水泵課程設(shè)計--送水泵站設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論2</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計要求2</b></p><p><b>　　1.2參考資料2</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計原

2、則2</b></p><p>　　2.水泵機組的初步選擇3</p><p>　　2.1泵站的設(shè)計流量與揚程3</p><p>　　2.2水泵和電動機的選擇3</p><p>　　2.2.1水泵選擇原則3</p><p>　　2.2.2初選水泵風(fēng)機4</p><p>　　3

3、.水泵機組的布置和基礎(chǔ)設(shè)計7</p><p>　　3.1水泵機組布置7</p><p>　　3.2水泵機組基礎(chǔ)設(shè)計8</p><p>　　4.吸水管路和壓水管路設(shè)計8</p><p>　　6.吸水井設(shè)計11</p><p>　　7.復(fù)核水泵機組12</p><p><b>

4、　　8.消防校核12</b></p><p>　　9.泵站的輔助設(shè)備12</p><p>　　10.泵站平面布置13</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1.

5、1.1設(shè)計題目</b></p><p><b>　　送水泵站設(shè)計</b></p><p><b>　　1.1.2基礎(chǔ)資料</b></p><p>　　某縣城位中心城區(qū)以平原為主體，海拔20-50米，相對高度在20米以下</p><p><b>　　不考慮泵站后期發(fā)展</b

6、></p><p>　　設(shè)計水量8.1萬噸/天</p><p>　　用水日變化系數(shù)為1.25</p><p>　　城市管網(wǎng)最不利點所需水壓為30m</p><p>　　給水管網(wǎng)平差得出送水泵站至最不利點的輸水管和配水管網(wǎng)的總水頭損失為25.6m</p><p>　　泵站設(shè)置處地面平坦，標高37.5m</p&

7、gt;<p>　　清水池最低水位為地下3m</p><p>　　城市消防流量為178.5m³/h</p><p>　　消防時水頭損失18.9m</p><p><b>　　1.2參考資料</b></p><p>　　《給水排水設(shè)計手冊》 第1、2、5冊（2001年）</p>&l

8、t;p>　　《水泵及水泵站》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社（第三版）</p><p>　　《水泵及水泵站設(shè)計計算》 北京工業(yè)出版社（2007年）</p><p>　　《室外排水設(shè)計規(guī)范》 （GB50014-2006）</p><p>　　《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》 （GB12348-90）</p><p>　　《水泵及水泵站》

9、 機械工業(yè)出版社</p><p>　　《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》中國建筑工業(yè)出版社（第二版）</p><p>　　《給水排水設(shè)備工程師實務(wù)手冊》 機械工業(yè)出版社</p><p><b>　　1.3設(shè)計原則</b></p><p>　　1、貫徹執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護的政策，按照國家頒布的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范及標準進行設(shè)計。</p&

10、gt;<p>　　2、充分利用已有的工程條件，使新建部分與已有工程緊密銜接。</p><p>　　3、根據(jù)設(shè)計要求，選用工藝技術(shù)先進，處理效果好，操作管理簡單，運行穩(wěn)定可靠，占地面積少，工程投資省和運行費用低的方案。</p><p>　　4、選用性能可靠、效果好，能耗低的國內(nèi)先進設(shè)備。</p><p>　　5、設(shè)計充分考慮二次污染的防治，力求噪音低、基

11、本無異味，不影響周圍環(huán)境。</p><p>　　6、自動化控制程度高，降低勞動強度。</p><p>　　2.水泵機組的初步選擇</p><p>　　2.1泵站的設(shè)計流量與揚程</p><p>　　根據(jù)用水曲線確定泵站工作制度，分兩級工作。</p><p>　　第一級，從6:00到20:00，每小時占全天用水的5.66

12、%。</p><p>　　第二級，從20:00到6:00，每小時占全天用水的2.21%。</p><p>　　二級泵站特點：二級泵站通常設(shè)在凈水廠內(nèi)，經(jīng)水廠計劃后的水經(jīng)清水池儲存，清水池中水經(jīng)管道流入吸水井，水泵從吸水井吸水，經(jīng)加壓后進入城市輸配水管網(wǎng)。其工藝流程如：清水池——吸水井——送水泵站——輸配水管網(wǎng)——用戶。</p><p>　　二級泵站分為兩級供水，為滿

13、足各時段的用水和保證供水的安全性，泵站的設(shè)計流量應(yīng)為最高日最高時用水量來確定。</p><p>　　泵站的設(shè)計流量為81000m³/h</p><p>　　則泵站一級工作時的設(shè)計工作流量QⅠ=81000×5.66%=4584.6m³/h=1273.5L/s</p><p>　　泵站二級工作時的設(shè)計工作流量QⅡ=81000×2.

14、21%=1790.1m³/h=497.25L/s</p><p>　　泵站的設(shè)計揚程與用戶的位置和高度、管路的布置及給水系統(tǒng)等方式有關(guān)。泵站一級工作時的設(shè)計工作揚程HⅠ=HST+H0+∑h+∑h泵站內(nèi)+H安全=20+30+25.6+1.5+2=79.1m</p><p>　　取泵站內(nèi)水頭損失為1.5m，安全揚程為2m</p><p>　　2.2水泵和電動機

15、的選擇</p><p>　　2.2.1水泵選擇原則</p><p>　　1、所選水泵機組應(yīng)滿足用戶最高日用水量各個時段流量和揚程的要求，保證供水的安全可靠性。</p><p>　　2、依據(jù)所選水泵建造的泵站的造價低。</p><p>　　3、水泵機組長期在髙效下工作，運行和管理費用低。</p><p>　　4、水泵性能

16、好實用壽命長，便于安裝和檢修。</p><p>　　5、在水泵近遠期供水能力上應(yīng)考慮近遠期結(jié)合，留有發(fā)展余地。</p><p>　　2.2.2初選水泵風(fēng)機</p><p>　　用管道特性曲線和水泵性能曲線選泵。管道特性曲線和水泵特性曲線的交點為水泵工況點。</p><p>　　求管路特性曲線就是求管路特性曲線中的HST和S，HST=20+30

17、=50m</p><p>　　S=（∑h+∑h泵站內(nèi)）/Q2=（25.6+1.5）/4584.62=2.47×10-6s2/m5</p><p>　　因此H=50+2.47×10-6×Q2</p><p><b>　　管路特性曲線關(guān)系表</b></p><p>　　首先確定為S型水泵，則查詢

18、可得S型水泵型譜圖，根據(jù)型譜圖與管道特性曲線間的關(guān)系，確定水泵型號。</p><p>　　將管道特性曲線畫入水泵型譜圖中可確定水泵類型，初步選為300S75型和350S125B型兩種。</p><p>　　方案一：3臺350S125A型水泵并聯(lián)工作，其工況點見圖</p><p>　　方案二：5臺350S125B型水泵并聯(lián)工作，其工況點見圖</p>&l

19、t;p><b>　　兩種泵各項參數(shù)</b></p><p><b>　　方案比較表</b></p><p>　　由上表可以看出，方案二在揚程利用和效率方面均優(yōu)于方案一，只是水泵臺數(shù)比方案一要多兩臺，增加了基建投資。最后選定方案一作為初步設(shè)計方案。</p><p>　　5臺350S125B型水泵并聯(lián)工作時，其工況點在X

20、點，X點對應(yīng)的流量和揚程分別為5100m3/h和86m。基本滿足泵站一級工作流量要求。</p><p>　　4臺350S125B型水泵并聯(lián)工作時，其工況點在L點，L點對應(yīng)的流量和揚程分別為4650m3/h和85.5m。</p><p>　　3臺350S125B型水泵并聯(lián)工作時，其工況點在N點，N點對應(yīng)的流量和揚程分別為3900m3/h和70m。</p><p>　　

21、2臺350S125B型水泵并聯(lián)工作時，其工況點在M點，M點對應(yīng)的流量和揚程分別為2900m3/h和61m?；緷M足（偏大）泵站二級設(shè)計工作流量要求。</p><p>　　城市供水及高層建筑給水泵一般只設(shè)一套備用機組，則選用6臺350S125B型水泵，5臺工作，一臺備用。</p><p>　　3.水泵機組的布置和基礎(chǔ)設(shè)計</p><p><b>　　3.1水

22、泵機組布置</b></p><p>　　1、縱向排列（水泵軸線平行）</p><p>　　適用于如IS型單級單吸懸臂式離心泵。</p><p>　　2、橫向排列（水泵軸線呈一條線）</p><p>　　適用于側(cè)向進出水的水泵，如單級雙吸臥式離心泵S、SH、SA型。</p><p><b>　　3、

23、橫向雙行排列</b></p><p>　　這種布置更為緊湊，節(jié)省建筑面積。</p><p>　　由于我設(shè)定的方案為5臺泵，綜合考慮應(yīng)選橫向排列。</p><p>　　3.2水泵機組基礎(chǔ)設(shè)計</p><p><b>　　基礎(chǔ)長度</b></p><p>　　L=地腳螺釘距+（400~50

24、0）=L2+L3+B+450=1103+781+1000+450=3333mm取3.5m</p><p><b>　　基礎(chǔ)寬度</b></p><p>　　B=地腳螺釘間距+（400~500）=B3+450=500+450=950mm，即1.0m</p><p><b>　　基礎(chǔ)高度</b></p><

25、p>　　H={（2.5~4.0）×（W水泵+W電機）}/{L×B×ρ}</p><p>　　其中基礎(chǔ)密度即混凝土密度2400kg/m³</p><p><b>　　則基礎(chǔ)高度</b></p><p>　　H={3.0×（1830+3550）}/{3.5×1×2400}=

26、1.92m取2.0m</p><p>　　那么混凝土塊基礎(chǔ)的尺寸（m）為L×B×H=3.5×1.0×2.0</p><p>　　4.吸水管路和壓水管路設(shè)計</p><p>　　4.1吸水管設(shè)計要求</p><p>　　（1）不允許有泄漏，尤其是離心泵不允許漏氣，否則會使水泵的工作發(fā)生嚴重故障。所以水泵

27、吸水管一般采用金屬管，多為鋼管。鋼管強度高，密封性好，便于檢修補漏。</p><p>　　（2）不積氣，應(yīng)避免形成氣囊。為避免形成氣囊，在設(shè)計吸水管路時應(yīng)注意：吸水管應(yīng)有沿水流方向連續(xù)向上的坡度，一般i≥0.005，吸水管徑大于進口直徑需要漸縮管，漸縮管上部管壁吸水管（直段）坡度相同，吸水管進口淹沒坡度要足夠，以避免吸氣。</p><p>　?。?）盡可能減少吸水管長度，少用管件，以減少吸

28、水管水頭損失，減少埋深。</p><p>　?。?）每臺水泵應(yīng)有自己獨立的吸水管。</p><p>　?。?）吸水井水位高于泵軸時，應(yīng)設(shè)手動、常開檢修閘閥。</p><p>　?。?）吸水管設(shè)計流速一般采用數(shù)據(jù)如下：DN<250mm時，v=1.0~1.2m/s;</p><p>　　DN≥250mm時，v=1.2~1.6m/s.<

29、/p><p>　　自灌式工作的水泵的吸水管水流速度可適當(dāng)放大。</p><p>　?。?）吸水管進口用底閥時，應(yīng)設(shè)有喇叭口，以使吸水管進口水流流動平穩(wěn)，減少損失。</p><p>　　喇叭口的尺寸為：D=（1.3~1.5）d，H=（3.5~7.0）（D-d）；D為喇叭口直徑，d為吸水管直徑。當(dāng)水中有大量懸浮雜質(zhì)時，可在喇叭口前段加裝濾網(wǎng)，以減少雜質(zhì)的進入。</p&

30、gt;<p>　?。?）水泵灌水啟動時，應(yīng)設(shè)有底閥。</p><p>　　4.2壓水管設(shè)計要求</p><p>　?。?）水泵壓水管路要求承受高壓，所以要求堅固不漏水，有承受高壓的能力，通常采用金屬管材，多為鋼管，采用焊接接口，在必要的地方設(shè)法蘭接口，以便于拆裝和檢修。</p><p>　?。?）為安裝方便和減小管路上的溫度應(yīng)力或水錘應(yīng)力，在必要的地方

31、設(shè)柔性接口或伸縮接頭。</p><p>　?。?）為承受管路中內(nèi)應(yīng)力所產(chǎn)生的內(nèi)部推力，要在轉(zhuǎn)彎、三通等內(nèi)部推力處設(shè)支墩或拉桿。</p><p>　?。?）閘閥直徑D≥400mm時，應(yīng)使用電動或水力閘閥，因為在高水壓下，閥門啟動較為困難。</p><p>　　（5）壓水管的設(shè)計流速一般應(yīng)：DN<250mm時，v=1.5~2.0m/s;</p>&l

32、t;p>　　DN≥250mm時，v=2.0~2.5m/s。</p><p>　?。?）不允許水倒流時，要設(shè)置止回閥，在下列情況要設(shè)置止回閥：①大泵站，輸水管長；②井群給水系統(tǒng)；③多水源，多泵站給水系統(tǒng)；④管網(wǎng)可能產(chǎn)生負壓的情況；⑤遙控泵站無法關(guān)閥。</p><p>　　當(dāng)泵站為一級供水時，5臺350S125B型單級雙吸泵并聯(lián)工作，其流量Q=1416.7L/s，單臺泵出水流量為Q=28

33、3.3L/s。</p><p>　　當(dāng)泵站為二級供水時，2臺350S125B型單級雙吸泵并聯(lián)工作，其流量Q=805L/s，單臺泵出水流量為Q=402.8L/s。</p><p>　　水泵吸壓水管所通過流量應(yīng)按Q=402.8L/s（最大）設(shè)計，管材采用鋼管。</p><p>　　查鋼管管水力計算表取吸水管管徑DN1=600mm，v1=1.75m/s，1000i=4.0

34、1m</p><p>　　壓水管管徑DN2=500mm，v2=2.01m/s，1000i=10.5m</p><p>　　每臺泵都單獨設(shè)有吸水管，并設(shè)有手動常開檢修閥門，型號為D371J-10，DN=600mm,L=154mm,W=380Kg。</p><p>　　壓水管設(shè)有多功能水泵控制閥，型號JD745X-25，DN=500mm，L=1100mm，W=120Kg

35、，并設(shè)有聯(lián)絡(luò)管。</p><p><b>　　管路附件選配</b></p><p>　　5.泵房形式的選擇及機械間布置</p><p>　　5.1管路敷設(shè)時的要求</p><p>　?。?）管道不能直接埋于土中，要敷設(shè)在地溝內(nèi)、地板上或地下室中。</p><p>　?。?）泵房出戶管應(yīng)敷設(shè)在冰凍線

36、以下。</p><p>　　（3）泵房內(nèi)管路不宜架空，必要時，要不妨礙通行及機組吊裝和檢修，不能架設(shè)在電氣設(shè)備上方。</p><p>　　管路的布置主要是解決水泵聯(lián)合和代換工作的問題；閥門和管路的數(shù)目問題；局部有損壞和維修時對其他水泵工作時的影響問題。</p><p>　　5.2管路布置的原則要求</p><p>　?。?）輸水干管一般為兩條

37、，要設(shè)時，不影響其他水泵工作；</p><p>　?。?）吸水管應(yīng)避免設(shè)聯(lián)絡(luò)管；</p><p>　?。?）保證任一處干管、閘閥、聯(lián)絡(luò)管損壞時，水泵站能將水送往用戶；</p><p>　?。?）保證任一臺水泵、閘閥檢修檢修閘閥；</p><p>　　（5）任一臺水泵都能輸水到任一條輸水干管；</p><p>　?。?）

38、在保證上述要求下、管配件、接頭以及閥門數(shù)目最少。</p><p><b>　　5.3管路敷設(shè)</b></p><p>　　為便于與室外凍土層下管道平接，室內(nèi)管道均設(shè)在管溝內(nèi)，溝頂加0.15厚的鋼筋混凝土蓋板，與室內(nèi)地坪齊平。</p><p><b>　　5.4機器間長度</b></p><p>　　

39、因電動機功率較大，故機組間距取為2m，泵房主要人行道2m，配電盤前通道寬度2m，安裝檢修通道5m，輔助泵通道3m。</p><p><b>　　5.5機器間寬度</b></p><p>　　吸水管蝶閥距墻取1m，壓水管蝶閥一側(cè)留1.2m寬的管理道路，水泵基礎(chǔ)與墻壁凈距按水管配件安裝的需要確定</p><p><b>　　6.吸水井設(shè)計

40、</b></p><p><b>　　6.1設(shè)計要求</b></p><p>　　1、淹沒深度h≥0.5~1.0m，否則應(yīng)設(shè)水平隔板，水平隔板邊長為2D或3d</p><p>　　2、喇叭口與井底間距離要大于0.8D，使水行進流速小于吸水管進口流速。</p><p>　　3、喇叭口距吸水井井壁距離要大于（0.

41、75~1.0）D。</p><p>　　4、喇叭口之間的距離要大于（1.5~2.0）D。</p><p><b>　　6.2設(shè)計計算</b></p><p>　　吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進口喇叭口的要求： 清水池最低水位（視為吸水池最低水位）＝34.5m； 吸水井最高水位=清水池最高水位=37.5m； <

42、;/p><p>　?、潘梦苓M口喇叭口大頭直徑D≥（1.3-1.5）d=600×1.5=900mm </p><p>　?、扑梦苓M口喇叭口長度L≥（3.0-7.0）×（D-d）  =3×(900－600)=900mm   </p><p>　?、抢瓤谶吘壘辔畟?cè)壁距離≥（0.

43、75-1.0）D =1×900=900mm </p><p>　?、壤瓤谶吘壷g的距離≥（1.5-2.0）D =2×900=1800mm </p><p>　?、衫瓤诰辔撞烤嚯x≥(0.8-1.0)D =1×900=900mm </p><p>　?、世瓤谘蜎]水深h≥

44、500～1000mm,根據(jù)喇叭口設(shè)置尺寸取1500mm </p><p>　　綜合上述尺寸，并根據(jù)泵房布置和吸水口布置最終確定吸水井尺寸如下：吸水井長度為16200mm，吸水井寬度為2700mm，吸水井深度為4800mm。</p><p>　　6.3各工藝標高的設(shè)計計算</p><p>　　泵軸安裝高度 HSS=HS-v2/2g-∑hs</p>

45、;<p>　　式中 HSS：泵軸安裝高度（m）；</p><p>　　HS:水泵吸上高度（m）；</p><p>　　g:重力加速度（m/s2）；</p><p>　　∑hs：水泵吸入管路水頭損失（m）。</p><p>　　查得水泵吸入管路阻力系數(shù)§1=0.10（喇叭口局部阻力系數(shù)），§2=0.60（9

46、0彎頭局部阻力系數(shù)），§3=0.01（閥門局部阻力系數(shù)），§4=0.18（偏心漸縮管局部阻力系數(shù)）。</p><p>　　經(jīng)過計算并考慮長期運行后水泵性能下降和管路阻力增加等，取∑hs=1.00m，則</p><p>　　HSS/m=4.0-1.752/2×9.81-1.00=2.84</p><p>　　泵軸標高/m=吸水井最低水位+

47、HSS=34.5+2.84=37.34m</p><p>　　基礎(chǔ)頂面標高/m=泵軸標高-泵軸至基礎(chǔ)頂面高度=37.34-0.62=36.72m</p><p>　　泵房地面標高/m=基礎(chǔ)頂面標高-0.2=36.72-0.2=36.7m</p><p><b>　　7.復(fù)核水泵機組</b></p><p>　　根據(jù)已經(jīng)確

48、定的機組布置和管路情況重新計算泵房內(nèi)的管路水頭損失，復(fù)核所需揚程，然后校核水泵機組。</p><p><b>　　泵房內(nèi)管路水頭損失</b></p><p>　　∑h泵站內(nèi)/m=∑hs+∑hd=1.00+0.44=1.44m</p><p><b>　　所以，水泵揚程</b></p><p>　　H

49、I=ZC+H0+∑h+∑h泵站內(nèi)+∑h安全=20+30+25.6+1.44+2=79.04，與估計揚程基本相同，選定得水泵機組合適。</p><p><b>　　8.消防校核</b></p><p>　　消防時，泵站的供水量</p><p>　　Q火=Qd+Qx=4584.6+178.5=4763.1m3/h=1323.08L/s</p&

50、gt;<p><b>　　消防時，泵站的揚程</b></p><p>　　H火=ZC+H0火+∑h+∑h泵站內(nèi)+∑h安全=20+10+18.9+1.44+2=52.34m</p><p>　　其中 ZC：地形高差；</p><p>　　H0火：自由水壓，H0火=10.0m（低壓消防制）；</p><p>&

51、lt;b>　　∑h：總水頭損失；</b></p><p>　　∑h泵站內(nèi)：泵站內(nèi)水頭損失。</p><p>　　根據(jù)Q火和H火，在圖上繪制泵站在消防時需要的水泵工況點，間圖中，點在5臺水泵并聯(lián)曲線的下方，所以，2臺水泵并聯(lián)工作就能滿足消防時的水量和水壓要求，說明所選水泵機組能夠適應(yīng)城市消防滅火的要求。</p><p><b>　　9.泵站

52、的輔助設(shè)備</b></p><p><b>　　9.1引水設(shè)備</b></p><p>　　啟動引水設(shè)備選用水環(huán)式真空泵，真空泵的最大排氣量為</p><p>　　QV/（m3/s）=K×{(WP+WS)×Ha}/{T×(Ha-HSS)}</p><p>　　=1.10×

53、;{(0.25+8.33)×10.33}/{300×(10.33-2.84)}</p><p><b>　　=0.04</b></p><p>　　式中 QV：真空泵的最大排氣量；</p><p>　　K：漏氣系數(shù)（1.05-1.10）；</p><p>　　WP：最大一臺水泵泵殼內(nèi)空氣容積；<

54、;/p><p>　　WS：吸水管中空氣容積；</p><p>　　Ha：105Pa下的水柱高度，一般采用10.33m;</p><p>　　T：水泵引水時間，一般采用5min，消防水泵去3min；</p><p>　　HSS：離心泵的安裝高度。</p><p><b>　　真空泵的最大真空度</b>&

55、lt;/p><p>　　HVmax/Pa= HSS×1.01×105/10.33=2.98×1.01×105/10.33=29136.5</p><p>　　式中 HVmax：真空泵的最大真空度</p><p>　　HSS：離心泵的安裝高度。</p><p>　　選取SZB-8型水環(huán)式真空泵兩臺，一用一

56、備，布置在泵房靠墻邊處。</p><p><b>　　9.2計量設(shè)備</b></p><p>　　在壓水管上設(shè)超聲波流量計，選取SP-1型超聲波流量計2臺，安裝在泵房外輸水干管上，距離泵房7m。</p><p>　　在壓水管上設(shè)壓力表，型號為Y-60Z，測量范圍為0.0-0.1MPa。在吸水管上設(shè)真空表，型號為Z-60Z，測量范圍為-1.01&

57、#215;105-0Pa。</p><p><b>　　9.3起重設(shè)備</b></p><p>　　JSQ1410-4電機重3550Kg，選取LH型電動葫蘆雙梁式起重機，起重量為5噸，跨度16.5米，起升高度6米。</p><p>　　LH型電動葫蘆雙梁式起重機外形尺寸</p><p><b>　　9.4排水設(shè)

58、備</b></p><p>　　設(shè)污水泵2臺，一用一備，設(shè)集水坑一個，容積（m3）取2.0×1.5×1.5=4.5。選取50WQ10-10-0.75型潛水排污泵，其參數(shù)為</p><p>　　Q=10L/s；H=10m；n=1440r/min；N=4.0kW。</p><p><b>　　10.泵站平面布置</b>