-9A 1407227042589703003602740泵型号配电动机效率（%）吸上高度Hs(m)功率（kw）电压(V)14sh-13230600079843.520sh-9A 380600072754泵型号电动机型号泵外型尺寸（mm）L1L2L4BB1B314sh-13Y355-41291713600118056060020sh-9A Y400-610739307801550750800泵型号电动机型号泵外型尺寸（mm）HH1H3H44-d14sh-13Y355-410056203203823420sh-9AY400-6168090042550041泵型号电动机型号功率N(W)转速n(r/min)电压（V）效率（%）重量（kg)14sh-13Y355-42501485600093.4202020sh-9A Y400-64009856000942960电动机型号安装尺寸（mm)ABCDEFGHKY355-4630900315100210289035528Y400-671010003351102102810040035四、泵房机械间布置1、泵站机组的布置（1）水泵基础的计算14Sh-13型水泵：1)基础长度；(L取3.0m)2)基础宽度；(B取1.4m)3)基础高度(H取1.3m)由此确定14sh-13型水泵占地。20sh-9A型水泵：1)基础长度；(L取3.4m)2)基础宽度；(B取1.5m)3)基础高度(H取1.9m)由此确定20sh-9A型水泵占地。 式中水泵重量（kg）；电机重量（kg）； 基础长度（m）； 基础宽度（m）； 基础密度（kg/m3）(混凝土密度2400 kg/m3)机组布置方案：根据吸水井最低水位标高H=8.94-4-0.2=4.74m，水泵房外地面标高H=8.94m和水泵允许吸上真空高度最小值为Hs=3.5m的条件，确定泵房为矩形半地下式；因为都是采用sh型泵，所以泵机组采用单排顺列式布置。单排横向顺列式布置优缺点优点缺点1） 跨度小2） 管配件简单3） 水力条件好4） 检修场较宽畅5） 进出水管顺直1） 泵房长度较大2） 操作管理路线较长3） 管配件拆装较麻烦2、吸水管路与压水管路设计（1）布置图式1）吸水管的布置：每个泵配一条吸水管。2）压水管的布置：每个泵配一条压水管。（2）管径计算1）吸水管：一级工况：14sh-13型单泵流量Q=1262m³/h=0.35m³/s；20sh-9A型单泵流量Q=2251m³/h=0.63m³/s二级工况：14Sh-13型单泵流量Q=1476m³/h=0.41 m³/s；20Sh-9A型单泵流量Q=2270m³/h=0.63m³/s这时水泵的流量为吸水管和压水管所通过的最大流量。14sh-13型号泵采用钢管，取直径DN=600mm，v=1.40m/s，1000i=4.01 20sh-9A型号泵采用钢管，取直径DN=700mm，v=1.64m/s，1000i=4.56按规范要求，D<250 mm时，v=1.01.2 m/s；D250 mm时，v=1.21.6 m/s。对吸水管的要求：吸水管路不允许漏气，否则可能会产生气蚀等现象,使水泵的工作发生故障。吸水管沿水流方向应有连续上升的坡度，以免形成气束。因此，吸水管采用钢管，法兰连接。2）压水管：按规范规定，D<250 mm时，v=1.52.0 m/s；D250 mm时，v=2.02.5 m/s。压水管在泵房内部也采用钢管材14sh-13型号泵采用钢管，取直径D=500mm，v=2.01m/s，1000i=10.5；20sh-9A型号泵采用钢管取直径D=600mm，v=2.16m/s，1000i=9.46；（3）管材及配件规格决定:吸水管和压水管均采用钢管。14sh-13型号泵的吸水管和压水管配件:名称喇叭口-10型暗杆楔式闸阀90度弯头偏心渐缩管水泵进口DN（mm）800600600600×500500数量22222外形尺寸L（mm）600500名称同心渐放管-10型电动暗杆楔式闸阀型微阻缓闭止回阀铸铁三通管DN（mm）400×500500500500×900数量2221外形尺寸L（mm）50054098090020sh-9A型号泵的吸水管和压水管配件:名称喇叭口-10型暗杆楔式闸阀90度弯头偏心渐缩管水泵进口DN（mm）800700700700×600670数量22222外形尺寸L（mm）660600名称同心渐放管-10型电动暗杆楔式闸阀型微阻缓闭止回阀铸铁三通管DN（mm）500×600600600600×900数量2221外形尺寸L（mm）6006001180900联系母管上设2个DN500的-10型电动暗杆楔式闸阀；出水管上设置DN900的-10型电动暗杆楔式闸阀（4）管道敷设地点根据吸水井最低水位标高H=8.94-4-0.2=4.74m，水泵允许吸上真空高度最小值为Hs=3.5m的条件，确定泵房为矩形半地下式；3、吸水管路水头损失的计算14sh-13型号泵吸水管流速=1.40m/s 泵进口流速2.01 m/s管件名局部阻力系数最大流量（m³/s）最大流速（m/s）800钢制喇叭口0.30.411.40.1600钢制90°弯头1.010.411.40.1600铸铁闸阀(按开启度考虑)0.060.411.40.1600×500偏心渐缩管0.180.412.010.206水泵进口10.412.010.206局部水头损失：20sh-9A型号泵吸水管流速=1.64m/s 泵进口流速2.16 m/s管件名局部阻力系数最大流量（m³/s）最大流速（m/s）800钢制喇叭口0.30.411.640.1700钢制90°弯头1.020.411.640.1700铸铁闸阀(按开启度考虑)0.060.411.640.1700×600偏心渐缩管0.180.412.160.238水泵进口10.412.160.238局部水头损失：4、水泵安装高度的计算先计算水泵安装高度：14sh-9A型：12sh-6B型：(安全起见取2.8m)式中i吸水管段水力坡度可查表。式中h水平吸水管水平段的损失，h水平=iL（L由泵房设计要求，得2.5m）上式计算的为各泵最大允许安装高度，在选定水泵的安装高度时可以比 小，而不能大，泵站中各泵计的安装高度时可以比小，而不能大，泵站中各泵计算的是不一样的，而泵站地面是一样高的。因而按最小的为最不利情况，以此为标准（该台泵泵轴标高起控制作用）来确定其余各泵和管道的安装高度。因此，选用14sh-13型泵的为标准（该台泵泵轴标高起控制作用）来确定其余各泵和管道的安装高度。5、吸水井的设计吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。此处用最大吸水管管径来计算，此时肯定能满足最小吸水管的要求。吸水井最低水位标高=清水池最低水位标高清水池至吸水井高差=4.94-0.2=4.74m；水泵吸水管进口喇叭口大头直径D（1.31.5）d=800mm；水泵吸水管进口喇叭口长度L（3.07.0）×（Dd）=4×（800-600）=800mm；喇叭口距吸水井井壁距离（0.751.0）D=1.0×800=800mm；喇叭口之间的距离（1.52.0）D2.0×800=1600mm；喇叭口距吸水井井底距离0.8D=0.8×800mm=640mm;喇叭口淹没水深h（0.51.0）m=1000mm；喇叭口悬空高度h（0.60.8）D=0.8×800mm=640mm;取0.7m所以，吸水井长度L=800+800+1600+800+1600+800+1600+800+800=9600mm；吸水井宽度B=800+800+800=24000;mm；吸水井高度H=1000+600+2800-200+300=4500mm(安全起见取6m)。五、泵站平面、高程布置及尺寸的决定1、泵站平面布置：本设计的泵房泵机组采用横向排列（1）泵房长度 1）左侧泵突出部分到墙壁的净距取2.5m。2）14sh-13型水泵基础长度=3.0m,20sh-9A型水泵基础长度=3.4m。3）泵基础之间的净距b相同，b=电机轴长+0.3,高压不少于2m,则取2.5m.4）右侧泵突出部分到墙壁的净距（考虑到要安装真空泵）取2.5m。泵房的总长度L=2.5+3.0+2.5+3.0+2.5+3.4+2.5+3.4+2.5=25.3m（取26m）则泵房的总长度L=取26m。（2）泵房宽度14sh-13型泵：1）进水管末端到墙壁的长度（考虑真空泵管线的影响）取0.5m。2）按进水测最大的闸阀长度（-10型暗杆楔式闸阀）=600mm。3）进水偏心渐缩管长度（取最大）=500mm。4）最大泵或泵基础的宽度=1400mm。5）出水同心渐放管最大长度=500mm。6） 型缓闭式止回阀最大长度=1180mm。7） -10型电动暗杆楔式闸阀=600mm8）出水管始端到墙壁的长度（考虑其他配件影响）取2.5m。泵房的总宽度B=0.5+0.6+0.5+1.4+0.5+1.18+0.6+2.5=7.78m（取9m）则泵房的总宽度B=取9m。2、 泵房高度计算（1）泵房内标高的推求：泵房为半地下式，在吸水井高水位时呈灌入式，低水位时为吸入式。14sh-13型水泵：水泵轴线到基础表面的高度：=620mm水泵轴线到吸入口中心线高度：=320mm水泵轴线到出口中心线高度：=382mm泵轴标高吸水井最低水位+2.84.74+2.8=7.54m泵壳顶标高=7.54-0.62+1.005=7.925m机组基础（泵下方的）顶标高=泵轴标高-泵轴到基础顶高=7.54-0.62=6.92m机组基础（电机下方的）顶标高=泵轴标高-电机轴到基础顶高=7.54-0.355=7.185 m泵基础低标高=泵基础顶标高-泵基础高度=6.92-1.3=5.62m偏心渐缩管小口中心轴标高=泵轴标高-=7.54-0.32=7.22m吸水管中心轴标高=偏心渐缩管小口中心轴标高-=7.22-0.05=7.17m压水管中心轴标高=泵轴标高-=7.54-0.32=7.22m20sh-9A型水泵:水泵轴线到基础表面的高度：=900mm水泵轴线到吸入口中心线高度：=425mm水泵轴线到出口中心线高度：=500mm泵轴标高吸水井最低水位+2.84.74+2.8=7.54m泵壳顶标高=7.54-0.90+1.680=8.32m机组基础（泵下方的）=泵轴标高-泵轴到基础顶高=7.54-0.90=6.64m机组基础（电机下方的）顶标高=泵轴标高-电机轴到基础顶高=7.54-0.400=7.14 m泵基础低标高=泵基础顶标高-泵基础高度=6.64-1.9=4.74m偏心渐缩管小口中心轴标高=泵轴标高-=7.54-0.425=7.115m吸水管中心轴标高=偏心渐缩管小口中心轴标高-=7.115-0.05=7.065m压水管中心轴标高=泵轴标高-=7.54-0.425=7.115m泵站室内地面标高=泵基础顶标高-地面上基础高=6.92-0.3=6.62m（2）泵房高度的确定地下部分二级泵站采用半地下式建筑，并且设平台，平台和地面平齐，清水池地面标高为8.94m，则平台的地面标高为8.94m，室内地面标高为6.62m所以地下部分高度为：=8.94-6.62=2.32m地上部分 =m+n+a+b+c+e+f+gm天花板厚度 ，取0.3mn天花板至吊车梁顶，一般不小于0.3m，取0.5ma行车梁高度，取0.63mb行车梁底到起重钩中心的高度0.93mc起重绳的垂直高度，水泵取0.85x，电动机取1.2x，x为起重部件的宽度，水泵宽度为1.50m，则起重绳的垂直高度为1.275me最大一台水泵或电动机的高度，取1.680mf重物底到车厢安全高度，取0.2mg车厢到室内地面高度，取1.46m =m+n+a+b+c+e+f+g =0.3+0.5+0.63+0.93+1.275+1.680+0.2+1.46=6.975m故泵房高度为：=2.32+6.975=9.295 取泵房实际高度为10m六、泵站内主要附属设备的选择1、引水设备为了充分利用水泵的吸上真空高度，减小泵房埋深，本设计采用水环式真空泵作为水泵的引水设备。（1）最大一台泵内部存气体积，吸入口面积： 吸入口至闸阀距离=水泵宽+渐放管长+止回阀长 =1.5+2×(0.6-0.5)+0.15+1.18 =3.98m 0.352×3.98=1.40m³（2）吸入管内空气量吸入管长7m，吸入管径为600mm， （3）排气量 式中 -安装地点的大气压(米水柱)，取10.33m -引水时间，对生活用水泵取5min,消防泵3min； -水泵安装高度，取2.8m -漏气系数，1.051.10，取1.10 （4）.最大真空值根据查真空泵产品规格，特征参数如下： 真空泵型号：SZ1J型 ：排气量最大真空值=152-304mmHg；配套电机：Y112M-4功率：N=4KW；设两台，一备一用。2、起重设备本设计中最大起重量为20sh-9A水泵所配用的Y400-6电机，重量为2960kg。选用LX型电动单梁悬挂桥式起重机，起重量为3吨。3、排水设备泵房较深，采用潜污泵排水。沿泵房内壁设排水沟，之后将水汇集到集水坑内，用泵抽回到吸水间去。 一般按取水泵房的排水量考虑，排水泵扬程在20米之内，故选用50QW18-15-1.5型潜污泵，其参数为：；。设两台，一用一备，4、通风设备泵房为半地下式，采用自然通风即可取得良好的换气效果，无须设置专用通风设备。 5、计量设备泵房内设仪表屏，共设置仪表有：DN600LD型电磁流量计2台（各出水管1台）；液位仪（每清水池1台）流量指示积算仪XSF-40A 2台PHG-7680型PH计，一用一备GTV-701型浊度计。6、水锤防止设备为防止停泵水锤事故，每台水泵出口设型缓闭式止回阀，安装在水泵与压水管上的阀门中间。7、消防设备手提式二氧化碳灭火器，型号：MT7，数量3台，放置于值班室。七、校核水泵、电机 1.吸水管路和压水管路水头损失计算取一条最不利线路，从吸水口到切换井中渐放管止为计算管路。14sh-9A型号泵:（1） 吸水管路水头损失的计算=2.8+4.5=7.3m吸水管流速=1.40 m/s 泵进口流速=2.01m/s水头损失表在上面吸水管和压水管的设计中已经列出。局部水头损失：吸水管路中水头损失为（2）压水管路水头损失的计算(以10米计)泵出口流速=2.51 m/s 压水管流速2.16 m/s管件名局部阻力系数最大流量（m³/s）最大流速（m/s）400×500同心渐放管0.120.323.141.024500铸铁闸阀0.060.322.010.265500型止回阀1.70.322.010.265500×900三通1.960.322.010.265压水管路水头损失为 故从水泵吸水口到切换井间的全部水头损失为：20sh-9A型号泵:（1）. 吸水管路水头损失的计算（吸水管路以8米计）吸水管流速=1.64 m/s 泵进口流速2.16m/s吸水管路中水头损失为（2）.压水管路水头损失的计算(以10米计)泵出口流速=8.11 m/s 压水管流速2.16 m/s管件名局部阻力系数最大流量（m³/s）最大流速（m/s）500×600同心渐放管0.110.493.111.024600铸铁闸阀0.060.492.160.265600型止回阀1.70.492.160.265600×900三通1.800.492.160.265压水管路水头损失为 故从水泵吸水口到切换井间的全部水头损失为：由上述计算结果，可知道： 14sh-13型水泵吸水管路和压水管路总水头损失为1.34m； 20sh-9A型水泵吸水管路和压水管路总水头损失为1.449m；取一条最不利线路，即20sh-9A型水泵的管路总水头损失，为泵站内水头损失。因此，水泵的实际扬程为：水泵一级工况流量下提供的扬程为43.78，大于水泵实际需要的杨程，初选的水泵机组符合要求。2、二级工况： 二级工况是14sh-13型泵和20sh-9A型泵各一台工作，在二级流量下，单泵运行在高效段，其效率为76%。3、基础校核： 14sh-13型水泵基础占地3.0m×1.4m×1.3m；20sh-9A型水泵基础占地3.4m×1.5m×1.9m，由此可知基础高度大于5070cm，满足要求。 12sh-6B型水泵基础低标高5.62, 14sh-9A型水泵基础低标高4.74,而地下水位标高=8.94-3=5.94，基础低标高到水位线的距离大于200mm，附合规范。 八、消防校核消防时，泵站供水量:其中 -一级工作时供水量 -消防用水 ；消防时二级泵站的扬程 地形高差 自由水压消防时总水头损失吸压水管总水头损失根据和，在水泵曲线上绘制消防时的工况点，该点在三台水泵并联特性曲线的下方，所以，一级工况时三台水泵并联工作就能满足消防时的水量和水压要求，说明所选水泵机组能够适应设计小区的消防灭火的要求。其曲线如下图： 九、参考书籍1、泵与泵站 姜乃昌 主编 中国建筑工业出版社20072、给水排水设计手册 第1册 第3册 第8册 第10册 第11册 第12册上海市政工程设计研究院主编2版 北京 中国建筑工业出版社20033、室外给水设计规范GB50013-2006上海市建设和交通委员会20064、泵站设计规范GBT50265-97中华人民共和国水利部1997专心-专注-专业