《水泵與泵站》課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)依據(jù)2</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)2</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)主要內(nèi)容2</p><p>　　2水泵機(jī)組的選擇2</p><p>　　2.1泵站設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

2、2</p><p>　　2.2 選擇水泵3</p><p>　　2.2.1選擇原則3</p><p>　　2.2.2選泵計(jì)算4</p><p>　　2.3 確定電機(jī)7</p><p>　　3 水泵機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)7</p><p><b>　　3.1基礎(chǔ)長(zhǎng)度7</b>

3、;</p><p><b>　　3.2基礎(chǔ)寬度7</b></p><p><b>　　3.3基礎(chǔ)高度7</b></p><p>　　4吸水管路和壓水管路的設(shè)計(jì)計(jì)算8</p><p>　　5吸水井的設(shè)計(jì)計(jì)算8</p><p>　　6 各工藝標(biāo)高的設(shè)計(jì)計(jì)算9</p

4、><p>　　7 復(fù)核水泵機(jī)組10</p><p><b>　　8消防校核10</b></p><p>　　9 泵房形式的選擇及機(jī)械間布置11</p><p>　　10 泵站的輔助設(shè)施計(jì)算12</p><p>　　10.1引水設(shè)備12</p><p>　　10.2計(jì)量

5、設(shè)備12</p><p>　　10.3起重設(shè)備13</p><p>　　10.4排水設(shè)備13</p><p>　　11 泵站平面布置13</p><p><b>　　致謝辭14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><

6、;p><b>　　1設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　G市送水泵站日最大設(shè)計(jì)水量qvd=5.7×104m3/d，泵站分二級(jí)工作。泵站第一級(jí)工作從3時(shí)到23時(shí)，每小時(shí)水量占全天用水量的4.90%；第二級(jí)工作從2

7、3時(shí)到次日3時(shí)，每小時(shí)水量占全天用水量的2.8%。</p><p>　　該市最不利點(diǎn)建筑層數(shù)6層，自由水壓為28m，輸水管和給水管網(wǎng)總水頭損失為9.32m，泵站地面標(biāo)高為650m,泵站地面至設(shè)計(jì)最不利點(diǎn)地面高差為15.60m，吸水井最低水位在地面以下4.0m。</p><p>　　消防水量qvx=160m3/h，消防時(shí)，輸水管和給水管網(wǎng)總水頭損失為20m。</p><p

8、><b>　　1.2設(shè)計(jì)主要內(nèi)容</b></p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，主要進(jìn)行如下設(shè)計(jì)內(nèi)容：</p><p>　　1．水泵機(jī)組的選擇；2、水泵機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；3、吸水、壓水管路設(shè)計(jì)計(jì)算4、吸水井設(shè)計(jì)計(jì)算；5、各工藝標(biāo)高的設(shè)計(jì)計(jì)算；6、復(fù)核水泵機(jī)組；7、消防校核；8、泵房型式的選擇及機(jī)械間布置；9、泵站的輔助設(shè)施計(jì)算與選型；10、泵站平面布置；11、

9、泵站立面標(biāo)高計(jì)算確定；12、繪制泵站平面圖和縱橫剖面圖（縱剖面圖為選做內(nèi)容）。</p><p><b>　　2水泵機(jī)組的選擇</b></p><p>　　2.1泵站設(shè)計(jì)參數(shù)的確定</p><p>　　泵站一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量</p><p>　　QI / () = = </p><p>　　

10、泵站二級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量</p><p>　　QII / () = = </p><p>　　水泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程與用戶的位置和高度，管路布置及給水系統(tǒng)的工作方式等有關(guān)。泵站的一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)揚(yáng)程</p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　————水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程;</p><

11、;p>　　————地形高度差；；</p><p><b>　　————自由水壓；</b></p><p>　　——— 總水頭損失；</p><p>　　——泵站內(nèi)水頭損失（初估計(jì)為1.5）；</p><p>　　———為保證水泵長(zhǎng)期良好工作狀態(tài)而取得安全水頭（m）；一般采用1～2m</p><p

12、><b>　　2.2 選擇水泵</b></p><p><b>　　2.2.1選擇原則</b></p><p>　?、偈紫纫獫M足最高供水工況的流量和揚(yáng)程要求，并使所選水泵特性曲線的高效率范圍盡量平緩，對(duì)特殊工況，必要時(shí)另設(shè)專用水泵來滿足其要求；</p><p>　　②盡可能選用同型號(hào)水泵；或揚(yáng)程相近、流量大小搭配的泵

13、；</p><p>　?、蹜?yīng)考慮近遠(yuǎn)期結(jié)合，一般考慮遠(yuǎn)期增加水泵臺(tái)數(shù)或換裝大泵；</p><p>　　④一般盡量減少水泵臺(tái)數(shù)，選用效率較高的大泵，但亦要考慮運(yùn)行調(diào)度方便，適當(dāng)配置小泵，通常取水泵房至少需設(shè)2臺(tái)，送水泵房至少2—3臺(tái)（不包括備用泵）；</p><p>　　⑤泵應(yīng)在高效率段運(yùn)用（特別對(duì)經(jīng)常運(yùn)行工況）；</p><p>　　⑥盡可能

14、選用允許吸上真空度值大或必需氣蝕余量值小的泵，以提高水泵安裝高度，減少泵房埋深，降低造價(jià)；</p><p>　?、咚眠x擇必需考慮節(jié)約能源，除了選用高效率泵外，還可考慮運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)； </p><p>　?、喔邼岫人吹娜∷梅繎?yīng)選用低轉(zhuǎn)速，耐磨的水泵，有條件可在水泵內(nèi)殼留道，葉輪表面涂耐磨涂料。</p><p><b>　　2.2.2選泵計(jì)算</

15、b></p><p>　　可用管路特性曲線和型譜圖曲線進(jìn)行選泵。管路特性曲線和水泵性能曲線交點(diǎn)為水泵工況點(diǎn)。</p><p>　　求管路特性曲線就是求管路特性曲線方程中的參數(shù)和。因?yàn)?lt;/p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　因此 </b></p>

16、<p>　　根據(jù)上述公式列表，并根據(jù)表在（）坐標(biāo)系中作出管路特性曲線（）見圖，參照管路特性曲線和水泵型譜圖，或者根據(jù)水泵樣本選擇水泵。</p><p>　　表2-1 管路特性曲線（）關(guān)系表</p><p>　　經(jīng)反復(fù)比較初步選定兩個(gè)方案：</p><p>　　方案一：3臺(tái)300-S90A 工作水泵，其工況點(diǎn)如圖2-1所示：</p>&l

17、t;p>　　方案二：4臺(tái)300-S58工作水泵，其工況點(diǎn)如圖2-2所示：</p><p>　　選泵時(shí)，首先要考慮水泵的類型如S型，SH型，IS型，JQ型，ZL型等，然后再從選定的類型中選定水泵的型號(hào)，如300-S58型號(hào)。</p><p>　　對(duì)上述兩個(gè)方案進(jìn)行比較，主要在水泵的臺(tái)數(shù)，效率及揚(yáng)程浪費(fèi)幾個(gè)方面進(jìn)行比較，比較結(jié)果見表2-1方案比較表（表中最小工作流量以1800計(jì)）：<

18、;/p><p><b>　　表2-1方案比較表</b></p><p>　　從表2-1中可以看出方案二的揚(yáng)程利用高于方案一，水泵效率方案二也優(yōu)于方案以。</p><p>　　300-S90A 需要電機(jī)的功率為280KW，三臺(tái)泵同時(shí)工作時(shí)總功率為840KW；350-S58需要電機(jī)的功率為185KW，四臺(tái)泵同時(shí)工作時(shí)為740KW；設(shè)計(jì)計(jì)算證明方案2優(yōu)于

19、方案1，不但減少了成本，而且還降低了運(yùn)行費(fèi)用。因此，選定工作泵為4臺(tái)300-S58型水泵。其性能參數(shù)如下：</p><p>　　Q = 576～972；H = 50～65m；η = 75～84%；n = 1450r/min；N = 185KW ；質(zhì)量W = 809kg。</p><p>　　4臺(tái)300-S58型水泵并聯(lián)工作時(shí)，其工況點(diǎn)在L點(diǎn)，L點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量和揚(yáng)程為2965和60m，滿足泵站

20、一級(jí)工作時(shí)的要求。</p><p>　　3臺(tái)300-S58型泵站并聯(lián)工作時(shí)，其工況點(diǎn)在M點(diǎn)，M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量和揚(yáng)程為2455和56.53m，稍微大一點(diǎn)，但滿足泵站二級(jí)工作時(shí)的要求。</p><p>　　再選一臺(tái)同型號(hào)的350-S75A型水泵作為備用，泵站共設(shè)有5臺(tái)300-S58型水泵，4用1備。</p><p><b>　　2.3 確定電機(jī)</b>

21、;</p><p>　　選型原則：當(dāng)單機(jī)容量N≤75kw時(shí)，一般選擇鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)單機(jī)容量75kw<N≤150kw時(shí)，一般選擇繞線式異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)單機(jī)容量N>150kw時(shí)，一般選擇雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　根據(jù)水泵樣本提供的配套可選電機(jī)，選定電機(jī)，其參數(shù)如下：</p><p>　　額定電壓 V=380V； N= 185

22、KW； n = 1450 r/min; W =1675kg。</p><p>　　3 水泵機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)選不帶地座的300-S58型雙吸離心泵，所以基礎(chǔ)為混泥土塊，其基本計(jì)算如下：</p><p><b>　　3.1基礎(chǔ)長(zhǎng)度</b></p><p>　　L/mm = 地腳螺釘間距 + （400

23、～500）</p><p><b>　　= </b></p><p>　　= 450 + 824 + 560 + 450</p><p><b>　　= 2284mm</b></p><p><b>　　3.2基礎(chǔ)寬度</b></p><p>　　B/m

24、m = 地面螺釘間距 + （400 + 500）</p><p>　　= 610 + 480 = 1090mm</p><p><b>　　3.3基礎(chǔ)高度</b></p><p>　　H/mm = ﹛(2.5～4.0)×()﹜/(L×B×ρ)</p><p>　　式中：_______水泵的質(zhì)

25、量（kg）</p><p>　　________電機(jī)的質(zhì)量（kg）</p><p>　　L ___________基礎(chǔ)長(zhǎng)度（m）</p><p>　　B __________ 基礎(chǔ)的寬度（m）</p><p>　　ρ__________基礎(chǔ)的密度（kg/），混泥土的密度為2400kg/</p><p>　　H/m =

26、3.2 × (809 +1675)/(2.284 × 1.090 ×2400) = 1.33</p><p><b>　　設(shè)計(jì)取1.4m；</b></p><p>　　水泵機(jī)組混凝土塊式基礎(chǔ)尺寸（m）為L(zhǎng)×B×H=2.284×1.09×1.4。</p><p>　　4吸水管路

27、和壓水管路的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　由圖2知1臺(tái)300-S58型水泵的最大工作量為972（270L/s），以吸水管路和壓水管路所通過的最大流量，初步選定吸水管管徑DN =450mm，壓水管管徑DN =300mm，</p><p>　　當(dāng)吸水管DN =450 mm 時(shí)，流速 1.376 m/s，（一般在1.2～1.6范圍內(nèi)）</p><p>　　當(dāng)壓水管DN =

28、400 mm 時(shí)，流速 2.14 m/s，（一般在2.0～2.5范圍內(nèi)）</p><p>　　因此，上述管路選擇合適。</p><p><b>　　5吸水井的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進(jìn)口喇叭口的要求。</p><p>　　吸水井最低水位/m = 泵站所在位置地面標(biāo)高 - 清水池

29、有效水深 - 清水池至吸水井管路水頭損失 = 650 – 3.80 – 0.20 = 646.0</p><p>　　吸水井最高水位/m = 清水池最高水位 = 泵站所在位置地面標(biāo)高 = 650</p><p>　　水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑DN/mm ≥(1.3～1.5)d = 1.4×450 </p><p><b>　　= 630<

30、/b></p><p>　　水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長(zhǎng)度L/mm≥(3.7～7.0)D ×(D-d) = </p><p>　　= 4.0×(630-450) = 180</p><p>　　喇叭口距吸水井井壁距離/mm≥(0.75～1.0)×630 = 1.0 × 630 = 630</p><p&g

31、t;　　喇叭口之間距離/mm≥(1.5～2.0)×630 = 2.0 × 630 = 1260</p><p>　　喇叭口距吸水井井底距離/mm≥0.8×630 = 504</p><p>　　喇叭口淹沒水深h/m≥(0.5～1.0) = 1.2</p><p><b>　　所以:</b></p>

32、<p>　　吸水井長(zhǎng)度 = 水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑DN ×5 ＋喇叭口之間距離×4＋喇叭口距吸水井井壁距離×2 = 630×5+1260×4＋630×2=9540mm（注：最后還要參考水泵機(jī)組之間距離調(diào)整確定）；</p><p>　　吸水井寬度 =水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑DN＋喇叭口距吸水井井壁距離×2=630＋630

33、15;2=1890mm；</p><p>　　吸水井高度 = 504+1200+4000+300 = 6004mm</p><p>　　6 各工藝標(biāo)高的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　泵軸安裝高度Hss = Hs - </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Hss____

34、____泵軸安裝高度（m）</p><p>　　Hs_________水泵吸上高度（m）</p><p>　　g _________水泵的重力加速度()</p><p>　　______水泵吸水管路水頭損失</p><p>　　查得水泵吸水管路阻力系數(shù) = 0.01（喇叭口局部阻力系數(shù)）， = 0.06（90彎頭局部阻力系數(shù)），= 0.01（

35、閥門局部阻力系數(shù)）， = 0.18（偏心減縮管局部阻力系數(shù)）。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算并考慮長(zhǎng)期運(yùn)行后水泵性能下降和管道阻力增加等，取 = 1.00m，則</p><p>　　300S58泵軸安裝高度</p><p>　　/m = 4.6 - /(2 × 9.81) - 1 = 3.50m</p><p>　　泵軸標(biāo)高/m =

36、 吸水井最低水位 + Hss =646.0 + 3.50 = 649.5</p><p>　　基礎(chǔ)頂面標(biāo)高/ = 泵軸標(biāo)高 – 泵軸至基礎(chǔ)頂面高度H1 = </p><p>　　= 649.5 - 0.51 = 648.99</p><p>　　泵房地面標(biāo)高/ = 基礎(chǔ)頂面標(biāo)高 – 0.20 = 648.99 – 0.20 = 648.79 </p>

37、<p><b>　　7 復(fù)核水泵機(jī)組</b></p><p>　　根據(jù)已經(jīng)確定的機(jī)組布置和管路情況重新計(jì)算泵房?jī)?nèi)的管路損失，復(fù)核所需要揚(yáng)程，然后校核水泵機(jī)組。</p><p><b>　　泵房?jī)?nèi)管路水頭損失</b></p><p>　　1 + 0.44 = 1.44</p><p><

38、;b>　　所以，水泵揚(yáng)程</b></p><p>　　= 15.6＋4.0＋28＋9.32＋1.44 = 58.36</p><p>　　與估計(jì)揚(yáng)程基本相同，選定的水泵合適。</p><p><b>　　8消防校核</b></p><p>　　消防時(shí)，二級(jí)泵站的供水量</p><p&

39、gt;　　2793＋160=2593（820L/s）</p><p>　　消防時(shí)，二級(jí)泵站的揚(yáng)程</p><p>　　= 19.6 + 10 + 20 + 1.44 </p><p><b>　　= 51.04</b></p><p>　　其中：——地形高差；</p><p>　　——自由水壓，=

40、 10.0m(低壓消防制)</p><p><b>　　——總水頭損失；</b></p><p>　　——泵站內(nèi)水頭損失。</p><p>　　根據(jù)Q火 和 H火，在圖1上繪制泵站在消防時(shí)需要的水泵工況，見圖1中的X點(diǎn)，X點(diǎn)在4臺(tái)水泵并聯(lián)特性曲線的下方，所以，2臺(tái)水泵并聯(lián)工作就能滿足消防時(shí)的水量和水壓要求，說明所選水泵機(jī)組能夠適應(yīng)城市消防滅火的

41、要求。</p><p>　　9 泵房形式的選擇及機(jī)械間布置</p><p>　　根據(jù)清水池最低水位標(biāo)高（653.8）m和水泵Hs(4.6m)的條件，確定泵房為矩形半地下式（附圖1）；</p><p>　　水泵機(jī)組采用單排順序式布置。</p><p>　　每臺(tái)水泵都單獨(dú)設(shè)有吸水管，并設(shè)有手動(dòng)常開檢修閥門-VE變偏心蝶閥，型號(hào)為VED371，DN

42、 = 450mm。</p><p>　　壓水管設(shè)有液壓緩閉止回VE變偏心蝶閥，型號(hào)為VED371液控止回閥，DN = 400 mm，；電動(dòng)控制閥門，型號(hào)為ZHJD, 閥體公稱通徑：DN50～400mm，公稱壓力：PN1.6 4.0 6.4MPa，連接形式：法蘭式按JB/T78-59 JB79-59對(duì)夾式法蘭連接，材料：HT200 ZG25 ZG1Gr18Ni9Ti ZGOCr18Ni12Mo2Ti，壓蓋形式：螺栓

43、壓緊式。</p><p>　　設(shè)有聯(lián)絡(luò)管(DN = 450mm)聯(lián)絡(luò)管上設(shè)有手動(dòng)常開檢修閥門, 型號(hào)為VED371，DN = 450mm。。由兩條輸水干管送往城市管網(wǎng)。</p><p>　　泵房?jī)?nèi)，管路采用直進(jìn)直出布置，直接敷設(shè)在室內(nèi)地板上。</p><p>　　選用各種彎頭、三通和變徑管,計(jì)算確定機(jī)械間長(zhǎng)度為30.7m,寬度為13m。</p><

44、;p>　　10 泵站的輔助設(shè)施計(jì)算</p><p><b>　　10.1引水設(shè)備</b></p><p>　　啟動(dòng)引水設(shè)備選用水環(huán)式真空泵，真空泵的最大排氣量為</p><p>　　Qv /()＝ K × {(Wp +ＷＳ）×Ｈａ｝／｛Ｔ×（Ｈａ＋ＨＳＳ）｝</p><p>　?。健?

45、.10 × {(0.25+8.33)× 10.33}/{300 ×（10.33 – 3.7）}</p><p>　　= 0.049</p><p>　　式中： Qv —— 真空泵的最大排氣量（m3/h）；</p><p>　　K —— 漏氣系數(shù)（1.05 -1.10）；</p><p>　　Wp ——

46、最大的一臺(tái)水泵泵殼內(nèi)空氣容積（m3）；</p><p>　　Ws —— 吸水管中空氣容積（m3）；</p><p>　　Ha —— 105pa下的水柱高度，一般采用10.33 m；</p><p>　　T —— 水泵引水時(shí)間(h),一般采用5min,消防水泵取3 min；</p><p>　　Hss —— 離心泵的安裝高度（m）；</p

47、><p><b>　　真空泵的最大高度</b></p><p>　　/Pa = ＨＳＳ × 1.01 × 105/10.33 = 4.00 × 1.01 × 105/10.33 = 39109.4</p><p>　　式中 Hvmax —— 真空泵的最大真空（pa）；</p><p

48、>　　Hss ———— 離心泵安裝高度（m），最好取吸水井最低水位至水泵頂部的高差。</p><p>　　選取SZB —8型水環(huán)式真空泵2臺(tái)，一用一備，布置在泵房靠墻邊處。</p><p><b>　　10.2計(jì)量設(shè)備</b></p><p>　　在壓水管上設(shè)超聲波流量計(jì)，選取SP-1型超聲波流量計(jì)2臺(tái)，安裝在泵房外輸水干管上，距離泵房7

49、m。</p><p>　　在壓水管上設(shè)壓力表，型號(hào)為Y-60Z,測(cè)量范圍為0.0 – 10.0MPa。在吸水管上設(shè)真空表，型號(hào)為Z-60Z,測(cè)量范圍為 – 1.01 x 105 -0Pa。</p><p><b>　　10.3起重設(shè)備</b></p><p>　　選取單（雙）梁懸掛式起重機(jī)SD x Q,起重量2t，跨度5.5 -8.0 m,升起

50、高度3.0-10.0m。</p><p><b>　　10.4排水設(shè)備</b></p><p>　　設(shè)污水泵4臺(tái)，一用一備，設(shè)集水坑1個(gè)，容積（m³）取為2.0×1.0×1.5 = 3.0。</p><p>　　選取50WQ10 - 10 - 0.75型潛水排污泵，其參數(shù)為：</p><p>

51、;　　Q = 10 L/s ； H = 10 m；n = 1440 r/min；N = 4.0 kW。</p><p><b>　　11 泵站平面布置</b></p><p>　　根據(jù)4.9節(jié)中所述的泵站布置原則，考慮到維護(hù)檢修方便，巡視交通順暢，將泵站總圖布置得盡可能經(jīng)濟(jì)合理、美觀適用，最終送水泵站工藝布置如附圖1所示。</p><p&

52、gt;　　根據(jù)起重機(jī)的要求計(jì)算確定泵房高度為10.8m，泵站長(zhǎng)度為30.7m，泵站寬度為13m。</p><p><b>　　致謝辭</b></p><p>　　本次噪聲控制工程課程設(shè)計(jì)的進(jìn)行過程中非常感謝溫高老師對(duì)我嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)，導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)、非凡的氣質(zhì)、敬業(yè)的工作作風(fēng)、獨(dú)特的人格魅力，始終感染著我、激勵(lì)著我，這些都將成為寶貴的財(cái)富讓我享用終身。在題為G市送

53、水泵站工藝設(shè)計(jì)過程中，溫老師多次幫助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難的時(shí)候給予我最大的支持和鼓勵(lì)。溫老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，踏實(shí)堅(jiān)韌的工作精神，將使我終生受益。再多華麗的言語也顯蒼白。在此，謹(jǐn)向溫老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張景成等.水泵與水泵站.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社