完整word版二泵站参考说明书.docx
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完整word版二泵站参考说明书
1前言
1.1设计题目
某水厂二泵站初步设计
1.2设计原始资料
（1）已知某城市经设计计算的最高日设计用水量为33975m3。
各小时用水量如下表所示：
小时
用水量百分数
小时
用水量百百分数
小时
用水量百百分数
小时
用水量百百分数
小时
用水量百百分数
小时
用水量百百分数
1
3.03
5
3.95
9
5.02
13
4.35
17
4.51
21
4.36
2
2.95
6
4.17
10
5.47
14
4.06
18
4.49
22
4.67
3
2.66
7
4.41
11
4.80
15
4.08
19
4.16
23
4.42
4
2.76
8
4.80
12
4.62
16
4.33
20
4.33
24
3.90
（2）在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池（水塔）的共同工作状况时，经方案比较后已决定二泵站采用两级供水，即0~4点，每小时供水量为2.5%；4~24点，每小时供水量为4.5%。
（3）该城市的最高日最高用水时情况：
①二泵站供水量：
425L/s（即4.5%）；
②输配水管网中的水头损失：
23.5m；
③管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头：
16m；
④二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：
25.5m。
（4）该城市的最高日最高时和消防用水时情况：
①二泵站供水量：
480L/s；
②输配水管网中的水头损失：
33.3m；
③管网中要求的最低自由水头：
10m；
④二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：
26m。
（5）该城市不允许间断供水，备用泵至少应有一台。
（6）二泵站（清水池附近）的地质情况是：
地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩。
（7）清水池有关尺寸如图所示（见图1.1）。
（8）该城市最大转输用水时情况，因矛盾不突出，故略。
（9）该水泵站海拔为200米，夏季最高水温为30℃。
图1.1清水池相关尺寸图
1.3设计任务
根据上述资料，进行该二泵站的初步设计，编写设计计算说明书共一份，绘制二泵站的平、剖面图一张（1号图纸一张）。
1.4参考资料
1.《水泵及水泵站》（第四版）（1998年）中国建筑工业出版社姜乃昌主编
2.《给水排水设计手册（1、3、11、12）》（第二版）（2000年）中国建筑工业出版社
3.《给水排水工程快速设计手册（1、2、5）》（第一版）（1996年）中国建筑工业出版社
4.《全国通用给水排水标准图集（S1、S3）》（1996年）中国建筑标准设计研究所
5.《泵站设计规范GB/T50265-97》，国家技术监督局，中华人民共和国建设部联合发布，1997，6月发布，1997年9月实施
2计算说明书
2.1流量和扬程的计算
该市用于泵站设计计算的最高日设计用水量为33975m3；在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池（水塔）的共同工作状况时，经方案比较后决定二泵站采用两级供水，即0~4点，每小时供水量为2.5%；4~24点，每小时供水量为4.5%。
向城市管网供水扬程计算公式如下：
式中H――总扬程，mH2O；
――二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差，mH2O；
∑h——总损失，包括管路损失和泵站损失，其中泵站内吸压水管路水头损失一般取值2.0~3.0mH2O，本设计取为2m；
hsev——管网中控制点所需的自由水头，mH2O；
h安全——安全水头，本设计取为2mH2O。
式中∑h管网――管路总损失，单位mH2O；
――表示管道的沿程阻损与局部阻力之和的阻力系数；
――流量，单位m3/s。
2.1.1水泵站二级供水的设计流量和扬程
水泵站二级供水的设计流量
该城市的最高日最高用水时情况如下：
输配水管网中的水头损失为23.5m；管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头为16m；二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差为25.5m。
则水泵站二级供水的设计扬程
。
根据
，即
，可以得管网的阻力系数S=130.1s2/m5。
2.1.2水泵站一级供水的设计流量和扬程
水泵站一级供水的设计流量
根据
，计算可得
水泵站一级供水的设计扬程
2.1.3消防供水的设计流量和扬程
消防供水的设计流量
该城市的最高日最高时和消防用水时情况输配水管网中的水头损失为33.3m；管网中要求的最低自由水头为10m；二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差为26m。
则消防供水的设计扬程为
。
2.1.4设计流量和扬程计算结果汇总
设计流量（L/s）
设计扬程（m）
一级供水
236
52.75
二级供水
425
69
消防供水
480
73.3
2.2水泵初选及方案比较
2.2.1选泵的主要依据
选泵的主要依据是所需的流量、扬程及其变化规律。
2.2.2选泵要点
1）大小兼顾，调配灵活，合理使用水泵的高效段；
2）型号整齐，互为备用；
3）考虑泵站的发展，实行近期和远期建设相结合；
4）大中型泵站需作方案比较；
5）合理选择水泵的构造形式；
6）保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深；
7）大小兼顾，合理调配的原则下，尽量选大泵；
8）考虑必要的备用泵；
9）选泵后应进行校核；
10）因地制宜，尽量选用当地成批生产的水泵型号。
2.2.2选泵的主要原则
（1）选泵首先要满足最高时供水工况的流量和扬程要求；在平均流量时，水泵应在高效段运行；在最高与最低流量时，水泵应能安全、稳定运行。
所选水泵特性曲线的高效率范围应尽量平缓，以适应各种工况的流量和扬程要求。
（2）尽可能选用同型号水泵，互为备用；或扬程相近、流量大小搭配的泵。
（3）水泵选择必须考虑节约能源，除了选用高效率泵外，还可考虑运行工况的调节；应考虑近远期结合，一般可考虑远期增加水泵台数或换装大泵。
对于埋深较大的水源泵房，远期可采用更换水泵的方式，减少泵房面积。
（4）应在保证水泵的正常吸水条件，在不发生气蚀的前提下，尽可能选用允许吸上真空度值大或必需汽蚀余量值小的泵，应充分利用水泵的允许吸上真空高度，以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，降低造价。
同时应避免泵站内各泵安装高度相差太大，致使各泵的基础埋深参差不齐或整个泵站埋深增加。
（5）水泵的台数及流量配比根据供水系统的运行调度要求、泵房的性质及规模、近远期结合方式等作综合考虑，并结合调速装置的应用进行多方案比较后确定。
（6）水泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部布置、泵站造价等有影响，因此要合理选择水泵的构造形式。
（7）选泵时应尽量结合地区条件优先选择当地制造的成系列生产的、比较定型的和性能良好的产品。
2.2.3备用泵的选择原则
根据供水对象对供水可靠性的不同要求，选用一定数量的备用泵，以满足供水对象对供水可靠性的不同要求：
①在不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组。
②允许短时间内减少供水量的情况下，备用泵只保证供应事故用水量。
③允许短时间内中断供水时．可只设一台备用泵。
④城市给水系统中的泵站，一般也只设一台备用泵。
通常备用泵的型号可以和泵站中最大的工作泵相同。
当管网中无水塔且泵站内机组较多时，也可考虑增设一台备用泵，它的型号相最常运行的工作泵相同。
另外应该注意，备用泵与其它工作泵一样，应处于随时可以启动的状态。
2.2.4水泵初选
离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。
尽可能选用离心泵。
IS型单级单吸悬臂式离心泵，可以用作给水，而且检修方便，但是却适用于流量比较小的供水，绝大多数泵的最大流量才100L/s左右，不适合本次设计。
单级双吸式离心泵是在给水工程中常用的一种离心泵（如Sh型、SA型），而且流量与扬程均能满足，故本设计初选水泵为单级双吸式离心泵。
经过选择比较，初选水泵见表2.1。
所选每台水泵的特性曲线见图2.1和图2.2。
表2.1初选水泵表
水泵
型号
额定流量
（L/s）
额定扬程
（m）
转速
轴功率
（KW）
所配电机
型号
所配电机
功率（KW）
方案一
4台350S125B
285.27
84
1450
373
JSQ1410-4
500
方案二
4台300S90
219.44
90
1450
242
Y355L2-4
315
图2.1350S125B型泵性能曲线
图2.3300S90型泵性能曲线
2.2.5方案比较
水泵方案比较见表2.2。
表2.2方案比较表
编号
供水
情况
工作泵台数及型号
供水流量
（L/s）
每台泵效率η（%）
水泵扬程H实（m）
所需扬程
H需
扬程利用率H需/H实（%）
方
案
一
一级供水
1台350S125B
236
74.64
90.19
52.75
58.5
二级供水
2台
350S125B
425
72.4
92.45
69
74.6
消防时
2台
350S125B
480
74.95
89.76
73.3
81.7
方
案
二
一级供水
1台300S90
236
78.91
86.95
52.75
60.7
二级供水
2台300S90
425
80.06
91.18
69
75.7
消防时
2台300S90
480
78.45
86.17
73.3
85.1
2.2.6方案比选分析
由表2.2中可以看出，选泵满足最高时供水工况的流量和扬程要求，两种方案的效率均较高，一级供水与消防时的扬程利用率较高，且满足消防时的要求。
方案一和方案二均选用了两种型号的泵，型号整齐、调配灵活，管理方便，能够互为备用；在水泵的效率以及扬程利用率方面，方案二都优于方案一，具有良好的节能效果；而且方案二在进行两级供水时，每台泵的效率都处在其高效段内；从远期规划方面考虑，方案二具有良好的发展和改善空间；其缺点是扬程利用率较低。
综合上述因素，根据选泵的原则，决定选用方案二（4台300S90），其中2台为备用泵。
2.3基础设计
机组（水泵和电动机）安装在共同的基础上。
基础的作用是支撑并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许基础沉陷。
因此，对基础的要求是：
①坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械震动荷载；
②要浇制在较坚实的地基上，不易浇制在松软地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。
卧式水泵均为块式基础，其尺寸大小一般均按所选水泵安装尺寸所提供的数据确定。
对于不带底座的大、中型水泵的基础尺寸，可根据水泵或电动机（取其宽者）地脚螺孔的间距加上0.4~0.5m，以确定其长度和宽度。
基础设计计算的相关公式为：
长：
L=螺孔间距+0.4~0.5m
宽：
B=螺孔间距+0.4~0.5m
高：
H=螺栓埋入深度＋150~200mm
螺栓埋入深度＝20~30×螺栓直径＋30~50mm
（其中，螺孔间距根据所选水泵的安装图进行确定）
根据上海依耐泵房有限公司提供的相关资料，确定所选泵的安装尺寸。
S型泵安装尺寸图见图2.3。
图2.3S型泵安装尺寸图
对于所选300S90型的水泵，其主要外形尺寸（不带底座）见表2.3。
表2.3300S90型水泵主要外形尺寸表
泵型号
泵尺寸
A0
A1
B0
B1
B2
B3
H
H1
H2
H3
L1
L2
Φd5
L3
300S90
1189
664
1046
470
600
450
898
510
268
325
520
450
Φ28
851
电机尺寸
进口及吐出锥管法兰尺寸
出口法兰尺寸
A
B
h
h1
N-Φd4
Dg1
D01
D1
n-Φd1
Dg2
D02
D2
n-Φd2
630
900
355
800
Φ35
Φ300
Φ400
Φ445
12-Φ22
Φ200
Φ295
Φ340
8-Φ22
根据表2.3数据计算可得
基础长L=螺孔间距+0.4~0.5m=B+L3+L2+0.5=0.900+0.851+0.450+0.5=2.701m，取为2.700m
基础宽B=螺孔间距+0.4~0.5m=A+0.5=0.630+0.5=1.130m
螺栓埋入深度＝20~30×螺栓直径＋0.03~0.05m=25×0.035+0.05=0.925m,取为0.930m
基础高H=螺栓埋入深度＋0.150~0.200m=0.930+0.200=1.130m>0.5~0.7m，符合要求。
由安装尺寸图可知，
基础高度校核（混凝土密度为
）：
基础重量应大于机组总重量的2.5~4.0倍。
基础重量M=ρV=2.6×103×2.700×1.130×1.130=8963.838kg
根据厂家提供的样本所查内容可知，泵的重量为840
，所配电机的重量为1650
，
机组总重量为840+1650＝2490
。
，所以基础满足强度要求。
基础用混凝土浇筑，混能土基础应高出室内地坪约10~20cm。
基础草图见图2.4。
图2.4基础草图
2.4泵站形式
2.4.1最大安装高度的计算
相关计算公式如下：
式中
――最大安装高度（m）；
――修正后的允许吸上真空高度（m）；
――吸水管从喇叭口到泵进水口的水头损失（m）。
其中，允许吸上真空高度的修正公式相关的计算公式如下：
式中
――修正后的允许吸上真空高度（m）；
――水泵厂给定的允许吸上真空高度（m）；
――安装地点的大气压（即
），mH2O，
海拔高度与大气压（
）关系见表2.4；
－－实际水温下的饱和蒸汽压力，mH2O，
水温与饱和蒸汽压力（
）的关系见表2.5。
表2.4海拔高度与大气压（
）关系
海拔m
-600
0
100
200
300
400
500
600
700
大气压
（mH2O）
11.3
10.3
10.2
10.1
10.0
9.8
9.7
9.6
9.5
海拔m
800
900
1000
1500
2000
3000
4000
5000
大气压
（mH2O）
9.4
9.3
9.2
8.6
8.4
7.3
6.3
5.5
表2.5水温与饱和蒸汽压力（
）
水温℃
0
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
饱和蒸汽压
（mH2O）
0.06
0.09
0.12
0.24
0.43
0.75
1.25
2.02
3.17
4.82
7.14
10.33
根据该水泵站的具体实际情况：
该水泵站海拔为200米，则
；
夏季最高水温为30℃，则
；
根据相关选泵软件可知，对于所选300S90型水泵，汽蚀余量Hsv=4mH2O。
汽蚀余量与允许吸上真空高度之间的关系：
即水泵厂给定的允许吸上真空高度为
则修正后的允许吸上真空高度为
即可得到最大安装高度：
根据经验取
，
所以最大安装高度
，取安装高度为4.2m。
2.4.2水泵的引水方式
水泵引水有自灌式和抽吸式两种形式，真空吸水高度较低的大型水泵，自动化程度和供水安全性要求较高的泵房，水泵顶部标高可以在吸水井最低水位以下，以便自动灌水，随时启动水泵。
抽吸式需要有抽除泵壳内空气的引水设备，引水时间一般不大于5min。
经过综合分析比较，又已知二泵站处的地质情况是：
地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩，页岩不易开挖。
从经济性考虑，不适合采用自灌式引水方式，故考虑抽吸式。
真空泵引水在给水泵站中采用较为普遍，其优点是水泵启动快，运行可靠，易于实现自动化。
目前使用最多的是水环式真空泵，其型号有SZB型，SZ型，S型3种。
故本设计采用抽吸式水环式真空泵引水方式进行引水。
真空泵的排气量可近似按下式计算：
式中
——真空泵的排气量，m3/min；
——泵站中最大一台水泵泵壳内空气容积，m3，相当于水泵吸入口面积乘以吸入口到出水闸阀间的距离；
——从吸水井最低水位算起的吸水管中空气容积，m3，根据吸水管直径和长度计算，可查表2.7求得，本设计取为0.159m3/m；
——大气压水柱高度，该水泵站海拔为200米，查表2.4得
；
——离心泵的安装高度，本设计为4.2m；
——水泵引水时间，h，一般应小于5min，消防水泵不得超过3min，本设计取为3min；
——漏气系数，一般取1.05~1.10，本设计取1.10。
表2.7水管直径与空气容积的关系表
D（mm）
100
150
200
250
300
350
400
450
500
600
700
800
（m3/m）
0.008
0.018
0.031
0.071
0.092
0.096
0.120
0.159
0.196
0.282
0.385
0.503
计算得真空泵的排气量近似为1.16m3/min。
最大真空值Hvmax可由吸水井最低水位到水泵最高点之间的垂直距离计算得Hvmax=45.77kPa，所以极限真空度为45.77-101.325=-55.555kPa。
由计算所得的真空泵的排气量和极限真空度，根据新乡水泵厂提供的真空泵样本，选用2台SZ-1J型水环式真空泵（一用一备）。
SZ-1J型水环式真空泵主要性能见表2.8。
表2.8SZ-1J型水环式真空泵主要性能
型号
不同真空度时的抽气量（m3/min）
极限
真空度
（kPa）
耗水量（L/min）
电动机
生产厂
0
（kPa）
-40.53
（kPa）
-60.8
（kPa）
-81.06
（kPa）
-91.19
（kPa）
型号
功率
（kW）
转速（r/min）
SZ-1J
1.5
1.48
1.36
0.92
-
-88.5
10
Y112M-4
4
1450
新乡水泵厂
2.4.3泵轴标高和泵房机器间室内地坪标高的确定
泵轴标高和泵房机器间室内地坪标高如图2.5示意。
机器间地坪标高为-2.942m。
图2.5泵轴标高和泵房机器间室内地坪标高示意图
2.4.4小结
根据上述相关计算，可以确定该泵房为半地下式泵房。
2.5水泵机组的布置
2.5.1水泵机组的布置原则
水泵机组的排列是泵站内布置的重要内容，它决定泵房建筑面积的大小。
机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。
机组布置应保证运行安全，装卸、维修和管理方便，管道总长度最短、接头配件最小、水头损失最小，并应考虑泵站有扩建的余地。
2.5.2水泵机组的布置方式
根据《给水排水工程快速设计手册》（第一册给水工程）152~153页水泵机组各种布置方式的比较表来进行水泵机组布置方式的选择。
根据本设计实际综合考虑，选用的是S型水泵，是侧向进出水的水泵，泵的台数为4台，由上表分析比较可知，宜采用直线单行布置，该种布置虽然稍增长泵房的长度，但泵房跨度较小，进出水管顺直，水利条件较好，节省电耗。
2.5.3水泵机组的平面布置
根据《给水排水工程快速设计手册》（第一册给水工程）P153页的相关内容，机组直线单行布置各部尺寸应符合相关要求。
机组直线单行布置相关规范尺寸如图2.6所示：
图2.6机组直线单行布置相关规范尺寸
由上述规范要求规定，根据本设计具体情况考虑，计算得到：
每台水泵机组之间的间距为2m；管道轴线间距为4.700m。
水泵机组布置各部分详细尺寸见泵房机器间布置草图（附图1）。
取进、出水侧水泵基础到墙壁的距离以及基础到墙壁的距离均2m,电机组与配电设备的距离也为2m,则可以初步定出泵房机器间的长度和宽度：
长：
宽：
2.6吸压水管流速和直径的确定
2.6.1吸压水管流速和直径的设计要求
根据《给水排水工程快速设计手册》（第一册给水工程）157~162页的相关内容，设计要求如下：
1、吸水管路及出水管路的设计流速根据表2.10确定。
表2.10吸水管路及出水管路的设计流速
管径（mm）
D<250
250
D<1000
1000
D<1600
D
1600
吸水管内流速（m/s）
1～1.2
1.2～1.6
1.5～2.0
1.5～2.0
出水馆内流速（m/s）
1.5～2.0
2.0～2.5
2.0～2.5
2.0～3.0
2、水泵进出水管道上的阀门和止回阀直径，一般与管道直径相同。
3、泵房内经常启闭的阀门，当直径d＝300mm或d＝300mm以上的可采用电力或液压传动阀门，在自动化泵房内，所有操作阀门都应该安装电动或液压传动装置。
2.6.2水泵吸压水管道的确定
进出水管均采用钢管，计算管径时采用最大供水量，即消防供水时的流量计算，当为消防供水时，有两个水泵同时工作，所以流量Q=0.48/2=0.24m3/s。
因为
，
（1）吸水管道，取d＝450mm，由上述公式计算可得：
，满足要求。
（2）压力管道，取d＝350mm，由上述公式计算可得：
，满足要求。
根据流量、流速与管径的关系要求，查《给水排水设计手册》中水利计算表可得
Q=240L/s，d＝450mm，查得，i＝6.22‰，
Q=240L/s，d＝350mm，查得，i＝23.3‰。
由上述计算可知，吸水管道采用管径d＝450mm，坡度i＝6.22‰敷设；压力管道采取管径d＝350mm，坡度i＝23.3‰敷设，即可以满足相关要求。
2.7吸压水管路的布置
2.7.1吸压水管路的布置要求
吸水管路布置要求：
不漏气；不积气；不吸气；不吸入池底沉渣，并且有良好的水力条件；注意底阀的设置；设计流速的限制。
压水管路布置要求：
承压要求；避免管路应力传至水泵，设置伸缩节和橡胶接头；注意止回阀的设置；注意设计流速的要求。
吸压水管路在泵房内的布置原则：
安全性；节能；考虑泵房的形状面积的影响。
2.7.2吸压水管路的布置
1．吸水管路布置
根据《给水排水工程快速设计手册》（第一册给水工程）157页和《水泵与水泵站》（第四版）144页：
（1）每台水泵宜设置单独的吸水管直接向吸水井或清水池中吸水。
（2）吸水管路应尽可能短，减少配件，一般采用钢管或铸铁管，并应该注意避免接口漏气。
吸水管路是不允许漏气的，否则会使水泵的工作发生严重故障。
本设计吸水管路采用钢管，因钢管强度高，接口可焊接，密封性胜于铸铁管。
（3）为了使水泵能及时排走吸水管路内的空气，吸水管应有沿水流方向，即向水泵连续上升的坡度（i
0.005），以免形成气
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