二级泵站设计计算说明书.doc

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1、.仲恺农业工程学院城市建设学院仲恺农业工程学院城市建设学院 泵泵 与与 泵泵 站站 课程设计计算说明书课程设计计算说明书专业班级给排水 151 班学号2015205241xx姓名xxx指导老师xxx设计时间2017.04.2429设计题目某水厂二级泵站扩初设计.1/24.2/24目录1 设计目的.12 设计资料.12.1 用水状态.12.2 气候情况.12.3 二泵站地质.12.4 设计任务.13 设计计算说明书.23.1 流量的确定、设计扬程的估算.23.1.1 各级供水量的确定.33.2 选水泵与电动机.33.2.1 选泵参考特性曲线(ab 线)的求算.33.2.2 方案比较.43.2.3

2、 所选水泵与电动机的各项参数.63.3 机组基本尺寸的确定.73.3.1 机组尺寸.73.3.2 计算机组基础尺寸.83.4 确定泵站类型与吸压水管布置.83.5 确定水泵吸压水管以与联络管直径，并计算流速.83.5.1 计算吸水管直径.83.5.2 计算压水管直径.93.5.3 计算联络管直径.9.3/243.6 布置机组与管道，确定泵房平面尺寸.103.6.1 吸水管路设计.103.6.2 压水管路设计要求.103.7 水泵机组布置.103.8 确定泵轴标高和机器间标高.113.8.1 计算 Hss.123.9 求工况点.133.9.1 描出所选水泵的特性曲线，并绘出并联曲线.133.9.

3、2 绘管路特性曲线.133.10 选择起重设备，确定泵房建筑高度.143.10.1 起重设备的选择.143.11 选择附属设备.153.11.1 引水设备.153.11.2 排水系统.163.11.3 考虑通风与采暖等.174 设计心得与体会 171设计目的：本课程设计是给排水专业教学计划的一个重要环节。通过本次课程设计，使学生巩固和加强对泵与泵站的基本理论和基本概念的理解，深化和扩展专业知识，培养学.4/24生查阅资料、运用工具书、理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，让学生受到一个工程师所必须的综合训练，初步学会工程设计的原则，方法和步骤，学会应用设计规、设计手册等技术资料和编写设计计算

4、说明书的能力，达到训练泵站设计与基础技能的目的。2设计资料：2.1用水状态：某城市最高日用水量 49800 m3/d 考虑，该市各小时用水量见表 1。经方案比较后决定二级泵站采用二级供水，即 05 点每小时供水量为最高日用水量的 2.60%，524 点每小时供水量为最高日用水量的 4.50%。2.2气候情况（1）夏季最高水温 20（2）最低水位-3.8m。2.3二泵站地质（1）二泵站（清水池附近）的地质情况：地面表层约3.000 米为粘土，3.000 米以下为页岩。（2）水厂地面标高 126m,夏季最高水温 20。（3）二泵站供水的最不利地面标高为 152m，要求直供水至建筑 4 层。（4）最

5、大供水时输配水管网的水头损失为 18m.(5)该城市不允许间断供水，应设泵用泵。2.4设计任务（1）根据设计的流量（二级供水量）和粗估扬程，初选水泵和电机（进行方案比较）（2）要求摘录水泵和电机性能参数与安装尺寸表格.5/24（3）计算水泵机组基础的尺寸（绘草图）（4）决定泵站类型（5）吸、压水管路的设计与计算，包括管径确定，闸阀布置与管道安装方式等，要求列出水力计算表（6）计算吸、压水管路水头损失（7）精选水泵和电机（8）确定泵轴标高（计算水泵的安装高度）和机器间地面标高（9）流量校核与备用泵的选择，校核最大用水时 Q2，最大转输时和消防时矛盾不突出，校核略。（10）选择起重设备，确定泵房建

6、设高度（绘制草图）（11）配置泵站的附属设施（真空泵、排水泵）（12）确定泵站平面尺寸（13）对土建和电气工程提出设计任务书3设计计算说明书3.1流量的确定、设计扬程的估算3.1.1各级供水量的确定(1)最高日用水量 49800m3/d(2)二泵站一级供水量 Q1=2.60%Qd（m3/h）Q1=1.022.06%49800=1320.7(m3/h)=366.9(L/s)(3)二泵站一级供水量 Q1=4.58%Qd（m3/h）Q2=1.024.58%49800=2285.9(m3/h)=634.97(L/S)-自用水系数（本次设计取 1.02）.6/243.1.2扬程估算H=(Hst+Hsev

7、)+h(管道)+h(泵站)+H（安全）Hst吸水井到控制点的地面高程之差（本次的设计为 29.8m）Hsev控制点的服务水头（本次设计直供四楼，即 Hsev=20m）h(管道)输水管道中的总水头损失（本次设计为 18m）h(泵站)泵站的局部和沿程损失之和（本次设计取 2m）H(安全)安全水头（本次设计取 2m）Hst=3.8+(152-126)=29.8mH=(29.8+20)+18+2+2=71.8m3.2选水泵与电动机3.2.1选泵参考特性曲线（ab 线）的求算(1)a 点：Qa=Q2=2285.9m3/h=634.97L/sHa=H=71.8m(2)b 点：Qb=30L/sHb=(Hst

8、+Hsev)+h+H(安全)Hb=(29.8+20)+2+2=53.8m所以 a,b 点的坐标分别为（634.97L/s,71.8m）,(30L/s,53.8m)3.2.2 方案比较方案一：选用两台 14Sh-9 并联；方案二：选用两台 350s75 泵并联。.7/24图 1选泵图.8/24图 214Sh-9 泵各曲线图图 3350s75 泵各曲线图表 1方案比较表方案编号用水变化围（L/s）运行泵与其台数泵扬程（m）所 需 扬 程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）方案一两台350s75410-634.97两台350s7585-78.565-71.876.5-91.577.5-88.1410一

9、台350s75656510081.1方案二两台14Sh-9400-634.97两台 14Sh-981.5-78.165-71.879.8-91.969-81.5400一台 14Sh-9656510076.5方案比较：（1）两个方案相比较，扬程利用率相差不大，泵的效率都很高，相对来说方案一比较.9/24高。（2）就运行维护方面，两个方案均使用同型号的水泵，方便了施工维护，同时也便于月泵轮换工作互为工，备泵。（3）就发展方面而言，两个方案均可更换切削叶轮或大叶轮，扩容条件都差不多。（4）就运行经费和造价而言，两个方案都差不太多。电力消耗相比的话，350s75 配套的电机功率为 355kw 比 14

10、sh-9 的 360kw 低。故方案一相对较省电。综上所述，方案一优于方案二，采用方案一的两台 350s75 并联。3.2.3所选泵与电动机的各项参数3.2.3.1水泵性能参数表 2水泵性能参数水泵型号流量Q（m3/h）扬程 H（m）转速n（r/min）轴功率KW电 机功 率kw效率汽蚀余量 m生产商350S75972801450271355785.8水泵生产12607530485144065319803.2.3.2电动机性能参数表 3电动机性能参数电机型号额定功率（kw）额定电压（v）重量（kg）.10/24Y400-39-4355600034203.3机组基本尺寸的确定3.3.1机组尺寸水

11、泵、电机的外形尺寸与安装尺寸，进口法兰与吐出锥管尺寸与其安装高度见表4 机组基本尺寸和图 4S 型泵外形与安装尺寸表 4泵机组尺寸型号泵外形尺寸LL1L2L3L4BB1B2B3B4HH1H2H3H4350S751261.57005805003601250600680600450101762050274356表 5电动机机组尺寸泵型号电动机电动机安装尺寸LL2350S75型号功率（kw）电压（v）L1HhABY400-39-435560001862400120071010003313.51007.11/24图 4S 型离心泵外形尺寸图 5电动机安装尺寸3.3.2计算机组基础尺寸本设计采用的是 3

12、50s75 水泵，是不带底座的.12/24（1）基础长度 L=地脚螺孔间距+400=L3+L2+B+400=500+1007+710+400=2617mm，取 2620mm（2）基础宽度 B=地脚螺孔间距+400=1000+400=1400mm，取 1400mm（3）基础高度 H=3.0W/LBW-机组总重量-混泥土密度（本次设计为 2400kg/m3）即 H=3.0（4550+3420）/（24002.621.4）=2.716m3.4确定泵站类型与吸压水管布置水泵工作时需提供的最大流量为410 L/S，查 350s75 泵可得 Hs=3.5 m，又查表得水温为 20时，水的饱和蒸气压 hva

13、=0.24m;海拔高度为 126 m，大气压 ha=10.174m对允许吸上真空高度进行修正，有 HS=HS-(10.33-ha)-(hva-0.24)=3.344m泵站附近的地质情况，地面表层约 3 米为黏土，3 米以下为页岩，为了做到高水位自灌，低水位吸水，保证水泵启动稳定。设计为半地下式泵站。3.5确定水泵吸压水管以与联络管直径，并计算流速3.5.1计算吸水管直径Q 为每台泵可能承受的最大流量，即 Q=1476m3/h根据吸水管 DN250mm，V=1.01.2m/sDN250mm，v=1.2-1.6m/s假设吸水管 D250mm，取 V=1.2 m/s.13/24根据（1）式算得 D=

14、660 mm,调整 D为标准管径 600 mm，根据（2）式求得v=1.451 m/s1.2 m/s1.451 m/s1.6 m/s，管径 600mm 符合要求，所以吸水管采用 DN600 钢管3.5.2计算压水管直径根据压水管 DN250mm，V=1.52.0m/sDN250mm，v=2.0-2.5m/s假设压水管 D250mm，取 V=2.0m/s根据（1）式算得 D=511 mm,调整 D为标准管径 500mm，根据（2）式求得 v=2.089m/s2.0 m/s2.089 m/s2.5m/s，管径 600mm 符合要求，所以压水管采用 DN500 钢管.3.5.3计算联络管直径联络管的

15、流量为最大流量的 70%，即 70%Qa=70%2285.9m3/h=1600.13m3/h假设联络管 D250mm，取 V=2.0m/s根据（1）式算得 D=532mm,调整 D为标准管径 500 mm，根据（2）式求得 v=2.265m/s2.0 m/s2.265 m/s2.5 m/s，管径 600mm 符合要求，所以联络管采用 DN600 钢管.14/24表 6吸压水管以与联络管有关参数泵型管道最大流量m3/h估计流速V（m/s）计算管径D=(mm)选用管径D(mm)实际流速V（m/s）350s75吸水管14761.26606001.451压水管14762.05115002.089联络管

16、16002.05325002.2653.6布置机组与管道，确定泵房平面尺寸3.6.1吸水管路设计图 6清水池中的吸水管设计根据吸水管路不漏气，不积气，不吸气要求，应使吸水管上升坡度 i 大于 0.005，取 0.008，吸水管进口在最低水位的淹没深度 h 应不小于 0.5-1.0m，取 800mm。而且为了防止水泵吸入井底沉渣，应满足以下要求：（1）D 为吸水管喇叭口扩大部分直径，应等于吸水管直径的 1.3-1.5 倍，6001.3-6001.5，取 800mm，进口高于井底不小于 0.8D，即 650mm（2）吸水口喇叭口边缘距离井壁不小于（0.75-1.0）D，即 600-800mm，取

17、800mm.15/24（3）吸水喇叭口之前的距离不小于（1.5-2.0）D，即 1200-1600mm，取 1600mm3.6.2压水管路设计要求（1）泵站的；压水管路要求坚固而不漏水，通常采用钢管，并尽量采用焊接接口，但为便于拆装与检修，在适当地点可设法兰接口。（2）为了安装上方便和避免管路上的应力传至水泵，一般应在吸水管路和压水管路上设置伸缩或柔性的橡胶接头，为了承受管路中压力所造成的推力，在一定的部位上（各弯头处）应设置专门的支墩或拉杆。（3）在不允许水倒流的给水系统中，应在水泵亚水管上设置止回阀（4）在吸水管与泵和压水管的连接上由于管径不一样，所以要用变径管来连接3.7水泵机组布置根据

18、本设计二泵站一、二级供水的流量，所需扬程选定了 S 型水泵，所以水泵排列方式采用横向排列，泵房有 2 台工作泵，一台备用泵，一台远期规划预留泵基础，其布置见图 7图 7泵房布置图（1）A=最大设备宽+1m=1.250+1=2.250m2m,所以取 2300mm.16/24（2）B（压水管长度，不包含吐出锥管，吐出锥管法兰 Dg2=350mm）=670+350+350+255+350+1000+300=3275mm3m，符合要求（3）C=电动机轴长+500mm=1862+500mm=2362mm，取 2370mm（4）由于电机和泵凸出基础，所以 E=C+凸出部分的长度=C+L-基础长度=2370

19、+3313.5-2910=2773.5，取 2780mm（5）D=300+390+650=1340mm1m（6）H 为配电房的宽度等于 3000mm，G 为走道宽度 1200mm，F=300+500=800mm（7）泵房总长度 L=3000+2370+29104+27803+2300=27600mm（8）泵房的宽度 B=1340+1250+3275=5865mm为了符合建筑模数的规定，将D=1340 取 1375，即泵房总宽为 1375+2150+3275=5900mm3.8确定泵轴标高和机器间标高3.8.1计算 Hss、3.8.1.1计算局部水头损失v2/2g,见下表表 7局部水头损失序号管

20、件名称局部阻力系数计算流量 Q（m/h）最大流速V（m/s）V/2g局部水头损失（m）1喇叭口2.0014761.450.1070.214290钢制弯头1.0114761.450.1070.10813吸水管闸阀0.0614761.450.1070.00644偏心渐缩管0.2014764.260.9260.18525同心渐放管0.3214768.363.5631.1402.17/246止回阀1.814762.090.2230.40147启动闸阀0.0614762.090.2230.01348橡胶伸缩街头0.2114762.090.2230.04689维修闸阀0.0614762.090.2230.

21、013410等径三通管1.51600.132.260.2610.391511维修闸阀0.061600.132.260.2610.015712维修闸阀0.061600.132.260.2610.015713等径三通管1.51600.132.260.2610.391514维修闸阀0.061600.132.260.2610.015715维修闸阀0.061600.132.260.2610.015716等径四通管31600.132.260.2610.783附 联络管水头损失计算由表 6 可得，联络管采用 DN500 钢管，流速为 V=2.265m/s,查给排水手册 1 可得水力系数 i=13.2由图 7

22、 可求得，联通管的长度 L=(基础长度+E)2=（2910+27802mm=11.38m联通管的水头损失=13.211.38+0.01574+0.39152+0.783=1.779m3.8.1.2对允许吸上真空高度的修正（参见教材 P79-84）水泵工作时需提供的最大流量为410 L/S，查 350s75 泵可得 Hs=3.5 m，又查表得水温为 24时，水的饱和蒸气压 hva=0.24m;海拔高度为 126 m，大气压 ha=10.174m对允许吸上真空高度进行修正，有 Hs=Hs-(10.33-ha)-(hva-0.24)=3.344m 由于水.18/24池的最低水位为-3.8 米，地面

23、3 米以下为页岩，取基础露出泵房地面 0.28m，泵的轴线高度为 0.62m，所以假设安装高度 Hss=2.5m最高水温为 20时，查 P79 表 2-7 得水的饱和蒸汽压 hva=0.24m；海拔高度为 126m,大气压 ha=10.174m由表 6，知吸水管管径为 DN600 钢管，流速 1.451m/s,查给排水手册可得水力系数i=4.31Hv=Hss+i(Hss+Ls)+v2/2g+v12/2g=2.5+4.31（2.5+6.08）+0.214+0.1081+0.0064+0.1852+0.107=3.158m Hs3.344m其中 Ls=1200+3000+300+240+1340m

24、m=6080mm所以取 Hss=2.5m3.9求工况点3.9.1描出所选水泵的特性曲线，并绘出并联曲线见图 83.9.2绘管路特性曲线3.9.2.1吸水管路水头损失 h（吸）=i(Hss+Ls)+v2/2g 4.31 （2.5+6.08）+0.214+0.1081+0.0064+0.1852=0.5507m3.9.2.2压水管路水头损失Ld=620+350+350+255+350+1000mm=2.925mh（压）=i Ld+v2/2g=11.22.925+1.1402+0.4014+0.0134+0.0468+0.0134+1.779m=3.4279m.19/243.9.2.3泵房吸压水管水

25、头损失h=（吸）+（压）0.5507m+3.4279m=3.9777m3.9.2.4求管路特性曲线S=(3.9777+18)/634.972=5.4510-5H=Hst+SQ2=49.8+5.4510-5Q2由下图可以看出，350S75 泵特性曲线和管道特性曲线相交得到的工况点，显然单泵工作时工况点在高效段上，效率将近 80%（查阅资料得，离心泵效率达到 75%-80%即为高效泵，且达国家 A 级标准）符合设计要求。图 8泵的各种曲线3.10选择起重设备，确定泵房建筑高度3.10.1起重设备的选择因为 350s75 的水泵总重量为 4.45t，而选出型号为 CD15-9D 型的电动葫芦，其葫芦

26、的重量为 0.470t，所以三者（水泵与其电机，电动葫芦）的重量为 4.45+0.470=4.92t.20/24由这个重量选出型号为 LX 型电动单梁悬挂式起重机，跨度为 6.5m，起重量为 5t，起重机的电动机型号为 ZDY12-43.10.2确定泵房高度图 9泵房高度图由 泵 房 剖 面 图可 推 算，H2=3000mm，根据 实 际 情况，可 知 h=2500mm，又g=300+1200=1500mm则，可求得f=2500+2500-1500=3500mm，在给排水手册11常用设备中，可查c2=1185，a2=904，n=204起重绳的长度 d=1.2X对于电动机 d1=7101.2=8

27、52mm对于水泵 d2=1261.50.85=1073d2d1 取 d=d2=1080mm泵房高度H=n+a2+c2+d+e+500+f+g=204+904+1185+1080+1200+500+3500+1500=10.08m.21/243.10.3起重机的重量校核最大起重设备重量=泵重量+电动机重量+W（电动葫芦）=4.45+0.470=4.92t5.0t(符合要求)3.11选择附属设备3.11.1引水设备真空泵的排气量 QV=K漏气系数，一般取 1.051.10，本次设计取用 1.10Wp一台泵泵壳的容积，本次设计 Wp=3.14（0.35/2）（1.25+0.65+0.35+0.35）

28、=0.25 mWs吸水池最低水位到泵吸口的空气容积，查表得 WS=0.282（6.08+2.5）=2.42Ha大气压水柱高度，为 10.33mHss安装高度即 2.5mT泵的引水时间，本次设计取 5 分钟Qv=1.1（0.25+2.42）10.33/0.083（10.33-2.5）=46.685m/h=12.968L/s=0.778m3/min最大真空值 Hv=（2.5+0.397）760/10.33=213.14mmHg=28.4Kpa所以选择 SKA-2060 的真空泵。表 8真空泵信息表型号最大抽气量(m3/min)极限真空(MPa)电机功率(kW)转速(r/min)工作液流量(L/mi

29、n)噪音(dB)重量(kg)进出口口径SKA-20600.86-0.0971.45288026541G1.22/24排水系统（1）泵房是建成半地下式的，为了不使泵房积水，应在泵房设置排水沟，排水沟就设置在墙边，而且地面坡度向排水沟，使水能自流经排水沟到集水坑，再用排水泵抽走。（2）排水量 Q 按 20m3/h 算，代入可得计算管径 D=76mm，取标准管径 DN75mm 铸铁管，代入后可得实际流速V=1.26m/s，可查得水力系数 i=49.8水泵扬程 H=Hst+h+2=Hst+1.3iL+2停泵水位标高=-2.2-0.28-0.1-0.62=-3.2m集水坑底标高=-2.2-0.28-0.

30、1-0.62-0.2=-3.4m压水管出口标高=-0.70m，检查井要求距离建筑外墙不小于 1m，取 2m 计算则静扬程 HST=-0.70-（-3.2）=2.5m其中 L=竖管长+水平管长，竖管=-0.70-（-3.4）=2.70m，水平管=1.3+2=2.3mL=2.70+2.30=5m泵扬程 H=HST+1.3iL+2=2.5+1.349.85+2=2.823m根据流量、扬程要求，选择两台型号为 50QW20-15-1.5 潜水排污泵，一用一备。表 950QW20-15-1.5 潜水泵性能参数.23/24型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kW)效率(%)口径(mm)扬程围(m)50QW20-15-1.5201528401.555506-15图 10 集水坑尺寸图3.11.3考虑通风与采暖本次设计的泵站是半地下式的，但是凹下地面 2.20m,所以决定采用机械通风的方法，每隔一段距离设计通风窗并设立对应的风机。4设计心得与体会