泵站课程设计内容.docx
《泵站课程设计内容.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《泵站课程设计内容.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
泵站课程设计内容
目录
前言…………………………………………………………2
第一章概述………………………………………………3
第二章设计流量的计算……………………………………...4
第一节水塔和清水池容积的计算………………………………4
第二节分级供水及水塔调节容积的计算表……………………6
第三节用水量变化曲线…………………………………………6
第四节二级泵站流量和扬程计算………………………………6
第三章机组选择及方案比较……………………………9
第一节水泵及电机的选择………………………………………9
第二节机组选型及方案比较……………………………………10
第三节二级泵站的校核…………………………………………14
第四节二级泵站土建要求………………………………………16
第四章泵站附属设备的选择……………………………17
第一节水泵引水设备的选择……………………………………18
第二节水泵起重设备的选择……………………………………19
第三节其他设备的选择………………………………………....20
第五章二级泵站平面图布置…………………………....21
第一节水泵尺寸的选择及空间布置……………………………21
第二节泵房尺寸的拟定和依据…………………………………22
第三节设备具体布置……………………………………………23
第六章结束语……………………………………………24
前言
泵站作为取水输水工程的一个重要部分，已在机电排灌、城乡给排水、工矿企业供水和排水等工农业生产和水利工程建设等各方面得到了广泛应用，随着我国工业的日益发达，冶金技术的进步，潜水电机的加工制造技术已相当成熟，大中型潜水泵的发展越来越快，被广泛应用在工农业生产和水利工程建设中。
作为一个给排水专业的大学生来说，泵与泵站是一门及其重要的必修课程。
在城市给排水工程中，泵站通常是整个给排水系统正常运转的枢纽。
从给水厂到污水厂，从农业灌溉到防洪排涝，到处都得使用各种各样的泵装置。
所以，我们应该努力学好这门课程，掌握理论知识，并把理论知识运用到实践中去。
作为一个给排水专业的学生，我们应该为以后的工作打下坚实的基础，要自己的知识去回报祖国，服务人民。
这次泵与泵站课程设计是一次自我锻炼的好机会。
在课堂上我们只是学习到了理论知识，要能真正胜任日后的工作，还必须理论联系实际，在实际设计中寻找问题，解决问题。
我们这次的所要设计的是徽城地区的二级泵站，在设计过程中熟悉泵站设计的过程，巩固以前学习的知识，培养独立思考、独立设计的能力。
我相信。
在指导老师曾立云的带领下，我们一定认真思考，认真设计，独立完成，争取在设计过程有所收获，并最终取得优秀的成果！
第一章概述
一、设计目的和设计任务
设计目的：
熟悉二级泵站的设计过程；掌握泵站设计是所遵守的规范；增强工程建设及预算意识；提高独立思考和设计的能力。
设计任务：
完成徽城地区的二级泵站设计，完成设计说明书并绘制相关设计图纸。
二、设计资料分析
1.基本情况：
徽城地处华东平原，城区建筑多为三层，最高五层。
为满足城市生活及生产用水需要，拟建徽城地区给水工程。
此工程主要包括取水工程、净水工程及输水工程三个分工程。
一、二级泵站是取水工程和输水工程中的一部分。
徽城地区水资源丰富，有沿河地表水及地下水可利用。
附微城总平面图一张。
2.地质及水文资料：
在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。
由地质柱状图可看出，0～2m深为砂粘土，以下是页岩。
沿河徽城段百年一遇最高水位40.36m，最低水位32.26m,正常水位36.51m。
徽城地下水位多年平均在38.5m左右（系黄海高程）。
3.气象资料：
年平均气温15.6℃，最高气温39.5℃，最低气温－8.6℃，最大冻土深度0.44m。
主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。
4.用水量资料：
该地区最大日用水量近期为10万吨/日，远期为13万吨/日。
最大日用水量变化情况详见附表。
5.净水厂设计资料：
净水厂布置情况见附图。
净水厂内沉淀池进水口设计水位42.50m，清水池最高水位40.3m，清水池最低水位38.2m.。
清水池容积须本次设计确定。
6.输水管网设计资料：
由于城区距水源较远，管网布置成网前水塔形式，净水厂至水塔输水管道长度为2500m。
其他情况详见总平面图。
根据管网计算结果确定出水塔最高水位为68.3m，水塔最低水位为65.8m。
水塔容积尚须本次设计确定，水塔调节容积建议设计在最高日用水量的5﹪～8﹪。
7.其他资料
地震等级：
五级；地基承载力2.5Kg/cm2；可保证二级负荷供电。
第二章设计流量的计算
第一节水塔和清水池的容积计算
水塔和清水池的容积，由一、二级泵站供水量和用水量变化曲线确定。
如果二级泵站每小时供水量等于用水量，则流量无需调节，管网中可以不设水塔，成为无水塔的管网系统。
二级泵站每小时供水量越接近用水量，水塔的调节容积可以减小，但清水池的调节容积将增大。
假如一级泵站和二级泵站每小时供水量接近，则清水池的调节容积将明显增大，以便调节二级泵站供水量和用水量之间的差额。
所以给水系统的总调节水量由水塔和清水池来分担。
水塔和清水池的容积计算通常用以下两种方法：
一是根据供水量曲线和用水量变化曲线推算；二是凭经验估算。
前者需要知道24h的用水量变化曲线，并拟定泵站的供水量；后一种采用最高日用水量的百分数。
由于安全可靠供水的原则，清水池一般应设置两座，以便在清洗检修是可以不间断供水。
无论是清水池还是水塔，调节构筑物的共同特点是调节两个流量之间的差额，其调节容积为：
W=maxΣ（Q1-Q2）-minΣ（Q1-Q2）（
）
式中：
Q1、Q2——分别表示泵站的供水量和管网的用水量
。
也可以采用将清水池各小时调节量或水塔各小时调节量中的所以负值相加后取绝对值的方法求清水池和水塔的调节容积。
在本设计中，已知最高日各时段的用水量，可以拟定二级泵站各小时的供水量，分两级供水。
运用附表一计算分级供水时的水塔及清水池调节容积。
具体计算方法如下：
根据已知数据填入
（1）～（4）项；第（5）项等于第（4）项减去第（3）项；第（6）项为第（5）数据的依次累加，第（7）项为第（3）项与第
（2）项之差；第（8）项为第（7）项的依次累加。
然后将（5）和（7）的所有负值相加后取绝对值填入本项的Σ栏，即为清水池和水塔各自的调节容积。
第二节分级供水时水塔及清水池的调节容积计算
（见附表一）
由计算表可知;
清水池调节容积占最高日供水量的12.4%；
近期：
=12.4%
=12.4%*100000=12400（
）
远期：
=12.4%
=12.4%*130000=16120（
）
水塔调节容积占最高日供水量的5%。
近期：
=5%
=5%*100000=5000（
）
远期：
=5%
=5%*130000=6500（
）
第三节用水量变化曲线（见附图一）
由图可知：
一级供水量为最高日供水量的2.8%；
二级供水量为最高日供水量的5.0%；
时变化系数：
Kh=24*5.6/100=1.34。
第四节二级泵站流量及扬程的计算
一、二级泵站供水线
本设计中的二级泵站等设计供水线根据资料中的徽城地区最高日用水量变化曲线拟定。
拟定时应注意以下几点要求：
（1）泵站的分级供水线应与最高日用水量变化曲线相接近，以减小调节水塔和清水池的调节容积，当最高日用水量变化曲线的变化幅度较大时，应采用二级供水，满足用水需求并考虑经济可行性。
（2）在分级供水设计过程中，考虑近、远期相结合，应注意能选到合适的水泵，以及水泵之间的合理搭配能否满足不同时期的供水要求。
在本设计中，由于最高日用水量变化曲线分布不均匀，采用二级供水。
有资料可知：
该地区最高日用水量近期为10万吨/天，远期为13万吨/天。
从而确定设计流量。
综合考虑，一级供水时段为21点至次日6点，设计供水量为最高日供水量的2.8%；二级供水时段为6点至21点，供水量为最高日供水量的5.0%。
则二级泵站的设计流量如下所示：
一级：
=100000*2.8%/3.6=777.78（L/S）
二级：
=100000*5.0%/3.6=1388.89（L/S）
考虑远期供水流量为：
一级：
=130000*2.8%/3.6=1011.11（L/S）
二级：
=130000*5.0%/3.6=1805.56（L/S）
二、二级泵站输水管管径确定
输水管径应该按照最高日平均时用水量来确定。
由资料可得：
近期：
远期：
选定流速时，应考虑技术和经济两方面的要求。
从技术上考虑，为防止输水管因水锤的现象而出现事故，最大设计流速不超过2.5～3.5m/s；输送原水时，为避免水中杂质在管内沉积，最低设计流速不得小于0.6m/s。
从经济角度考虑，流量一定时管径与速度的平方根成反比。
故，如果流速取得小些时，管径增大，相应造价增加，但大管径的管道水头损失小，运行电费将下降。
相反地，如果流速取得大一些，管径虽然小，造价会有所下降，但是水头损失会增大，由此而引起泵站扬程的增加，直接导致运行电费的增加。
因此，在实际设计中，一般按一定年限内造价和年运营费用之和最小时为最经济的流速，即通常所说的经济流速来确定管径。
根据《给排水设计手册》有以下结论：
管径D（mm）
<250
250～1000
1000～1600
>1600
吸水管（m/s）
1～1.2
1.2～1.6
1.5～2.0
1.5～2.0
压水管（m/s）
1.5～2.0
2.0～2.5
2.0～2.5
2.0～3.0
在本次设计中，为考虑安全供水，分别采用两条吸水管和两条压水管。
吸水管管径计算：
先按近期流量设计，每条管道流量：
Q=578.71L/s，选流速为1.2m/s，相应管径为D=590mm。
考虑远期供水需求，适当放大，可令
v=1.3m/s；D=600mm。
压水管管径计算：
按近期设计，初选流速为v=1.3m/s，相应管径为D=800mm，考虑远期供水，适当扩大流速为v=1.5m/s。
三、二级泵站设计扬程计算
净水厂设计资料：
净水厂内沉淀池进水口设计水位42.50m，清水池最高水位40.3m，清水池最低水位38.2m.。
输水管网设计资料：
净水厂至水塔输水管道长度为2500m。
根据管网计算结果确定出水塔最高水位为68.3m，水塔最低水位为65.8m。
水泵扬程为：
H=
+∑h
由资料，静扬程为水塔最高水位（68.3）与清水池最低位之差。
所以
=68.3-38.2=30.1m。
∑h包括吸水管的水头损失
，压水管的水头损失
以及泵内部的水头损失
。
由于泵房内部管路尚未设置，且水泵型号未知，所以先假设
=3m。
=2m。
为了保证供水的可靠性，采用了两条压水管，材质为铸铁管，管径取900mm。
则最大供水时（第二级供水）：
V=Q/A=（4*Q/2）/
=（2*1.3889）/（3.14*0.8*0.8）=1.38m/s
查《给排水设计手册》可得,当Q=0.6945L/S时，选用D=800mm的压水管，此时V=1.38m/s在经济流速范围内。
查《给排水设计手册》可知，铸铁管道粗糙系数n=0.013.则由曼宁公式得压水管比阻：
s=
=14.29
所以，得压水管的水头损失为：
=2s
=13.78m
则水泵的扬程为：
H=
+
+
+
=48.9m
综上所述，水泵的设计流量和扬程为：
Q=1388.9L/SH=48.9m
第三章机组选择及方案比较
第一节水泵及电机的选择
水泵，管道及电机（简称泵、管、机）三者构成了泵站的主要工艺设施。
其中管道在第一章已经选定，分别为D=600mm和D=800mm。
而水泵与电机是泵站的重要组成部分，选型配套是否合理，影响到泵站能否满足供水要求、运行是否经济和工程投资等。
泵站的动力费用占自来水成本的一半以上,所以选择水泵是否合理，对自来水成本的降低具有重大意义。
水泵选型时的主要依据：
水泵的流量和扬程应该满足近期和远期的水量和水压的要求。
在实际应用中，我们可以参考选泵的要点：
大小兼顾，调配灵活；型号整齐，互为备用；合理地用尽各泵的高效段；
远近期结合；大中型泵站需作选泵方案比较。
电动机从电网获得电能，带动泵运转，同时又处于一定的外界环境和条件下工作。
因此，正确的选择电动机，必须解决好电动机与泵、电动机与电网、电动机与工作环境间的矛盾，并且尽量使投资节省、设备简单、运行安全、管理方便。
一般应考虑以下四方面的因素：
根据所要求的最大功率、转矩和转速选用电动机；根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电动机的电压；根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造；根据投资少，效率高，运行简单等条件，确定所选电动机类型。
第二节机组选型及方案比较
水泵选型原则：
1.首先选用国家已颁布的水泵系列产品和经有关主管部门组织正式审核过的产品。
2.所选水泵能满足泵站设计流量和设计扬程的要求。
3.同一个泵站所选水泵型号尽可能一致。
4.按平均扬程选型时，水泵应在高效区运行。
在最高和最低扬程下运行时，能保证水泵安全稳定运行。
5.有多种泵型可供选择时，应对两组运行调度的灵活性、可靠性、运行费用、辅助设备费用、土建投资、主机发生事故时可能造成的影响进行比较论证，从而确定指标优良的水泵。
6.从多泥沙水源取水时，应考虑泥沙含量、粒径对水泵性能的影响。
7.泵站主机组的台数一般为4～8台为宜。
选型参数：
设计扬程：
48.9m
设计流量：
近期：
1388.89L/S
远期：
1805.56L/S
方案确定：
根据《给排水设计手册——常用设备》，可得以下两种选泵方案：
方案编号
用水变化范围（L/S）
运行泵及其台数
泵扬程
（m）
所需扬程
（m）
扬程利用
率（%）
泵效率
（%）
第一方案选用
两台28SA-10A
二台14SA-10B
1500~1700
一台28SA-10A
二台14SA-10B
48～51.5
48.9
94.9～100
86.7～88.7
1250~1350
一台28SA-10A
一台14SA-10B
48～51.5
48.9
94.9～100
88～89.5
1000
一台28SA-10A
52
48.9
94.0
92
500~700
二台14SA-10B
44~51
48.9
95.9~100
84~87
250~350
一台28SA-10A
44~51
48.9
95.9~100
84~87
第二方案选用
两台24sh-13
一台20sh-9A
一台14sh-13
1355~2012
一台24sh-13
一台20sh-9A
一台14sh-13
39~54.7
48.9
89.4~100
76.7~82.3
1085~1602
一台24sh-13
一台20sh-9A
40～57
48.9
85.8～100
76～81.5
965～1382
一台24sh-13
一台14sh-13
37.5～53
48.9
92.3～100
79～86
695～972
一台24sh-13
38～56
48.9
87.3～100
80～88
390～630
一台20sh-9A
42～58
48.9
84.3～100
72～75
其中，两台28SA-10A与24sh-13分别为一台运行，一台备用，以满足在检修时保证供水安全性。
从上表中可以看出，方案一的扬程利用率和效率都大于方案二，所以选用第一组方案。
其流量接近设计流量，能适应用水量变化曲线的需求，且效率较高。
查《给排水设计手册——常用设备》得所选泵的性能参数如以下表所示。
型号
Q
（L/S）
H
（m）
N
（kw）
电动机功率
（kw）
效率
（%）
气蚀余量
（m）
泵重
（t）
28SA-10A
1000
52
730
555
92
4.4
5.8
14SA-10B
250～350
44～51
149～180
220
84～87
3.6～5
1.21
根据所选水泵，选配电机及水泵安装尺寸如下表所示：
水泵型号
电动机型号
L
L1
L2
A
B
C
H
h
n1-d1
28SA-10A
JSQ158-8
JRQ158-8
JSQ1410-8
JRQ1410-8
3811
4226
3978
4411
950
1050
1242
1267
1100
940
820
970
7
630
560
1285
1280
1430
4-42
14SA-10B
JS6400S1-4
JR6400S1-4
JS136-4
JR136-4
JS126-4
JR124-6
2736
3216
2967
3401
2702
3150
770
875
750
964
919
948
686
790
710
560
860
550
5
400
500
450
1030
1125
1005
4-32
第三节二级泵站的校核
一、吸水管管路的损失：
设吸水管长15m，取28SA-10A，Q=500L/S，D=600mm，
v=1.78m/s。
由曼宁公式得比阻：
s=
=0.398
所以，水头损失为：
=2s
=0.199m
局部阻力包括以下几个部分：
1.进口喇叭口阻力系数：
ξ1=0.56
2.喇叭口滤网阻力系数：
ξ2=3.60
3.90度弯管阻力系数：
ξ3=0.60
4.50*600偏心减缩管阻力系数：
ξ4=0.18
所以，hsj=（ξ1+ξ2+ξ3）*
/2g+4*
/2g
=（0.56+3.6+0.6）*
/2g+0.647
=0.769+0.647=1.416m
则，hs=hsf+hsj=0.989+0.199=1.188m
二、压水管路中水头损失：
hd=hdf+hdj
设压水管长为20m，取28SA-10A，Q=500L/S，D=600mm，v=1.78m/s。
由曼宁公式得比阻：
s=
=0.530
所以，水头损失为：
=2s
=0.265m
局部阻力包括以下几个部分：
1.凸出锥管阻力系数ξ1=0.05
2.H4xx-10止回阀阻力系数ξ2=3.0
3.D940x-0.5电动蝶阀阻力系数ξ3=0.2
4.350*500三通管阻力系数（5个）ξ4=1.2
5.DN350闸阀阻力系数（4个）ξ5=0.07
6.350*500的渐扩管阻力系数ξ6=0.145
7.DN500的闸阀阻力系数ξ4=0.06
所以，
hdj=（ξ1+ξ2+ξ3+5*ξ44*ξ5+ξ7）*
/2g+6*
/2g
=（0.05+3.0+0.2+5*1.2+4*0.07+0.06）*
/2g+0.970
=1.550+0.970=2.52m
则，hd=hdf+hdj=0.265+2.52=2.785m
所以，泵房内总水头损失为h=hs+hd=1.188+2.785=3.973m<5m
故，初选的水泵符合要求。
三、最大安装高度确定：
HSV+HS=（ha-hva）+
/2g
4.4+HS=10.33-0.24+
/2g
HS=10.33-4.4-0.24+
/2g=5.85
Hss=HS-
/2g-∑h=5.85-0.16-1.188=4.502m
第四节二级泵站的土建要求
二级泵站的工艺特点是水泵机组较多，占地面积较大，但吸水条件较好。
因此，大多数二级泵站建成地面式或半地下式。
本次二级泵站设计将采用半地下式泵房。
二级泵站由于机组台数较多，因而附属的电器设备及电缆线较多。
在进行工艺设计时，应结合土建要求与供电要求统一考虑。
但是，对于二级泵站，土建造价相对的比运行耗电费用要少，因此，在设计二级泵站时，要着重注意工艺上的要求和布置，土建结构应保证满足工艺布置的要求。
二级泵站属于一般的建筑，常用的是柱墩式基础，墙壁用砖砌筑于地基梁上，外墙可以是一砖，一砖半或两砖厚，根据当地气候的寒暖而定。
为了防潮，墙体用防水砂浆与基础隔开。
对于装有桥式吊车吊泵房，墙内必须设置壁柱。
机组运行时，由于震动而发出很大的噪音，影响工人的身体健康，为此，在保证机制安装质量的前提下，应把机组与基础完全连接好，必要时刻采用消音设备。
在管道穿过墙壁处应采用柔性穿墙套管也可以减少噪音的传播。
泵房的设计还应该考虑防震和防淹要求。
从抗震角度出发，泵房最好建成地下式或半地下式。
水泵房还应该有水位指示器，当清水池或水塔中水位最高或最低时，便可自动发出灯光或音响信号。
此外，泵站外应设置灭火设施或消火栓，以扑灭可能的火灾。
泵站内应设置配电室及工作室，以满足运行和工作需求。
综上考虑，本次泵站设计中所用泵房为半地下式，四台水泵（三台运行一台备用）呈横向单行排列。
这样的布置便于纵向设置单梁式吊车，吸水管路与压水管路直进直出，可减小水头损失，以节省耗电，水泵采用真空泵引水启动。
机器间地板向吸水侧有0.005的坡度，沿墙内设有排水沟，集水坑设于泵房一角，用手摇泵排水。
压水管路上方设置走道平台，直接与值班室相通，从平台有短梯通向机器间。
值班室与配电室个设于泵房两侧，两侧各有大门和单扇小门与泵房外相通。
值班室隔墙上设双层玻璃窗，即可隔音，又可观察整个机器间。
第四章泵站附属设备的选择
泵站等附属设备，主要是水泵的引水设备、积水排除设备和起重设备。
这些设备的选择，必须同水泵和其他设备相匹配。
第一节水泵引水设备的选择
离心泵工作是建立在水流连续的基础之上的，因此，水泵在启动之前必须把泵壳和吸水管灌满水，否则，即使开动水泵也不能将水抽上来。
引水设备主要有底阀灌水、高架水箱自动灌水、真空泵引水设备、水射器引水装置和密封水箱引水。
我们选用了真空泵引水设备。
其优点是水泵启动较快，无底阀引起的局部阻力，运行安全。
缺点是要有一套真空装置，增加投资，管理也复杂，运行中要注意。
当采用离心泵输送液体时，当水泵中心线高出液面时，须设置引水装置已保证水泵的正常启动。
真空泵引水装置直接应用于真空泵吸取水泵体内和吸水管内的空气，达到引水目的。
选用真空泵时，必须掌握两个工作参数：
一是抽气量；二是真空度。
抽气量和真空度是相关的，随着真空度的增加，抽气量将逐渐减小。
选用真空泵时，抽气量是以泵站中最大的一台泵为依据，计算公式如下：
Q=（W1+W2）K/t
式中：
Q—真空泵抽气量，
；
W1—吸水管内存水容积，
；
W2—泵壳内存气容积，
，泵壳内存气容积大约等于水泵吸入口面积乘以吸水口到出水阀门的距离；
K—漏气系数，一般采用1.05～1.10；
t—水泵吸水时间，一般采用3～5min。
有上公式代入所选数据得每米管长的空气量如下表所示：
直径（mm）
100
150
200
300
400
500
空气量（
）
0.008
0.018
0.031
0.071
0.126
0.196
直径（mm）
600
700
800
90
升级会员 