泵站课程设计二级泵站设计.docx

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泵站课程设计二级泵站设计

某镇30000m3/d二级泵站设计

1泵站的组成及特点

1.1泵站的组成

1）水泵机组包括水泵和电动机，是泵站中最重要的组成部分；

2）吸压管路指水泵的吸水（进水）管路和压水（出水）管路，水泵通过吸水管从吸水井（池）中吸水，经水泵加压后通过压水管路送至用户；

3）引水设备指真空引水设备（如真空泵、引水罐等）和灌水设备。

当水泵工作为吸入式启动时，需引水设备；

4）起重设备指泵站内设备及管道安装，检修用的吊车、电动葫芦等设备；

5）排水设备指排水泵、排水沟、集水坑等，用以排除泵站地面污水；

6）计量设备指流量计、压力计、真空泵、温度计等；

7）采暖及通风设备指采暖用的散热器、电热器、火炉及通风机等设备；

8）电气设备指变、配电设备；

9）防水锤设备指水锤消除器等；

10）其他设备包括照明、通信、安全与防水设施等。

1.2二级泵站的特点

二级泵站通常设在净水厂内，经水厂净化后的水进入清水池储存，清水池中水经管道自流入吸水井，水泵从吸水井吸水，经加压后送入城市输配水管网。

其工艺流程如：

清水池—吸水井—送水泵站—输配水管网—用户。

基本特点：

泵站埋深较浅，通常建成地面式或半地面式，为了适应用户水量、水质的变化，需要设置多台水泵机组，因而，泵房面积较大，泵房一般为矩形形状，砖混结构。

2任务及依据根据某镇生产及生活用水量的需求，完成一个该镇水厂输水泵站的设计，该镇的用水资料如下：

（1）最高日用水量30000m3/d。

（2）高日用水量变化见下图中曲线。

4681012141618202224时

图1该地区最高日用水量

55米，最高水位标高60米。

30℃。

米。

13）地下水位2.5米。

14）吸水池与泵站距离200米（净距）

15）泵站附近有独立双电源

依据中华人民共和国国际标准泵站设计规范及其相关法规，对该镇进行二级泵站设计。

3泵站的设计参数确定（流量及扬程）

3.1设计工况点

（1）流量：

采用城市最高日最高时用水量Qmax（L／s）

根据最高日用水量变化曲线，最高时用水量占全天的5.5%，所以最高时段用水量为：

33

30000（m3/d）×5.5%=1650（m3/h）33

1650（m3/h）÷3600（s）×1000（L/m3）=458.33（L/s）

所以Qmax=458.33（L/s）

（2）扬程：

HP

根据公式HP=（Z0—Zp十Hsev十h管网十h输水十h站内）×1.05（m）

式中：

HP—泵站按Qmax供水时的扬程；

Z0—管网最不利点的地形标高：

80米；

Zp—泵站吸水池最低水面标高：

55米；

Hsev—管网最不利点的自由水头：

28米（为保证用户的用水水压设定，《泵与泵站》建筑工业出版社出版，144页）；

h管网—最高日最高时供水量时管网水头损失：

12米；

h输水—最高日最高时供水量时输水管水头损失：

有时输水管很短，这部分损失常

包括在h管网内：

本次设计包括于h管网内；

h站内—泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为2—2.5m：

取2.5米；

1.05—安全系数。

HP=（80-55+28+11+0+2.5）×1.05=69.825（m）

3.2校核工况点

（1）流量：

Q'=Qmax+Q消（L/s）

Q消=500m3/h÷3600s×1000（L/m3）=138.89（L/s）Q'=458.33+138.89=597.22（L/s）

（2）扬程：

根据公式：

HP'=（Z0—Zp十10十h'管网十h'输水十h'站内）×1.05（m）式中：

h'管网—消防时管网的水头损失：

20米；

h'输水—消防时输水管水头损失：

有时输水管很短，这部分损失常包括在h管网内：

本次设计包括于h管网内；

h'站内—泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为2—2.5m：

取2.5米；10—消防时的自由水头；

HP'—消防时泵站的扬程。

HP'=（80-55+10+20+2.5）×1.05=60.375m大于火灾处标高75米处：

75-55=20米,也满足。

4、初步选泵和电动机

4.1泵的选择

利用选泵软件，输入流量：

458.33（L/s）扬程：

69.825（m）精度95%

选择方案7，选用300S90A型单级双吸离心泵。

根据上表泵的性能参数以及泵的特性曲线，可确定设计方案为：

三台300S90A泵并联，其中有一台为备用泵。

表1300S90A水泵相关参数表

型号

流量Q（m3/h）

扬程

转速

泵轴功率

效率

汽蚀余量

泵重

m3/h

L/s

H（m）

n（r/min）

N（kW）

（％）

（m）

（kg）

300S90A

576~918

160~255

70~86

1450

190~247

70~74

2.6

840

4.2泵的校核校核工况点：

按照发生火灾时的供水情况，校核泵站是否能满足消防要求。

校核时，应把泵站中备用泵与最大供水时所用的工作泵并联起来

（Q'，HP'）=（597.22，60.375），

图5四台300S90A型号泵并联工作曲线

Q'=597.22（L/s）,查图得扬程大于60.375m，合格。

4.3动力设备的配置

表2动力设备配置

水泵型号

轴功率N（kW）

转数n（r/min）

电动机型号

功率N（kW）

效率（％）

电压（V）

电机重量（KG）

190

71

1945

217

74

300S90A

247

1450

Y355L1-4

280

71

380

5、水泵机组的基础设计及布置

5.1水泵机组的基础设计

图6S型泵外形及安装尺寸

表3300S90A型单级双吸离心泵安装尺寸（mm）（不带底座）

型号

电动机尺寸

E

L

L2

L3

出口椎管法兰尺寸

L1

H

h

B

A

n-∮d

DN3

D03

D3

n3-∮d3

300S90A

1570

355

905

630

610

4-28

500

2743.5

848

450

300

400

440

12-23

300S90A型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，

则基础长度

L=地脚螺栓间距+（400～500）=L3+L2+B+（400～500）=280+848+630+（400～500）=450+848+630+472=2400mm

基础宽度

B0=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400～500）=A+（400～500）=610+（400～500）

=610+490=1100mm

基础高度

图7泵的尺寸

H=地脚螺栓长度+（0.15~0.2）=24d+（0.15~0.2）=24×28+178=850mm按基础重量校核基础高度

H，=（2.5~4.0）（WpWf）=3（8401945）1.32m

H=HLB=24002.41.1

经比较取基础高度为1.32m

其中：

Wp—水泵重量（kg）；

WJ—电机重量（kg）；

L—基础长度（m）；

B—基础宽度（m）；

H—基础密度（kg/m3）（混凝土密度ρ＝2400kg/m3）。

5.2水泵机组的基础布置

横向排列（泵轴线呈一直线布置）横向排列这种布置形式适用于侧向进水、侧向出水的S型双吸式水泵，进出水管顺直，水力条件好，这种布置形式虽然泵房长度大些但跨度小，吊装设备采用单轨吊车即可。

泵房总长度为16.70m，总宽度为6m,A为2.246m,B为3.2m,C为2.07m,D为1.3m,E为1.3m。

电机容量>55千瓦时，相邻两个机组及机组与墙壁间净距≥1.2米，A为最大设备宽度+1米，不得小于2米；出水侧基础与墙壁净距B不小于3米；进水侧D不小于1米；C=电机轴长+0.5米。

要求C与E相等；主要通道大于1.2米，当考虑就地检修时，至少在每个机组一侧设置大于水泵机组宽度0.5米的通道.

经检验，设计满足《室外给水设计规范》GB50013—2006。

5.3管径计算

二台300S90A型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=458.33L/s，单台水泵出水量

Q=229.165L/s吸水管管径:

吸水管设计流速一般为：

DN<250mm时，v=1.0～1.2m/s；DN≥250～1000mm时，v=1.2～1.6m/s；DN﹥1000mm时，v=1.5～2.0m/s.

当Q=229.165L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=450m，m流速v=1.4m/s，单位管段的水头损失1000i=5.76

压水管路：

对压水管路的基本要求是耐高压、不漏水、供水安全、安装及检修方便。

压水管路常采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要经常检修处采用法兰接口。

为了避免管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适当位置上设补偿接头或可挠性接头。

离心泵必须要关闸启动。

当不允许水倒流时，需设止回阀。

压水管设计流速为：

DN<250mm时，v=1.5～2.0m/s；DN≥250mm时，v=2.0～2.5m/s；压水管管径:

当Q=229.165L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=350m，m流速v=2.3m/s，阻力系数1000i=21.6。

每台水泵都单独设有吸水管，并设有闸阀，型号为Z73XDN＝400mmL=80W=118压水管设有止回阀，型号为HH44（X）-10，DN＝350mm，W=480水泵控制阀，型号为D371X,L=78，,W=56.5DN＝350mm

表4管路附件选配

型

号

进口法兰尺寸mm

出口法兰尺寸mm

DN1

D11

D1

n1-Фd1

DN2

D12

D2

n2-Фd2

300S90A

300

400

445

12-22

300

400

440

12-23

表5管路附件选配详单

名称

型号

规格

单位

数量

局部水头损

失系数

喇叭口

DN650450

个

3

0.1

三通

DN350350

个

3

4.5

90度弯头

DN350

个

2

0.89

90度弯头

DN450

个

3

1.01

闸阀

Z41T-10型

DN500，L=540

个

2

0.06

闸阀

Z41T-10型

DN350，L＝450

个

5

0.07

闸阀

Z41T-10型

DN450mmL=510

个

3

0.07

止回阀

H44T（X）-10

DN350L=800

个

3

3.0

偏心渐缩管

DN450300

个

3

0.19

渐扩管

DN300350

个

3

0.05

5.4管道敷设

设立在管沟中，沟底应有1％坡度坡向集水坑

6吸水井的设计

6.1喇叭口设计

（1）喇叭口垂直布置：

（2）喇叭口淹没深度h0.5~1.0m取h=1.0

（3）水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥（1.3~1.5）d=1.5×450=675取650mm

（4）水泵吸水管进口喇叭口长度H≥（3.5~7）（D-d）=5×（650-450）=1000mm

（5）喇叭口距吸水井井壁距离L1=（（0.75~1.0）D=0.9×650=480mm取600mm

（6）喇叭口之间距离L2=（1.5~2.0）D=（1.5~2.0）×650=975~1300，取1200mm

（7）喇叭口距吸水井井底距离h1≥（0.6~0.8）D=（0.6~0.8）×600=390~520,取500mm所以，吸水井的长度=nD+（n-1）×（1.5-2.0）×D+2×（0.75-1.0）D=3×650+2×1200+2×600=5550mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为11.47m。

6.2吸水井设计

吸水井的宽度=（0.75-1.0）D+4D=5×650=3250mm吸水井有效高度＝吸水井最高水位标高－吸水井最低水位标高+吸水喇叭口最小淹没

深度+吸水喇叭口距井底距离＝60-55+0.8+0.5=6.3m

吸水井有效容积应不小于最大一台泵5min的抽水量。

抽水量：

229.17×300=68749.5L有效容积：

11.47×3.25×6.3=234848.25L.满足要求。

7校核泵机组：

7.1校核水泵机组

吸水管总水头损失∑hs=201.4×5.76+（0.1×1+1.01×1+0.19+0.07×1）×

1.42÷19.6=1.16+0.137=1.297

压水管总水头损失hd=iL=21.6×15+（3×1+0.89×1+0.07×1+3×1+0.05×

1+0.07×1）×2.32÷19.6=2.235m

泵房内管路水头损失h泵站内hshd1.2972.2353.532m

所以，水泵泵扬程为

HP=（Z0—Zp十Hsev十h管网十h输水十h站内）×1.05=（80-55+28+12+3.532）×1.05=70.9086

与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。

7.2消防校核消防时，泵站的供水量

QQmaxQ消458.33138.89597.22L/s消防时，泵站的扬程

HP'=（80-55+10+20+2.5）×1.05=60.375m与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。

8水泵安装高度计算

（1）300S90A型水泵允许吸上真空高度为3.5m

HS'=HS-（10.33-ha）-（hva-0.24）,查表得的当水温为30C°时，hva=0.43

=HS-（10.33-ha）-（hva-0.24）=3.5-

（0.43-0.24）=3.31m

泵的安装高度Hss。

V2

Hss

HShs

2g

∑hs=1.297m,

v

2/2g=0.1m

Hss=3.31-1.297-0.1=1.913m

（2）泵轴标高＝吸水井最低水位+Hss＝55+1.913=56.913m

（3）基础顶面标高＝泵轴标高-泵轴至基础顶面高度（H1）＝56.913-0.335＝56.578m

（4）泵房地面标高＝基础顶面标高-0.20＝56.578-0.20=56.378m

（5）水泵进口中心标高=泵轴标高-H3=56.913-0.268=56.645m

（6）水泵出口中心标高=泵轴标高-H4=56.913-0.268=56.645m

9设备的选择

9.1真空泵选择

真空泵的抽气量QV：

Ha

2

00×3.14×（0.45/2）2]÷5÷（10.33-1.913）×

QKWPWS

QV=1.1×[0.45×3.1T4×H（0a.45/H2）ss2+2

10.33=408.1（m3／h）

真空泵所需的真空值HVMAXHSS

HVMAX1.913760140.74毫米汞柱

10.33

其中：

Qv—真空泵的抽气量（m3/s）；

K—漏气系数（1.05～1.10）；

Vp—最大一台水泵泵壳内空气容积（m3）；

Vs—吸水管中空气容积；T—水泵引水时间（min），一般应小于5min，消防泵应不大于3min；

HVmax—真空泵的最大真空度（mmH）g；

Hss—离心泵的安装高度（m），最好取吸水井最低水位至水泵顶部的高差。

根据QV和HVmax选取SZ-3J型水环式真空泵（电动机为Y200L1）2台，一备一用，布置在泵房靠墙边处。

9.2计量设备选择

在压水管上设超声波流量计，选取DCT6488型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。

在压水管上设压力表，型号为Y－60Z，测量范围为0.0～1.0MPa。

在吸水管上设真空表，型号为Z－60Z，测量范围为0～760mmH。

g

9.3起重设备选择

300S90A型水泵的重量840Kg，Y355L1-4型电机的重量是1945Kg根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机的重量的型号为CD15-9D型电动葫芦双梁式起重机

起重量5t,跨度5.5m，起升高度9m。

滑车和电动葫芦总高度1090mm.

9.4泵房的高度

取吊物底部至最高一台机组顶距e=0.5m,则e+f=0.55+0.5=1.05m泵房间地面以上高度为：

H1=a+b+c+d+e+f=4.25a—为吊车梁高度,取0.5mb—滑车和电动葫芦总高度1090mmc—最大一台设备高度1.110md-顶梁上部高度0.5mh—为泵房地下部分的高度，3.622m所以，泵房总高度为4.25m，为了以后的发展需要，取H=8m

9.5排水设备设潜水排污泵2台，一用一备，设积水坑一个，容积为1.0×1.2×1.5m3选取50ZZB-10型自吸污水泵泵，其参数为：

Q=15m3/h,H=10m,n=2900r/min,N=1.1KWN

结束语

在为期一周多的课程设计里，我学到了不少的知识，也对学习有了更深的感悟。

在课程设计过程中，我们是主体，老师从旁指导，自己动手后才知道把课堂知识和实践联系在一起的过程很艰难。

不过在经过查资料以及老师的帮助下，我按时完成了课程设计的任务通过这通过这次课设，我了解和熟悉了更多关于给水排水的知识，也学会了许多设计方面的常识，更增加了我对学习专业知识的浓厚兴趣。

我非常感谢我的指导老师张铁坚老师的指导和帮助，感谢老师给我们这次课设的机会，提高了我们的手工绘图能力。

在以后的学

习过程中，我会更加努力的学习课本上的知识，并多多联系实践，为以后的发展打下坚实的基础。

我想这就是我课程设计的最大感受吧!

参考文献

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.北京：

中国建筑工业出版社，2007.

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2002.

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化学工业出版社，

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2007.