泵与泵站课程设计说明书.docx
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泵与泵站课程设计说明书
第一章水泵与水泵站课程设计任务书……………………………………………2
1.原始资料…………………………………………………………………………2
第二章泵站工艺具体计算过程……………………………………………………3
1.设计流量和扬程的计算……………………………………………………………3
2.选择水泵…………………………………………………………………………4
3.管道系统特性曲线（Q-∑h）绘制………………………………………………4
4.选泵方案的设立……………………………………………………………………5
5.方案比较和选择……………………………………………………………………6
6.泵和电机的基本参数………………………………………………………………7
7.消防校核……………………………………………………………………………9
8.机组基础尺寸的设计……………………………………………………………10
9.水泵的吸水管路与压水管路的布置……………………………………………11
10.泵房形式的选择…………………………………………………………………13
11.吸水井的设计…………………………………………………………………14
12.管道配件的选取………………………………………………………………15
13.各工艺标高的设计……………………………………………………………16
14.复核冰冻线……………………………………………………………………18
15.附属设备的选择………………………………………………………………18
16.参考资料………………………………………………………………………22
第一章水泵与水泵站课程设计任务书
一、设计资料
1、最大日设计流量5万米3/日（不包括厂内自用水），平均日设计流量4.1万米3/日；水厂自用水系数α=10%。
2、时变化系数为Kh=1.4。
3、供水方式为水泵单独供水，该城市最不利点建筑层数为8层，输水管和给水管网总水头损失∑h=11m，泵站地面标高为122.5m，最不利点地面标高为145.5m。
吸水井最低水位在泵站地面以下4m。
4、消防水量Qx=144m3/h，消防时，输水管和给水管网总水头损失∑hx=21m。
5、水厂为双电源进线，电力充分保证。
第二章泵站工艺具体计算过程
1.设计流量和扬程的计算
1）.设计流量
为了减小输水管道各净水构筑物的尺寸，在这种情况下，输入管网时要求二级泵站中的泵昼夜不均匀工作。
因此，泵站的设计流量应为：
式中Qr——二级泵站中水泵所供给的流量（m3/h）；
Qd——供水对象最高日用水量（m3/d）；
β——为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取β=1.05-1.1
T——为二级泵站在一昼夜内工作小时数。
考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数α=1.1则
近期设计流量为
Q=1.1×
×1.4=3208.33m3/h=0.89m3/s
2）.泵站工作时的设计扬程
H1＝Zc+Hc+hs+∑h+h′
式中：
H1—二泵站工作时扬程，m；
Zc—管网控制点地面标高与清水池最低水位高差，控制点地面标高为145.5m，清水池最低水位标高为-4m，Zc＝145.5-122.5-（-4）=27;
hs—吸水管路水头损失，取2m；
—泵站至最不利点的输水管网和管网的总水头损失11.0m；
h′－安全水头，取2m；
Hc－控制点的自由水头，36m。
则
故
2.选择水泵
可用管路特性曲线进行选泵。
先求出管路特性曲线方程中的参数，因为
所以
因此，
3.管道系统特性曲线（Q-∑h）绘制
Q（L/S）
0
100
200
300
400
500
600
700
∑h（m）
0
0.15
0.62
1.40
2.49
3.9
5.623
7.65
H=Hst+SQ²（m）
63
63.15
63.62
64.40
65.49
66.9
68.62
70.65
Q（L/S）
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
∑h（m）
9.99
12.6
15.62
18.90
22.49
26.39
30.61
35.14
H=Hst+SQ²（m）
72.99
75.6
78.62
81.90
85.49
89.3
93.61
98.14
4.选泵方案的设立
根据管道系统特性曲线以及设计流量和设计扬程选泵，确定两种选泵方案。
方案一：
共选四台350S75，其中一台备用，以及工作时，三台并联，三台泵同时工作时的工况点M1（890，79.83）此时并联的每台泵的流量和扬程为点N（296.6L/s,79.83m）,由（Q-η）曲线克制350S75的水泵效率为82.38%。
其余数据见下表。
方案二：
共选四台350S125B，其中一台备用，三台并联工作，三台同时工作时的工况点M1（890，82.2）此时并联的每台泵的流量及扬程为N（296.6，82.29），由（Q-η）曲线克制350S125B的水泵效率为77.06%。
其余数据见下表
选泵方案比较
水泵型号
单泵运行参数
多泵运行参数
台数
总流量∑Q（L/S）
总扬程
∑h（m）
总轴功率∑p（kw）
转速
n
流量
Q（L/S）
扬程
H（m）
轴功率
P（kw）
电动机功率
效率η（%）
方案
一
350S75
1450
296.6
79.83
281.8
355
82.38
3
600—890
79.8
845.5
1450
300
79.7
283.2
355
82.78
2
300—600
79.7
566.3
1450
300
79.6
283.2
355
82.78
1
<300
79.7
283.1
方案二
350S125B
1450
296.6
82.29
310.5
500
77.07
3
600—890
82.2
931.5
1450
300
81.77
312.1
500
77.06
2
300—600
81.8
624.1
1450
300
81.77
312.1
500
77.06
1
<300
81.7
312.1
5.方案比较和选择
从扬程利用率，水泵台数，和效率综合考虑，选择方案一，三台300s75，互为备用。
6.消防校核
由Q-H曲线知当Q=Q消=3352.33m3/h时，H=77>52m见T点。
所以所选水泵满足要求
。
7泵和电机的基本参数
8.机组基础尺寸的设计
由上可知，选Y400-39-4型号电机，则安装尺寸：
基础长度L＝地角螺钉间距+（400～500）
＝
基础宽度B＝地角螺钉间距+（400～500）
＝
，取1200mm
基础高度H＝
＝
其中
—水泵重量（kg）;
—电机重量（kg）;
—基础长度（m）
—基础宽度（m）;
—基础密度（kg/m3）（混凝土密度ρ＝2400kg/m3）
最终确定水泵占地2.2m×1.5m×2.7m。
9.水泵的吸水管路与压水管路的布置
当三台泵300s75型水泵并联工作，每台泵单独工作时，其流量
；为吸水管和压水管所通过的最大流量，初步选定吸水管管径DN=500mm的铸铁管，压水管管径DN＝400mm的铸铁管。
当吸水管管径DN＝500mm时，流速v=1.52m/s；
当压水管管径DN＝400mm时，流速v=2.36m/s。
每台水泵都单独设有吸水管，并设有手动常开检修阀门，型号为D371X型涡轮传动对夹式蝶阀，DN＝500mm，L＝127mm，W＝187kg。
压水管设有多功能水泵控制阀，型号JD745X型阀，DN＝400mm，L＝980mm，W＝850kg。
并设有联络管（DN＝500mm），由两条输水干管（DN＝500mm）送往城市管网。
泵房内管路采用直进直出布置，直接敷设在室内地板上。
10.泵房形式的选择
根据清水池最低水位标高H=118.5m，
由：
NPSHR—汽蚀余量，已知取值5.8m
Hg—水泵安装地点的大气压力（mH2O），查表取Hg=9.5m
Hz—液体相应温度下的饱和蒸汽压力水头（m），查表取值0.42m
V1—水泵吸入口流速，取1.52m/s
Hs—水泵样本中给出的最大允许吸上真空高度（m）
所以，Hs=3.32m
综上确定泵房为矩形半地下式，四台台泵（三用一备）成横向单行排列。
吸水管道与压水管道直进直出，减少水头损失，
11.吸水井的设计
吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求，喇叭口采用垂直布置的形式。
吸水井最低水位＝清水池最低水位－清水池至吸水井水头损失＝118.5-0.3＝118.2m；（0.3为吸水井水头损失粗略估计）
水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥（1.25～1.5）d=1.4×500=700mm；
水泵吸水管进口喇叭口长度L≥3.0×D=3×700=2100mm；
喇叭口距吸水井后井壁距离≥（0.8-1.0）D＝1.0×700＝700mm；
喇叭口之间的距离H`≥（1.5～2.0）D＝2.0×700＝1400mm；
喇叭口距吸水井井底距离≥（0.6～0.8）D＝560mm；
喇叭口距吸水井侧井壁距离≥1.5D=1050mm；
喇叭口淹没水深h≥（1.0～1.25）H`＝3000m。
所以，吸水井长度为14000mm，吸水井宽度为4200mm（调整为5000mm），吸水井高度为6800mm（包括超高300）。
12.管道配件的选取
13.各工艺标高的设计
泵轴安装高度
，查表得
但考虑到长期运行后，水泵性能下降和管路阻力增加等，取∑hs=1.0m.
水泵的安装高度为：
HSS＝HS′－v12/2g－∑hs）
其中，HSS——水泵的安装高度（m）
HS′——修正后的允许吸上真空高度（m）
HS′＝HS－（10.33－ha）－（hva－0.24）
V1—水泵吸入口流速，取1.52m/s
其中,hva——实际水温下的饱和蒸汽压力.查表取值0.42m
HSV＋HS＝（ha－hva）＋v12/2g
其中,HSV——水泵的气蚀余量（m）5.8m.
HS——水泵厂给定的允许吸上真空高度（m）.
300S75型水泵的安装高度为：
5.8＋HS＝（10.33－0.42）＋1.522/2g,得HS=4.22m
HS′＝4.22－（10.33－10.33）－（0.42－0.24）=4.04m
HSS＝4.04－1.522/2g－1.0=2.92m
泵轴标高＝吸水井最低水位+Hss＝118.5+2.92=121.42m。
基础顶面标高＝泵轴标高-泵轴至基础顶面高度＝121.42-0.95＝120.47m。
泵房地面标高＝基础顶面标高-0.50＝119.97m。
泵房高度的确定：
采用LD-A型电动单梁起重机
泵房高度
其中
泵房地上部分高度（米）
从天花板到梁部距离，取0.3m
行车梁高度，取0.55m
行车梁底至起重钩中心的距离，取0.93m
起重绳的垂直长度，取1.5m
最大一台水泵或电机的高度，取2.1m
汽车高度，取0.8m
吊起物与汽车高度差，取0.2m
检修平台厚，取0.2m
故
，
泵房地下部分高度（米）
由于室外地面标高为126.7.m泵房地面标高为122.5m。
故H2=126.7-122.5=4.2m
综上，泵房高度H=H1+H2=6.58+4.2=10.78。
水泵机组采用单排顺列式布置。
水泵间距1.5m，水泵与配电设备间距3.5m，水泵距大门口4m；水泵距吸水管侧墙2.3m；泵房长40m,宽8.8m，净高10.78m。
14.复核冰冻线
出水管的中心标高为242.42m，所以出水管埋深为3.08m>最小覆土厚度＝0.7m，所以埋深满足要求。
15.附属设备的选择
1.起重设备
最大起重量为300S75型水泵重量Wp＝1200kg；
最大电机重量为：
Wp＝4500kg。
为此，选用LDH型电动单梁环形轨道起重机（定制，起重量3T，单梁，跨度9.5m，起吊高度12m），配套电动机型号ZDY21-4。
2.引水设备
真空泵的排气量
其中
—真空泵的最大排气量（m3/s）；
—漏气系数（1.05～1.10）；
—最大一台水泵泵壳内空气容积（m3）；
—吸水管中空气容积；
—一个大气压的水柱高度，取10.33；
—水泵引水时间（h），一般小于5min；
—离心泵的安装高度（m）；
真空泵的最大真空度
其中
—真空泵的最大真空度（mmHg）；
—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
和
选取SZ-4J型水环式真空泵2台，一备一用，电动机选型号Y315S-8布置在泵房靠墙边处。
3.排水设备
沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去（也可以直接排到地面）。
泵房的排水量一般按20-40m3/h考虑，排水泵静扬程按5.49m计，水头损失大约3米，故总扬程在5.49+3＝8.49m左右，可选用IS80-65-160型离心泵（Q＝15-30m3/h，H＝7.2-9m，N＝1.5Kw，n＝1450r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为90L-4。
4.通风设备
半地下式泵房，泵房埋深不大，无需专门的通风设备。
5.计量设备
安装电磁流量计统一计量，型号为德国E+H，参数为Promag50/53W。
13.根据上述计算作图：
详见A3图纸
参考资料：
《给水排水设计手册》第1、3、11、12册
给水排水工程快速设计手册
室外给水设计规范（GB50013－2006）
姜乃昌.《泵与泵站》（第五版）.建筑工业出版社，2007.
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