水泵课程设计.docx
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水泵课程设计
泵与泵站课程设计
《设计说明》
《泵与泵站》课程设计任务书
本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建给水工程的送水泵房。
一、设计目的
本课程设计的主要目的是把《泵与泵站》中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。
二、设计基本资料
1、某城市最高日用水量为4万m3/d，时变化系数Kh=1.6，日变化系数Kd=1.3，管网起点至最不利点水头损失为12m，最不利点地面标高为20m，楼房一般四层（服务水头20m），泵站至管网起点设两条输水管（均为铸铁管），每条长500m，管径500mm，泵站处地面标高为17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一处火灾核算，消防流量30L/s，发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.50m，管网中无水塔。
2、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。
3、水厂为双电源进行。
三、工作内容及要求
本设计的工作内容由两部分组成：
1、说明说
2、设计图纸
其具体要求如下：
1、说明书
（1）设计任务书
（2）总述
（3）水泵设计流量及扬程
（4）水泵机组选择
（5）吸、压水管的设计
（6）机组及管路布置
（7）泵站内管路的水力计算
（8）辅助设备的选择和布置
（9）泵站各部分标高的确定
（10）泵房平面尺寸确定
2、设计图纸
根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制送水泵房平面图、剖面图及机组大样图，图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。
泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站主要设备及管材配件的等材料表。
1、总述
（1）城市最高日用水量为40000m?
/d，消防水量按30L/s考虑。
（2）吸水井最高水位标高为17.70m，最低水位标高为14.20m。
（3）管网最不利点地面标高为20.00m，管网起点至最不利点水头损失为12.00m，消防时为17.50m。
2、水泵机组的选择
（1）水泵设计流量及扬程
Q=740.74（L/s）
H=HST’+Hsev+Σh输+Σh网+Σhp+安全水头
因为有两条输水管，所以单管流量，查得1000i=9.3785，
Σh输=5.16m
所以H=46.96m
（2）选择水泵型号为了在用水量减少时进行灵活调度，减少能量浪费，利用水泵综合性能图选择几台水泵并联工作来满足最高时用水流量和扬程需要，而在用水量减小时，减少并联水泵台数或单泵运行供水都能保持在各水泵高效段工作。
当Q=30L/s时，泵站内水头损失甚小，此时输水管和配水管网中水头损失也较小，假定三者之和为2m，则相应的水泵的扬程为：
根据Q=740.74L/s，H=46.96m和Q=30.00L/s，H=29.80m，在水泵综合性能图上确定两点连接成参考管道特性曲线，选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联。
通过比较，选用两台14Sh-13，一台12Sh-9B型水泵并联，且选用一台14Sh-13型水泵为备用泵（见表1）。
表1水泵性能
水泵型号
流量/（L/s）
扬程/m
转速/（r/min）
轴功率/kW
效率/%
允许吸上真空度值Hs/m
重量Wp/kg
12Sh-9B
140~232
7.2~37
1470
82.5~108
78~82
4.5
773
14Sh-13
270~410
50~37
1470
164~180
79~84
3.5
1000
即管道特性曲线方程为
将水泵特性曲线及管道特性曲线均绘于坐标纸上，检验其效率，得出结论：
上述方案可行。
（3）电机配置查给排水设计手册第11册，采用水泵厂家指定的配套电机，见表2
表2电机配置
水泵型号
轴功率/kW
转速/（r/min）
电机型号
电机功率/kW
重量Wm/kg
12Sh-9B
82.5~108
1480
JS-115-4
135
970
14Sh-13
164~180
1480
JS-127-4
260
1520
3、机组布置和基础设计
（1）机组布置采用单行顺列布置，便于吸、压管路直进直出布置，减少水力损失，同时也可简化起吊设备。
（2）基础尺寸基础根据厂家提供样本，12Sh-9B型和14Sh-13型水泵均不带底座，其基础尺寸按水泵、电机安装尺寸提供的数据确定，见表3。
表3基础尺寸
水泵型号
L4/mm
L6/mm
L8/mm
B3/mm
b/mm
L/mm
B/mm
H/mm
12Sh-9B
320
944
590
520
620
2254
1020
948
14Sh-13
600
893
650
600
710
2543
1110
1116
其中L=L4+L6+L8+400，，W=Wp+Wm，2400kg/m?
。
4、吸水管路和压水管路设计
（1）管路布置根据当地条件，泵房选用半地下式。
每台水泵设有独立的吸水管直接从吸水井吸水，各泵压水管出泵房后，在闸阀井内以横向联络管相接，且以两条总输水管送至管网。
由后续计算、设计得知，吸水井中最高水位为17.70m，此时水泵为自灌式引水，吸水管上设闸阀，以便停泵检修时使用。
吸水井最低水位为14.20m，此时水泵为吸入式引水，需要相应的引水设备，管路布置如右图。
（2）管径计算一台水泵单独工作时，其流量为水泵吸水管和压水管所通过的最大流量，根据单泵运行流量初步选定吸水管和压水管管径，计算结果见表4
表4吸水管和压水管管径计算
水泵型号
流量/（L/s）
吸水管
压水管
管径/mm
流速/（m/s）
1000i
管径/mm
流速/（m/s）
1000i
12Sh-9B
270
500
1.375
4.95
400
2.15
16.1
14Sh-13
430
600
1.52
4.81
500
2.19
12.6
由图1可知，横向联络管的流量应为两台大泵并联流量Q=690L/s，取d=600mm，则v=2.44m/s，1000i=12.4；每条输水管按最大总流量的75%考虑，即Q=690×0.75=517.5L/s，取d=500mm，v=2.64m/s，1000i=18.5。
（3）管路附件选配附件见表5
横向联络管与输水管选用Z41T-10型闸阀，DN500，L=540mm，W=681kg。
5、泵房机器间布置
表5管路附件选配
12Sh-9B
14Sh-13
名称
型号规格
主要尺寸
名称
型号规格
主要尺寸
喇叭口
DN500钢制
D1=700，H600
喇叭口
DN600钢制
D1=800，H600
90°弯头
DN500
R=500mm
L=500mm
90°弯头
DN600
R=600mm
L=600mm
手动蝶阀
D40X-0.5
DN500
L=225mm
W=112kg
摇杆传动蝶阀
D3T41X-6-10
DN600
L=390mm
W=544kg
偏心减缩管
DN500×300
L=810mm
偏心减缩管
DN600×350
L=840mm
同心渐扩管
DN300×400
L=790mm
同心渐扩管
DN350×500
L=830mm
球形补偿
DN400
L=700mm
球形补偿
DN500
L=844mm
缓闭止回阀
HH44T-10
DN400
L=900mm
缓闭止回阀
HH44T-10
DN500
L=1100mm
电动蝶阀
DX941X-10
DN400
L=310mm
W=450kg
电动蝶阀
DX941X-10
DN500
L=350mm
W=600kg
90°弯头
DN400
R=400mm
L=400mm
90°弯头
DN500
R=500mm
L=500mm
同心渐扩管
DN400×500
L=260mm
十字管
DN500
L=1000mm
（1）机器间长度因为电机功率大于55KW，故基础间距取1.5m，基础与墙壁间距离取1.4m,。
除4台水泵外，机器间右端按最大一台机组布置，设一块检修场地，平面尺寸为4.0m×3.0m，故得机器间总长度为：
（2）机器间宽度吸水管蝶阀距墙取1m，压水管蝶阀一侧留1.2m宽的管理管路，水泵基础与墙壁净距按水管配件安装的需要确定，故机器间宽度为：
综上，所以机器间平面尺寸最后确定为长20m，宽11m。
6、吸水井设计
吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。
吸水井最低水位：
Hmin=14.2m
水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥（1.3~1.5）d，取1.33×600=800mm
水泵吸水管进口喇叭口长度L≥（3.0~7.0）×（D－d），取3.0×（800－600）＝600mm
喇叭口距吸水井井壁距离≥（0.75~1.0）D，取1.0×800=800mm
喇叭口之间距离≥（1.5~2.0）D，取2.0×800=1600mm
喇叭口距吸水井井底距离≥0.8D，取700mm
喇叭口淹没水深h≥（0.5~1.0）m，取1.0m
吸水井井底标高：
14.20－1.0－0.7＝12.5m
吸水井高度为：
17.70＋0.50－12.50＝5.7m
吸水井长度为：
800×2＋800×4＋1600×3＝9600mm
吸水井宽度为：
800×2＋800＝2400mm
所以，初定吸水井长度为9600mm，宽度为2400mm，吸水井高度为5700mm。
因为吸水井中蓄水量要满足最大泵3min抽水量，即430×3×60＝77400L＝77.4m?
，而初定吸水井枯水期蓄水量为（14.20－12.50）×9.60×2.40＝39.17m?
，故初定吸水井面积不满足用水需要，调整为长20000mm，宽4000mm。
7、泵站内管路的水力计算
取最不利路线，如右图所示，按大泵计算
（1）吸水管路中水头损失Σhs:
吸水管路沿程损失为0.02m
吸水管路局部水头损失Σhls计算结果见表6。
表6吸水管路局部水头损失计算
管道直径/mm
管件
阻力系数ζ
最大流量/（L/s）
流速v/（m/s）
水头损失/m
600
喇叭口
0.56
430
1.52
0.066
90°弯头
1.01
430
1.52
0.119
蝶阀
0.15
430
1.52
0.018
600×350
偏心减缩管
0.20
430
4.47
0.204
合计
Σhls=0.407
吸水管路水头损失为0.43m
（2）压水管路水头损失Σhd：
压水管路沿程损失为0.16m
压水管路局部水头损失Σhd计算见表7。
表7压水管路局部水头损失计算
管道直径/mm
管件
阻力系数ζ
最大流量/（L/s）
流速v/（m/s）
水头损失/m
350×500
渐扩管
0.21
430
4.47
0.214
500
止回阀
1.7
430
2.19
0.416
蝶阀
0.15
430
2.19
0.037
90°弯头
0.96
430
2.19
0.235
十字管
0.2
430
2.19
0.049
2×闸阀
0.06
430
2.19
0.029
合计
0.98
压水管路总水头损失1.14m
∴水泵实际扬程
枯水位时：
Hmax=（20－14.2）+20+5.16+12+1.57+2=46.53m
洪水位时：
Hmin=（20－17.7）+20+5.16+12+1.57+2=43.03m
8、消防校核
H=（20－14.2）+10+5.16+12+1.57+2=42.03m
Q=740.74+30=770.74L/s
在坐标纸上描出此点可知无需备用泵。
9、水泵安装高度的确定
按大泵计：
Hss≦2.04m
取Hss为1.8m。
10、辅助设备的选择
（1）起重设备：
最大起重量为1520+340=1860kg
选用DL型3t单梁桥式起重机，MDI3-9D型电动葫芦，起升高度为9m。
（2）真空泵：
排气量：
Q=O.38m?
/min
Hv=266mmHg
选用SZ-2型真空泵两台，一备一用。
（3）排水设备：
选用50QWDL-15潜水排污泵两台，一备一用，设排水沟。
（4）通风设备：
采用自然通风。
11、泵房各部分标高的确定
因Hss定为1.50m，枯水位标高为14.20m，所以进水管标高为14.20+1.50=15.70m。
由14Sh-13型水泵外形尺寸中可查得泵轴至基础顶面距离H1=620mm，泵轴中心线高于进水管管中心距离H3为320mm，所以进水管管中心至基础顶面的距离为H1－H3＝300mm
所以泵基础顶面标高＝泵进水管标高－（H1－H3）＝15.40mm
基础高出泵房底按0.2m计，可得泵房室内地坪高程为15.40－0.20＝15.20m
泵房室内地坪高程为15.20m，室外地面高程为17.20米，故泵房为半地下式。
地下部分高度为17.20－15.20＝2.00m。
最高设备JS-127-4至室内地坪高度：
取吊物底部至最高一台机组顶距f＝0.5m，则g+f=1.86m
泵房绝对高度为：
H=（n+h2+h+d+e+f+g）=0.1+0.65+1.15+1.2×（2.676－1.291+0.99+0.5+1.36=6.412m
所以取泵房绝对高度为7.0m，其中泵房间高度为5.0m。
12、泵房平面尺寸确定
根据基础尺寸及其间距，泵房地下部分定为长20m，宽10.1m，根据吊车梁尺寸及其他因素考虑，泵房地面部分长25.30m，宽10.94m。
[另]工艺改进讨论：
考虑泵站中坏、换、修理泵、电动机的频率较低，起重机的使用频率较低，且使用起重机会增加厂房的高度和建筑面积，增加建设成本，故考虑用叉车来替代。
采用叉车的优势：
（1）替代后可减少泵房的长、宽、高度各约1m，减少泵站的占地面积。
（2）叉车可采用租借的方式，无需日常维护、检修，节约了日常维护成本。
采用叉车的弊端：
（1）叉车的工作平台需采用混凝土结构，宽度约6m，原设计走道可采用铁板铺设，宽度1m，此项增加了建设成本。
（2）为节省建筑面积，叉车工作平台为伸出平台，遮盖了出水管路的部分闸阀，不利于平时观察。
另伸出平台部分导致地下层采光条件差，需增设照明设备。
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