《给水泵站课程设计》设计说明书.docx

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《给水泵站课程设计》设计说明书

《水泵及水泵站》课程设计任务书

1.1设计题目

沈阳市浑南净水厂给水泵站设计。

1.2原始资料

该水泵站为浑南新区净水厂的二级泵站，用以满足沈阳浑南产业区的生产、生活、消防用水需求。

1.2.1用水量资料

用水

部门

平均日

用水量（t/d）

用水

时间

（h）

时变化

系数

（kh）

日变化

系数（kd）

最高日最时

用水量

（l/s）

最高日用水量

（m3/h）

工厂甲

2200

24

1.7

1.3

58.0

2860

工厂乙

4200

24

1.6

1.2

93.3

5040

居住区甲

2000

18

1.5

1.3

60.2

2600

居住区乙

4800

18

1.4

1.2

124.4

5760

1.2.2扬程计算资料

供水区域内各处标高（m）为：

工厂甲48；工厂乙52；小区甲50；小区乙52；水泵房处设计地面标高45。

水厂内吸水池最高水位41；吸水池最低水位37；

最高日最高时管网水头损失为25米，管网最不利点的自由水头为12米。

1.2.3消防用水量

消防时，按两处同时着火计，qf=60l/s。

城市给水系统采用低压消防，即城市管网最不利点的自由水头为14米。

消防时管网水头损失为25米。

1.3给水泵站设计内容及步骤

1．设计流量的确定和设计扬程估算；

2．初选水泵和电机；

3．机组基础尺寸的确定；

4．吸水管路与压水管路计算；

5．机组与管道布置；

6．吸水管路与压水管路中水头损失的计算；

7．水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算；

8．附属设备的选择；

9．泵房建筑高度的确定；

10．泵房平面尺寸的确定。

1.4绘图

根据以上设计计算及选出的各种设备进行给水泵房设备布置。

应绘制如下图

1．给水泵站平面图。

（1号图纸一张，比例为1：

50）。

2．给水泵站剖面图。

（1号图纸一张，比例为1：

50）

3．绘图要求

1）平面图和剖面图上应注明水泵机组位置，管路系统，管件尺寸，位置，各设备之间，设备与建筑维护之间相对位置尺寸及标高，并应附有主要设备明细表。

2）图纸尺寸、标题栏等均应按国家标准绘制。

1.5设计说明书

设计完成时应进行设计说明书的整理，说明书应包括下列内容：

1．计算部分，列出计算次序、项目、计算公式、符号、单位及结果数据，中间的演算过程从略。

吸压水管路水头损失计算画出线路图。

2．对于选定的水泵型号，泵房土建设计应简要说明确定该方案时的依据及其优点、缺点。

3．本水泵房在设计上的特点。

4．在必要的计算及说明部分，为表达清楚应附有草图。

5．附有主要设备材料表。

说明书应使用的符号要通用，计算中必须写清单位，且单位的写法及其文字要前后一致，重要的公式要注明出处，后面应有参考资料目录，写完应连同任务书一起用封面装订成册。

沈阳市浑南净水厂给水泵站

----设计说明书

专业班级：

2009级给水排水工程班

姓名：

刘来源

2.1水泵选择11

2.2电机选择11

4.1吸水管路的设计18

4.2压水管路的设计19

5机组与管道布置20

5.1机组的排列方式20

5.2吸水管和压水管的布置21

6吸水管路与压水管路中水头损失的计算22

6.1吸水管路总水头损失22

6.2压水管路水头损失24

7泵的安装高度的确定25

8泵房设计27

8.1泵房内部布置27

8.2平面尺寸的确定28

8.3泵房中各标高确定28

8.4管路附件选配30

9进水建筑物设计31

10水泵工况点的校核32

11辅助设备设计33

11.1引水设备33

11.2起重设备的选择34

11.3排水设备35

11.4通风设备36

沈阳市浑南净水厂给水泵

1设计流量的确定及设计扬程的确定

该水泵站为浑南新区净水厂的二级泵站，用以满足沈阳浑南产业区的生产、生活、消防用水需求。

1.1设计流量的计算

表1城市用水资料

用水

部门

平均日

用水量（t/d）

用水

时间

（h）

时变化

系数

（kh）

日变化

系数（kd）

最高日最时

用水量

（l/s）

最高日用水量

（m3/h）

工厂甲

2200

24

1.7

1.3

58.0

2860

工厂乙

4200

24

1.6

1.2

93.3

5040

居住区甲

2000

18

1.5

1.3

60.2

2600

居住区乙

4800

18

1.4

1.2

124.4

5760

1.城市最高日用水量Q1’=2680+5040+2600+5760=16260m3/d=188.2l/s

城市综合用水量：

Q1=58.0+93.3+60.2+124.4

=1209.24m3/h=335.9l/s

2.浇洒道路绿用水量:

Q2=Q1’*15%=16260*0.15=2436m3/d=28.2l/s

3.管网漏损水量：

Q3=（Q1+Q2）*0.12=（335.9+28.2）*0.12=43.7l/s

4.未预见水量：

Q4=0.10（Q1+Q2+Q3）=0.10*（335.9+28.2+43.7）=40.8l/s

5．设计流量：

Q=Q1+Q2+Q3+Q4=335.9+28.2+43.7+40.8=448.6l/s

1.2设计扬程的计算

供水区域内各处标高（m）为：

工厂甲48；工厂乙52；小区甲50；小区乙51；泵房处设计地面标高45。

水厂内吸水池最高水位41；吸水池最低水位37；最高日最高时管网水头损失为25米，管网最不利点的自由水头为12米。

则由以上数据得：

Hp=（Z0-Zp+H0+h管网+h站内）×1.05（米）

式中Z0——管网最不利点的标高，52米；

Zp——泵站吸水池最低水面标高37米；

H0——管网最不利点的自由水头12米；

h管网——最高日最高时管网水头损失25米

h站内——泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为2.5米；

1.05——安全系数；

Hp——泵站按Qmax供水时的扬程。

则由以上数据得：

枯水位时：

hp=（52-37+12+25+2.5）*1.05=58.3米；

洪水位时：

hp=（52-41+12+25+2.5）*1.05=54.3米。

1.3消防用水量

消防时，按两处同时着火计，qf=60l/s。

城市给水系统采用低压消防，即城市管网最不利点的自由水头为14米。

消防时管网水头损失为25米。

Q＇=Qmax+Q消=448.6+60=508.6（升/秒）

Hp＇=（Z0-Zp+H0+10+h＇管网+h站内）×1.05（米）

式中Q消——城市消防用水量；

Q＇——消防时泵站总供水量；

h＇管网——消防时管网的水头损失；

10——低压制消防时应保证的最不利点自由水头；

Hp＇——消防时泵站的扬程。

则由以上公式得：

hp’=52-37+14+25+10+2.5）*1.05=65.6（升/秒）

2初选水泵和机组

2.1水泵选择

选泵的主要依据：

流量、扬程以及其变化规律

1大小兼顾，调配灵活

②型号整齐，互为备用

③合理地用尽各水泵的高效段

④要近远期相结合。

“小泵大基础”

⑤大中型泵站需作选泵方案比较。

说明：

我们采用该软件选择泵方案如下：

二级泵站智能选泵

表2250S65型泵的性能参数

方案

水泵

型号

转速（r/min）

单泵

流量

（L/s）

单泵扬程

（m）

单泵

轴率（kw）

泵电动机功率

单泵

效率

泵运行

台数

水泵

运行

方式

总流量

（L/s）

总扬

程（m）

总轴

功率

（kw）

电动机总功率

（kw）

汽蚀余量

1

一

250S65

1450

149.53

61.57

116.6

132

77.41

3

并联

448.6

61.57

341.8

396

2.6

2

二

300S90

1450

224.3

62.76

190.91

220

72.29

2

2

并联

448.6

62.76

391.84

440

2.6

根据泵站特性曲线图得出的工况点，第二个方案效率太低，综合考虑取水泵站采用第一种三（250S65）台泵并联的方案。

图1泵的安装信息

根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图（图2）和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：

近期选择三台250S65型泵，两台工作一台备用，单泵工况点为（150，51），满足近期工况的要求。

远期增加一台250S65型泵，三台工作一台备用。

远期三台水泵并联时单泵工况点为（149.53,61.57）,此时三台泵均工作在高效段工作。

综上所述，选择s型单机双吸离心泵；

1结构：

S型单级双吸离心泵是卧式中开离心泵，泵进，出口均在泵轴线以下，与轴线垂直呈水屁股方向。

从电机端看，泵为顺时针方向旋转。

2性能；S型单级双吸离心泵性能见图1和表1。

图2S型泵外形及安装尺寸

2.2电机选择

500S59A型单能双吸式离心式水泵性能参数如下：

流量Q=100～170l/s，扬程H=56～71m，转数n=1450转,泵轴额定功率：

N=132kW，电动机型号为Y315M1-4型异步电动机，配电机功率为800kw，效率为72%～74%，气蚀余量：

Hs=2.6米。

图3S型泵的性能曲线

3机组基础尺寸的确定

3.1电动机的尺寸

1电动机的安装结构形式为B3，B3机座带底脚，端盖无凸盖。

2250S型泵（带底座）安装尺寸如下表：

表3250S型泵（带底座）安装尺寸

型号

电动机尺寸

底座尺寸

E

H2

L

n3-&d3

重量kg

L4

h

B

L1

L2

L3

b

b1

b2

250S65

1340

865

774

1844

250

1200

600

610

760

500

600

2400

8-23

1540

3由上表知：

Y315M1-4型电机

长度：

L=1340mm

宽度：

B=774mm

高度：

H=865mm

3.2水泵的外形尺寸

表4水泵的外形尺寸

型号

外形尺寸

进口法兰尺寸

重量kg

L

L1

L2

L1

H

H1

B2

B3

n-&d

DN1

D01

D1

n1-&d1

250S65

1046.5

581

410

350

850

400

510

400

4-27

250

350

390

12-23

1200

长度：

L泵=1046.5mm

宽度：

D泵=796mm

高度：

H泵=850mm

图4

3.3确定基础尺寸（设计手册03，P369）

机组基础的作用是支撑和固定机组，便其运行不致发生剧烈震动，更不允许产生基础沉陷。

因此对基础的要求如下：

1坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械振动荷载。

2要浇在较坚实的地基上，不宜浇在松软的地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。

基础布置情况见取水泵站祥图。

泵机组布置原则：

在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。

结合以上要点及所选泵的类型，本次设计选用混凝土块式基础。

由于所选泵均不带底座，所以基础尺寸的确定如下：

（1）长度：

L=L电机+L泵=1340+1046.5=2386.5mm；取L基础=2500mm

（2）宽度：

B电机=774mmB水泵=850mm取B基础=1000mm

（3）高度查泵与电机样本，计算出250S65型泵机组基础平面尺寸为2500mm*1000mm，机组总重量W=Wp+Wm=（1540+1200）*9.81=26880N

基础深度H按下式计算：

H=3.0W/L*B*r

式中L—基础长度B—基础宽度

r—基础所用材料的容重，对于混凝土基础，r=23520N/m3

故H=3.0*26880/（

5*1.0*23520）=1.40m

4吸水管路与压水管路的计算

4.1吸水管路的设计

1.流量Q吸=448.6/3=149.53l/s

2.吸水管直径及流速

管径小于250㎜时，V取1.0～1.2m/s

管径等于或大于250㎜时，V取1.2～1.6m/s

假设吸水管设计流速为1.5米/秒，则由Q吸=3.14*D2*V吸/2得

D吸=356mm

故设计吸水管直径为350mm,V吸=1.555米/秒

采用DN350钢管，则v=1.555

3.吸水管路的要求

①不漏气，管材及接逢②不积气，管路安装

③不吸气吸水管进口位置

4.吸水管路的管件布置

<1>手动闸阀采用Z41T—10正齿轮转动暗杆楔式闸阀，其规格为：

250S65：

DN=350㎜，L=450㎜

〈2〉偏心渐缩管为了防止吸水管积有空气，所以采用偏心渐缩管，查表得：

250S65：

DN350250，L=450㎜,

<3>90°弯头：

250S65:

DN350,R=380,

每台水泵都单独设有吸水管，并设有手动常开检修阀门，并设有联络管（DN＝350mm），由两条输水干管（DN＝350mm）送往城市管网。

4.2压水管路的设计

（1）流量Q：

Q1=448.6/2=224.3l/s

（2）压水管路要求

①要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。

为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。

2压水管的设计流速：

管径小于250㎜时，为1.5～2.0m/s

管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5m/s。

设压水管道直径为350mm,则V压=2.33m/s

③压水管的选取：

采用DN350×6钢管，则V=2.34m/s，i=20.5‰（3）、压水管路配件

①止回阀采用H44T－10微阻缓闭式止回阀，其规格为

250S65：

DN350，L=800㎜，

②压水管上电动闸阀采用Z945T－10电动暗杆楔式闸阀，其规格为：

250S65：

DN350,L=450㎜,W=444kg,

③手动闸阀设置在水管路上的常开阀门，采用Z45T－10暗杆闸阀，其规格为：

250S65DN350,L=450㎜,W=313kg,

④同心渐扩管压水管路上的渐扩管规格如下：

250S65，DN250350,L=700㎜,

⑤三通管：

DN350350,L=1080,

6出水管上的电动闸阀采用Z945T－10电动暗杆楔式闸阀，其规格为：

250S65：

DN350,L=450㎜,W=444kg。

5机组与管道布置

5.1机组的排列方式

采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：

布置紧凑，泵房跨度小，适用于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。

同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备,泵机组布置原则：

在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。

横向排列各个部分尺寸应满足下列要求：

1D1:

进水侧泵与墙壁的净距,应根据管道配件安装的需要决定，但D1≥1000，D1=190+600=790mm,取D1=1200㎜

②B1:

出水侧泵基础与墙壁的净距,也应根据水管配件安装的需要确定，但是，考虑到泵出水侧是管理操作的主要通道，故B1≥3000,取B1=3000㎜

③A1:

泵凸出部分到墙壁的净距A1=最大设备

+0.5m=1000+1000=2000㎜

④C1:

电机凸出部分与配电设备的净距，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定的安全距离C1=电机轴长+0.5m。

所以C1=1340+500=1840㎜但是,低压配电设备应C1≥1.5m;高压配电设备应C1≥2m,C1取2000㎜应该是满足的。

⑤E1:

泵基础之间的净E1值与C1要求相同,即E1=C1=2000㎜

⑥B:

管与管之间的净距B≥0.7m

⑦F:

管外壁与机组突出部分的距离对于功率大于50KW的电机，F要求大于1000㎜，取F=1200㎜

⑧A2:

泵及电机突出部分长度A2=200～250㎜

⑨D1:

压水管路管径D1=350㎜

⑩L:

机组基础长度L=2500㎜

图5压水管道的布置图

5.2吸水管和压水管的布置

在决定了机组布置图式之后，可以进行管道设计，其主要内容如下：

（1）布置图式

一般吸水管从专设的吸水池或直接从清水池吸水（注意：

应该从能分成完全隔开的两个独立的吸水池或清水池中吸水），一般每台水泵有一条独立的吸水管，吸水管上一般不设闸阀，但当吸水池中水位有可能比水泵安装位置高时才设闸阀。

压水管应该彼此连通，经连通后的压水管的根数等于管网输水管数，一般至少为两根（中、小型泵站多为两根，大型泵站两根以上）。

为了减少泵站面积，连通管及不常开关的闸阀可设在泵站外，在每台水泵的压水管上应该有逆止阀和闸阀，此外，在连通管上应设闸阀，闸阀的数量应该根据事故时必须保证的供水安全程度决定，在任一管道、机组、闸阀或逆止阀发生事故时泵站不允许断水，但供水量可有适当的降低，应与管网的供水保证率相一致。

（2）管材及配件规格决定

站内管道可用焊接钢管，管道上的配件如弯头、三通、四通、大小头、吸水喇叭口等均可采用钢板焊制，管道上闸阀及逆止阀可用法兰式接头的铸铁制品，口径应和管径一致。

一般吸水管和连通管上不常开的闸阀采用手动，直径大于400毫米以上的闸阀可用电动，每台泵出水管上的闸阀因开关频繁采用电动（配件的规格可以根据管道口径及管道布置图式决定，如弯头口径和管道相同，大小头按前后管径决定，三通四通亦可根据前后连接管道口径决定其规格。

（3）管道敷设地点

当泵站为地面式或埋深不大时，站内管道直径小于500毫米时，管道一般设在管沟中，管沟的宽度视管径的大小而定，沟底应有1%坡度坡向集水坑。

站内管道大于500毫米时，可设在专门的地下室中，这时闸阀应在机器间内的地面上操作，地下室高度不小于1.8米，地下室顶盖应有部分能揭开的以便把管件运入或拆出。

半地下式泵站，（买深约为2-3米）可把管道直接设在地板上。

吸水及压水管道设计部分的说明书中应用文字说明采用的管材，设计流速和各管道的设计流量，管径的计算，管道的敷设地点，管道、闸阀布置图式的安全保证率，闸门的开启方式，并应附以草图表示管道的布置（可与机组布置合为一张）。

草图应表示出平面及立面的布置情况，注上管径及尺寸，草图上管道可用单线表示，各种配件用符号表示。

这里要注意，平面尺寸这时已决定，但由于泵的安装高度未定，因而立面上有一段立管尺寸未定，需留待计算水泵安装高度后方可确定。

6吸水管路与压水管路中水头损失的计算

6.1吸水管路总水头损失

取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图

图6

吸水管路中水头损失∑hs:

∑hs=∑hfs+∑hls

1、吸水管路沿程水头损失:

∑hfs=l1×is=3.56‰×6.870=0.024m

2、局部水头损失:

∑hls=（ζ1+ζ2）

+ζ3

式中ζ1———吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.075

ζ2———DN600×8钢管闸阀局部阻力系数，按开启度

=0.125考虑，ζ2=0.45；1.905

ζ3———偏心渐缩管DN700×500,ζ3=0.80

则∑hls=（0.75+0.45）×

+0.2×

=0.559m

所以吸水管路总水头损失为:

∑hs=∑hfs+∑hls=0.559+0.024=0.583m

6.2压水管路水头损失∑hd:

∑hd=∑hfd+∑hld

1、压水管路沿程水头损失:

∑hfd=il=0.0039×4+0.00323×10+0.00843×5=0.08m

2、局部水头损失:

∑hld=（ζ1+ζ2+ζ3+ζ4+ζ5+ζ6+ζ7）·

式中ζ1———止回阀局部阻力系数:

0.41；

ζ2———手动闸阀局部阻力系数:

0.06；

ζ3———压水管上的电动闸阀局部阻力系数:

0.06；

ζ4———同心渐扩管局部阻力系数:

0.21；

ζ5———连接三通的同心渐扩管局部阻力系数:

0.31；

ζ6———出水管上的电动机闸阀局部阻力系数:

0.06;

ζ7———三通局部阻力系数:

1.02；

v2———压水管的流速:

1.81m/s。

∑hld=（0.41+0.06×3+0.21+0.31+1.02）×

=0.63m

所以压水管路总水头损失为∑hd=∑hfd+∑hld=0.08+0.63=0.71m

则泵站内水头损失:

∑h=∑s+∑d=0.583+0.71=1.3m，符合假设的实际水头损失。

7泵的安装高度的确定

根据选定的水泵可在手册水泵性能曲线上找出汽蚀余量，必须注意每台泵的HS在抽水量不同时也不同，因而应根据该泵在可能的工作范围内的最大抽水量来查出对应的HS，如果水泵的安装地点的气压不是10.33米水柱或水温不是20℃时，应对HS作出修正，变HS＇为，并由下式计算该泵的安装高度HSS：

Hss=

－Hsv－∑hs－hva

式中Hss——安装高度,泵轴至最低水位的几何高度；

Pa——水面上的绝对大气压；

Hsv——水泵的气蚀余量；

∑hs——吸水管路总水头损失；

hva——实际水温下的饱和蒸汽压力。

对卧式泵HSS应从吸水池最低水位算至泵轴（对大泵则算至吸水口上端）。

hS包括从吸水喇叭口到真空表安装处的所有水头损失（沿程与局部）。

V12/2g可以根据最大抽水量和真空表处的过水断面积来计算。

当管道布置已定时，配件与管径也已定，所以吸水管中局部水头损失h局部应按水力公式计算，其中局部阻力系数由设计手册查得。

这时由于立管长度未定（见下图），沿程水头损失未知，但水平的长度L已知，可近似地令：

HSS=X

X

L

HSS

0

真空表

图7

所以有：

式中i——吸水管段水力坡度，可查表。

或：

式中h水平——为吸水管水平段的水头损失，h水平=iL。

Hss=10.33-0.24-3.2-0.58=6.31m

泵轴标高=吸水间最低水位+Hss=37+6.31=43.31

一般泵站建在地面上造价最低。

如计算的最小HSS值从最低吸水位算起比泵站所在地地面高，那么泵站地面取大致和地平面齐，以此可决定水泵的安装高度（水泵轴线位置）。

如最小的HSS比地面低，则据值HSS决定水泵轴线标高（最低吸水水位标高+HSS）后再决定泵站地面标高。

一般水泵基础比地板高20～30厘米。

水泵安装位置决定后，管道立面布置尺寸也就决定了。

注意吸、压水管道水平段的标高是由起控制作用的那台泵的轴线标高、通过吸、压水口以及偏心异径管与泵轴高差推出的。

然后根据其余各泵吸、压水管管径，压水管交联情况可推出各泵的泵轴标高。

最后可确定各机组基础的标高。

8泵房设计

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