雨水泵站设计说明书.docx

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雨水泵站设计说明书

设计说明书3

一、主要流程及构筑物3

1.1泵站工艺流程3

1.2进水交汇井及进水闸门3

1.3格栅3

1.4集水池4

1.5雨水泵的选择6

1.6压力出水池：

6

1.7出水闸门6

1.8雨水管渠6

1.9溢流道7

二、泵房7

2.1泵站规模7

2.2泵房形式7

2.3泵房尺寸9

设计计算书11

一、泵的选型11

1.1泵的流量计算11

1.2选泵前扬程的估算11

1.3选泵11

1.4水泵扬程的核算12

二、格栅间14

2.1格栅的计算14

2.2格栅的选型15

三、集水池的设计16

3.1进入集水池的进水管:

16

3.2集水池的有效容积容积计算16

3.3吸水管、出水管的设计16

3.4集水池的布置17

四、出水池的设计17

4.1出水池的尺寸设计17

4.2总出水管17

五、泵房的形式及布置17

5.1泵站规模：

17

5.2泵房形式18

5.3尺寸设计18

5.4高程的计算19

设计总结20

参考文献21

设计说明书

一、主要流程及构筑物

1.1泵站工艺流程

目前我国工厂及城市雨水泵站流程一般都采用以下方式：

进入雨水干管的雨水,通过进水渠首先进入闸门井,然后进入格栅间,将杂物拦截后,经过扩散,进入泵房集水池,经过泵抽升后,通过压力出水池并联,由两条出水管排入河中。

出水管上设旁通管与泵房放空井相连,供试车循环用水使用。

1.2进水交汇井及进水闸门

1.2.1进水交汇井：

汇合不同方向来水，尽量保持正向进入集水池。

1.2.2进水闸门：

截断进水，为机组的安装检修、集水池的清池挖泥提供方便。

当发生事故和停电时，也可以保证泵站不受淹泡。

一般采用提板式铸铁闸门，配用手动或手电两用启闭机械。

1.3格栅

1.3.1格栅：

格栅拦截雨水、生活污水和工业废水中较大的漂浮物及杂质，起到净化水质、保护水泵的作用，也有利于后续处理和排放。

格栅由一组（或多组）平行的栅条组成，闲置在进站雨、污水流经的渠道或集水池的进口处。

有条件时应设格栅间，减少对周围环境的污染。

清捞格栅上拦截的污物，可以采用人工，也可以采用格栅清污机，并配以传送带、脱水机、粉碎机及自控设备。

新建的城镇排水泵站，比较普遍的使用了格栅清污机，达到了减轻管理工人的劳动强度和改善劳动条件的效果。

格栅通过设计流量时的流速一般采用0.8-1.0m/s；格栅前渠道内的流速可选用0.6-0.8m/s；栅后到集水池的流速可选用0.5-0.7m/s。

1.3.2栅条断面：

应根据跨度、格栅前后水位差和拦污量计算决定。

栅条一般可采用10mm×50mm~10mm×100mm的扁钢制成，后面使用槽钢相间作为横向支撑，通常预先加工成500mm左右宽度的格栅组合片。

1.3.3栅条间隙：

雨水格栅间隙≥40mm；按照水泵类型及口径D，应小于水泵叶片间隙。

一般轴流泵＜D/20,混流泵和离心泵＜D/30。

格栅间隙总面积应根据计算确定。

当用人工清渣时，应不小于进水管渠有效断面的2倍，机械清除时应不小于1.2倍。

1.3.4流速：

格栅通过设计流量时的流速一般采用0.8~1.0m/s，格栅前渠道内的流速可以采用0.6~0.8m/s,栅后到集水池的流速可以采用0.5~0.7m/s。

1.3.5格栅倾斜角度：

格栅倾斜角度为45°—75°，一般机械清污时≥70°特殊情况也采用90°垂直格栅，人工清污时≤60°

1.3.6机械格栅：

城镇雨水泵站应尽量采用机械格栅清污机。

目前国内常用的常用的格栅形式按栅条分为直条、弧形和回转式。

按安装形式分为有固定式和移动式；按驱动齿耙方式分为臂式、链式和钢索牵引式。

格栅宽度不大于3m时，使用固定式清污机，大于3m,宜使用移动式或多台固定式清污机；格栅深度不大于2m宜采用弧形格栅清污机，大于7m，宜采用钢丝绳清污机。

为了保证来水全部经过栅条，栅条的高度应不正常水位高出不小于1.0m。

在使用机械清污的同时，要尽量考虑人工清污的可能性，以便在清污机故障时，维持泵站运行

1.4集水池

1.4.1集水池容积：

一般指死水容积和有效容积两部分。

死水容积是最低水位以下的容积，主要由水泵吸水管的安装条件决定。

死水容积不能作为集水池的有效容积。

集水池的容积可以调蓄变化的进水量，提供水泵机组稳定运行的条件。

一般为钢筋混凝土结构。

其布置应满足调蓄容积和水泵吸水管安装的工艺要求

集水池容积要满足水工布置，安装格栅、安装水泵吸水管的要求不，而且在及将来水抽走的基础上，既要避免水泵启闭过于频繁，又要减小池容，以降低运行合施工费用，减轻杂物的沉积和腐化。

1.4.2集水池的水位：

1）集水池的最高水位与最低水位：

集水池水位是指进水干管设计水位减去过栅损失至集水池的水位。

2）最高水位：

在正常运行中，进水达到设计流量时，集水池中的水位。

雨水按进水干管满管流的水位。

雨水泵站集水池的设计最高水位，应与进水管管顶相平。

当设计进水管道为压力管时，集水池的最高设计水位可高于进水管管顶，但不得使管道上游地面冒水。

3）最低水位：

最低水位取决于不同类型水泵的吸水喇叭口的安装条件及叶轮的淹没深度。

集水池的设计最低水位，应满足所选水泵吸水头的要求。

自灌式泵房尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。

确定的最低水位应该同时满足不高于按照集水池最高水位和集水池有效容积推算的最低水位，以及根据管道、泵站养护管理需要的最低水位。

一般雨水按相当于最小一台水泵流量时进水干管充满度的水位。

4）集水池有效水深：

最高水位和最低水位之间的水深。

1.4.3有效容积

1）雨水泵站的集水池容积，一般采用不小于最大一台水泵30s的出水量。

可参考以上规定，但尽量不采用最小值。

2）水池宽度不得过大，但也不得小于1.2m。

1.4.4集水池的布置：

1）采用正向进水。

当进水来自不同方向时，应在站前交汇，再进入集水池，直线段的长度应尽量放长，不宜小于5-10倍进水管直径。

2）进入集水池的水流要平缓地流向各台水泵，进水扩散角不宜大于45度，流速变化要求均匀，防止出现旋流、回流。

3）集水池进水管管底与格栅底边的落差不得小于0.5m。

池底应作成0.01-0.02的坡度，坡向吸水坑，吸水坑的深度一般采用0.5-0.6m。

4）泵站集水池前，应设置闸门或闸槽；泵站宜设置事故排出口。

5）雨水进水管沉沙量教多地区宜在雨水泵站积水池前设置沉砂设施和清砂设备。

6）集水池池底应设积水坑，倾向坑的坡度不宜小于10%。

7）集水池与应设冲洗装置，宜设清泥设施。

1.4.5吸水管布置：

为得到较好的吸水效果，应注意以下几点：

1）流向集水池的流速最好平均为0.5~0.7m/s，不大于1.0m/s。

2）因集水池过宽也会产生涡旋，为防止水发生偏流和回流，应设置整流板（导流板）。

3）加深吸水管的淹没深度，其最小尺寸可查表或者为吸水管管径的1.5倍。

吸水管喇叭口至集水池底距离不宜过大，也不宜过小，否则效率会降低，一般为0.8D或1.0D.

1.5雨水泵的选择

雨水泵的特点是出水量大而扬程小。

适合这一要求的水泵为轴流泵和混流泵。

泵站的设计流量为入流管道流量的120%。

水泵的选型首先应满足最大设计流量的要求，同时还必须考虑雨水径流量的变化，因为大雨时的径流量与小雨时的径流量的差别很大。

1）雨水泵的台数，一般不应少于2台，不宜大于8台，且最好选用同一型号。

当水量变化很大时，可配置不同规格的水泵，但不宜超过两种，或采用变频调速装置，或采用叶片可调式水泵。

由于雨水泵可以旱季检修，可不设备用水泵。

2）选用的水泵宜满足设计扬程时在高效区运行。

2台以上水泵并联运行合用一根出水管时，应根据水泵特性曲线和管路工作特性曲线验算单台水泵工况，使之符合设计要求。

3）水泵吸水管设计流速宜为0.7～1.5m/s。

出水管流速宜为0.8～2.5m/s。

1.6压力出水池：

汇集各台水泵的出水，调节出水压力，通过出水总管排除泵站。

分为封闭式和敞开式两种，敞开式高出地面，池顶可以做成全敞开或半敞开。

1）在出水总管长，水头损失大，估计水位升高值困难时，工程设计中采取的方法是将出水池局部做成敞开的高型井，井内设溢流设施的方法。

2）在出水总管不长，水头损失不大时，出水池一般作成封闭式。

池顶设防止负压的空气管和用于维护检修的压力人孔。

池底安装泄空管。

1.7出水闸门：

防止在水泵停止运转时受纳水体或下游排水系统通过出水总管向泵站倒流，并且为水泵的检修维护提供方便。

1.8雨水管渠

1）重力流管道按满流计算，井应考虑排放水体水位顶托的影响。

2）管道满流时最小设计流速一般不小于0.75m/s，如起始管段地形非常平坦，最小设计流速可减小到0.60m/s

3）最小管径和最小坡度：

雨水管与合流管不论在街坊和厂区内在街道下，最小管径均宜为300mm，最小设计坡度为0.003。

雨水口连接管道管径不宜小于200mm，坡度不小于0.01。

1.9溢流道

1）凡是有溢流条件的泵站，应该设置溢流道；并设溢流闸门控制.

2）有条件时应尽量设置事故排出的管道及闸门，平时闸门关闭，排放要取得当地卫生监督机关同意。

二、泵房

2.1泵站规模：

一般根据设计流量大小确定，单位是m3/s、m3/h或m3/d，已建成泵站的规模也可以用装机总容量表示

2.2泵房形式

2.2.1干式泵房湿式泵房

1、干式泵房：

积水池和机器间用隔墙分开。

只有水泵的吸水管和叶轮淹没在水中。

机器间能保持干燥，也避免了污水的污染。

具有养护、管理条件好，便于进行机组检修的优点。

已成为城镇排水泵站普遍采用的形式。

2、湿式泵房：

立式电动机设在上部的电机间内，水泵及管件淹没在电机间下面的集水池中。

优点是结构简单，集水池有效容积的范围大。

缺点是养护管理条件差，设备直接接受污水腐蚀。

适合在半永久雨水泵站使用。

潜水泵由于电动机、水泵特有的潜水功能，设置成湿式泵房是完全符合

2.2.2合建式泵房和分建式泵房

主要指集水池与机器间是合建在一起，还是分成两个独立的构筑物。

1、合建式泵房：

机器间与集水池合建在一座构筑物里，或上、下设置。

使用立式轴流泵、立式混流泵时，集水池设在机器间地板下面；使用卧式离心泵或混流泵时，宜用集水池与机器间前后排列，以隔墙分开的形式。

合建式泵房大多采用自灌式启动水泵。

合建式泵房还可以将进水闸井、格栅井、集水池、机器间、出水池等部分或全部合建在一座主体构筑物里面，使得布置更加紧凑合理。

但是由于出水池的埋深浅，同集水池底板的高差大，要采取措施防止不均匀沉降，如将出水池底板降低同集水池底板拉平。

或将连接处加柔性止水带。

合建式泵房的优点是布置紧凑、占地少、水头损失小、管理方便。

2、分建式泵房：

机器间和集水池分建为两个独立的构筑物。

机器间可以尽量抬高，减小地下部分的深度，地下式的集水池多为圆形或矩形。

两个构筑物的间距和高差，既要满足水泵吸程的限制，也要减少施工中的相互干扰，不宜将机器间的基础坐落在集水池开挖的范围内。

通常为了减小两座构筑物不均匀沉降的影响，在水泵吸水管同机器间和集水池的穿墙处做成柔性接口处理。

分建式泵房的主要优点是结构上处理比合建式简单，施工较方便，机器间也没有被污水渗透的危险。

对于土质条件差的泵房，采用非自灌或半自灌启动的排水泵站，分建式可以减少施工困难和降低工程造价。

雨水泵站一般采用合建式泵房。

2.2.3圆形泵房和矩形、组合形泵房：

泵房下部集水池和上部机器间的形状与水量大小、机组台数、施工条件及工艺要求有关。

采用较多的有圆形、下圆上方形、矩形与梯形组合形等结构形式。

1、圆形及下圆上方泵房：

当泵站规模较小，水泵台数≤4泵时，下部结构宜采用圆形，具有受力条件合理、便于沉井法施工的优点，上部建筑可以布置呈圆形或方形，方形机器间平面用率高，机组与附属设备布置方便，有利于管理维护。

2、矩形及组合形泵房：

当设计规模较大，水泵台数≥4台时，地下部分多采用矩形或梯形与矩形组合形。

组合形更具有水力条件较好的优点。

即进水部分包括进水闸门井、格栅井和前池布置成渐扩的梯形；出水部分包括水泵出水管、出水池、出水闸门、布置成渐缩的梯形、中间呈矩形，下部是集水池，上部建筑是机器间。

矩形及组合形泵房，多采用明开槽或半明、半支撑的施工方法。

矩形地下结构也可以采用沉井法施工。

2.2.4半地下式泵房和全地下式泵房：

泵房的机器间包括地上及地下两部分，称为半地下式泵房；地面以上没有厂房，水泵、电机机组全部封闭在地面以下的成为全地下式泵房。

一般雨水泵站常采用半地下式泵房

2.2.5自灌式与非自灌式、半自灌式

水泵启动时，叶轮和吸水管应及时灌水。

灌水方式有自灌式（包括半自灌式）和非自灌式两种。

当最低水位高于叶轮淹没水位时为自灌式，最高水位低于叶轮淹没水位为非自灌式。

叶轮淹没水位在最高水位与最低水位之间为半自灌式。

1）自灌式在排水泵站应用广泛，特别是开启频繁的污水泵站、要求及时的立交泵站，应尽量采用自灌式泵房。

2）半自灌式泵房手续繁琐，但泵房机器间深度浅，采光和通风条件好，巡视维修方便。

适用于地下水位高、地质条件差、施工困难时，以采用自灌式。

3）半自灌式适用于进水水位变化大的泵房，即水位高时自灌，水位低时引水灌泵。

2.3泵房尺寸：

2.3.1包括主厂房和副厂房。

副厂房的组成由布置形式决定，一般除设置配电及启动设备外，还有值班室、中控室。

主厂房设置水泵、电机机组及天车等附属设备，立式水泵有时单独设置水泵间

2.3.2主要机组的布置和通道宽度，应满足机电设备安装、运行和操作的要求,一般应符合下列要求：

1水泵机组基础间的净距不宜小于1.0m;

2机组突出部分与墙壁的净距不宜小于1.2m;

3主要通道宽度不宜小于1.5m;

4配电箱前面通道宽度，低压配电时不宜小于1.5m，高压配电时不宜小于2.0m。

当采用在配电箱后面检修时，后面距墙的净距不宜小于1.0m;

5有电动起重机的泵房内，应有吊运设备的通道。

2.3.3泵房各层层高，应根据水泵机组、电气设备、起吊装置、安装、运行和检修等因素确定

2.3.4泵房起重设备应根据需吊运的最重部件确定。

起重量不大于3t，宜选用手动或电动葫芦；起重量大于3t，宜选用电动单梁或双梁起重机。

2.3.5水泵机组基座，应按水泵要求配置，并应高出地坪0.1m以上。

2.3.6水泵间与电动机间的层高差超过水泵技术性能中规定的轴长时，应设中间轴承和轴承支架，水泵油箱和填料函处应设操作平台等设施。

操作平台工作宽度不应小于0.6m，并应设置栏杆。

平台的设置应满足管理人员通行和不妨碍水泵装拆。

2.3.7泵房内应有排除积水的设施。

2.3.8泵房内地面敷设管道时，应根据需要设置跨越设施。

若架空敷设时，不得跨越电气设备和阻碍通道，通行处的管底距地面不宜小于2.0m。

2.3.9当泵房为多层时，楼板应设吊物孔，其位置应在起吊设备的工作

范围内。

吊物孔尺寸应按需起吊最大部件外形尺寸每边放大0.2m以上。

2.3.10潜水泵上方吊装孔盖板可视环境需要采取密封措施。

2.3.11水泵因冷却、润滑和密封等需要的冷却用水可接自泵站供水系统，其水量、水压、管路等应按设备要求设置。

当冷却水量较大时，应考虑循环利用。

设计计算书

一、泵的选型

1.1泵的流量计算

《水污染控制工程》

（一）中讲到，泵的设计流量为入流管道流量的120%，所以泵的设计流量为

Q0=20000×120%=24000m3/d

每小时的平均流量

Q1=24000/24=1000m3/h

初选2台泵，单台泵的流量

Q单=1000/2=500m3/h

1.2选泵前扬程的估算

（1）

的确定：

集水池的最低工作水位到提升最高水位的位差是12m，经过格栅的水头损失为0.1m，则静扬程为

=12+0.1=12.1m

（2）水头损失的估算

泵站内吸水管水头损失1.5m；压水管水头损失2.0m；自由水头为

；

泵站外水头损失分为沿程损失

和局部损失

两部分，局部损失按

进行估算，则泵站外压水管水头损失为

；

取i为0.0005,

则∑hf=0.0005×6000=3m；

=0.3×3=0.9m；

泵站的总扬程为

H=Hst+∑h=12.1+1.5+2.0+1.0+3+0.9=20.5m

1.3选泵

根据上述计算，选泵型号为300WL600-24-75型立式污水泵，满足流量和扬程的要求

型号

流量Q

（m3/h）

扬程H

（m）

转数n

（转/分）

效率η

（%）

配套功率（kw）

排出口径/吸入口径（mm）

（NPSH）r

（m）

质量（kg）

300WL600-24-75

600

24

1470

67

75

300/300

6．5

2140

泵的安装尺寸如下表：

A（mm）

B（mm）

C（mm）

D（mm）

E（mm）

295

1167

849

525

458

进、出口法兰尺寸如下表:

O

p

Q

r

F（㎜）

G（㎜）

445

400

300

15°

680

680

H（㎜）

M（㎜）

N（㎜）

0

800

900

12-M20

12-φ22

4-φ32

1.4水泵扬程的核算：

（1）吸水管路水头损失计算

设吸水管中流速1.5m/s

根据Q=

πD2v

=

取D=350mm;管内流速

查表得i=0.0048

查图可知，直管部分长度1.0m

喇叭口（ξ=0.1），

DN350㎜90°弯头1个（ξ=0.59），

DN350㎜闸门1个（ξ=0.1），

DN350×DN300㎜渐缩管,由大到小，ξ=0.17

沿程损失；1.0×0.0048=0.0048m

300㎜管内流速

;

局部损失；（0.1+0.59+0.1）×1.442/2g+0.17×1.952/2g=0.1166m

吸水管路水头总损失；0.1116+0.0048=0.1214m

（2）泵站内出水管路水头损失计算

以沿程损失最大为核算路线，沿A，B，C，D，E线顺序计算水头损失

A-B段；

DN300㎜×DN500㎜渐扩管1个,ξ=0.29,V=1.95m/s,

则局损为（0.29×1.952）/（2×9.8）=0.0562m

DN500㎜单向阀1个,ξ=1.7，V=0.71m/s,

则局损为（1.7×0.712）/（2×9.81）=0.0437m

DN500㎜90°弯头1个,ξ=0.64，局损为（0.64×0.712）/（2×9.81）=0.0164m

DN500㎜闸阀1个,ξ=0.1,局损为（0.1×0.712）/（2×9.81）=0.0026m

则此段总局部损失:

0.0562+0.0437+0.0164+0.0026=0.1189m

B-C段：

对于总出水管:

Q总=1000/3600=278l/s,总出水管流速0.8-2.5m/s,

设出水管流速为1.2m/s,则管径

;

取整

；则流速为

符合要求；

丁字管1个,ξ=1.5,V=1.17m/s,局损为（1.5×1.172）/（2×9.81）=0.1048m

直管DN550㎜长度1.0m，Q=139l/s,V=1.17m/s,查表得i=0.0051

则沿程损失为1.0×0.0051=0.0031m

总局部损失；0.1048+0.0031=0.1099m

C-D段

丁字管1个（ξ=1.5）,局部损失；1.5×1.172/2g=0.1048m

选用DN550㎜，Q=278l/s,v=1.17m/s.查表得i=0.0031

直管部分长度1.0m，沿程损失；1.0×0.0031=0.0018m

总局部损失:

0.0018+0.1048=0.1066m

D-E段

丁字管1个（ξ=0.1）,局部损失；1.5×1.272/2g=0.1048m

选用DN550㎜，v=1.17m/s.Q总=228l/s,查表得i=0.0018

直管部分长度5.0m，沿程损失：

5.0×0.0018=0.009m

此段总局损为:

0.009+0.123=0.1138m

泵站内出水管路水头总损失：

∑hd=0.0322+0.1099+0.1066+0.1138=0.3625m

（3）泵站外出水管路损失

泵站外出水管道管径：

所以出水管道采用550mm的铸铁管，其中

=0.0003215

水头损失A=

沿程损失=

则水泵总扬程H=12.1+0.1189+0.3625+1.875+0.077+1.0=15.645m

因此,所选300WL600-24-75型立式污水泵满足要求.

二、格栅间

2.1格栅的计算

设栅前水深是0.4m，过栅流速=0.8m/s,栅条间隙宽度b取0.04m，格栅安装倾角70°，则

（1）格条的间隙数n=

=

=21个

（2）栅槽宽度：

设栅条宽度为0.015m

B=S（n-1）+bn=0.015×（21-1）+0.04×21=1.14m；

（3）栅槽总长度与总高度

进水渠道渐宽部分的长度：

设进水渠道B1=0.70m，其渐宽部分展开角度

=20°（进水渠道内流速为0.72m/s）

m

 格栅与出水渠道连接处的渐宽部分长度：

通过格栅的水头损失设格栅为锐边矩形断面

=

=0.087m

栅后槽总高度：

设栅前渠道超高

=

栅槽总长度：

=

格栅间隙总面积=21×0.04×2.5=2.1m2

2.2格栅的选型

由以上计算选择格栅的型号：

选用HG型回转式格栅除污机

HG型回转式格栅除污机主要技术参数

型号

栅条间隙

/mm

水槽宽度

/mm

安装角度

/°

过栅速度

/m/s

有效栅宽度/mm

HG12

20-80

1250

60-80

≦1

900

三、集水池的设计

3.1进入集水池的进水管:

3.1.1管径的计算

流向集水池的流速最好平均为0.5~0.7m/s，不大于1.0m/s。

取流速为v1=0.6m

D1=

=

=0.768m；

取D1=750mm

v1=

=

=0.63m/s；

符合条件。

3.1.2悬空高度的确定：

进水管的最小悬空高度P=0.62D1=465mm,因需设格栅且格栅与进水口的最小落差为0.5m,故进水管的悬空高度即管底至池底的距离取1.200m;

3.2集水池的有效容积容积计算

V=500×60/3600=8.34m3采用相当于一台水泵60s的流量，则有效水深H=1.5m；

则其面积S=

设其宽度为2m,则其长度为5.56/2=2.78m,取2.8m;

3.3吸水管、出水管的设计

3.3.1吸水管的设计

泵本身水泵本身带有300mm的进水口，故取直径为350mm的吸水喇叭口，吸水管的淹没深度，为吸水管管径的1.5倍。

故淹没深度=1.5D=1.5×300=450mm；

吸水管喇叭口至集水池底距离一般为0.8D-1.0D，取300mm

3.3.2出水管的设计