水泵与风机课程设计说明书.docx
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水泵与风机课程设计说明书
水泵与风机课程设计说明书
学院：
大连水产学院系：
土木工程学院
专业：
给水排水工程
班级：
给排水
学号：
学生姓名：
指导老师：
高光智
一、设计任务
某市拟建一栋17层的综合性服务大楼，建筑面积14744m2,建筑高度为72.34m，地上17层，地下2层，负二层为设备用房，负一层为车库。
该建筑以城市给水管网为水源，采用水泵水箱给水系统。
屋顶水箱底标高71.00m。
城市管网常年资用水头为0.28mp，不允许直接抽水，需在负二层设置加压泵站。
负二层地面标高为-8.5m.预留面积为100m2.该建筑的最大日用水量为4623600L.
二、计算及泵的参数、型号确定
1.水泵流量的确定
（1）在水泵后无流量调节装置时，水泵出水量应按设计秒流量确定。
（2）在水泵后有水箱等流量调节装置时，水泵出水量应按最大小时流量确定。
在用水量较均匀，高位水箱容积允许适当放大，且在经济上合理时，可按平均小时流量确定.
对于重要建筑物，为提高供水的可靠性，也有按设计秒流量确定的.
（3）水泵采用人工操作定时运行时，则应根据水泵运行时间计算确定：
Qb=Qd/Tb
式中Qb——水泵出水量（m3／h）；
Qd——最高日用水量（m3）；
Tb——水泵每天运行时间（h）
据上述所给条件分析可知，水泵的最大日用水量为4623600L，该建筑为综合性服务大楼，故其工作周期可确定为全天制，即24h，则其最大日流量Q为
Q=4623600/86400L/s=54L/s
安全系数取1.15，则其最大日流量范围为54～62L/s，选型时，最大日流量按60L/s选择。
2.水泵扬程的确定
当水泵单独供水时：
Hb≥Hy+Hs+Hc
式中Hy——扬水高度（m），即贮水池最低水位至最不利配水点或消火栓的几何高差；
Hs——水泵吸水管和出水管（至最不利配水点或消火栓）的总水头损失（m）;
Hc——最不利配水点或消火栓要求的流出水头（m）。
当水泵直接从室外给水管网抽水时，水泵扬程计算应考虑利用室外管网的最小水压,并应以室外管网的最大水压来校核水泵和内部管网的压力工况。
由上述任务可知，在此任务中水泵的净扬程为（71.00+8.5）m=79.5m，安全系数确定为1.1，则可知水泵扬程的范围为79.5～87.45m，在选型时，按扬程H=80m进行选择。
3.水泵型号和台数的选择确定
水泵的选择应根据设计流量和所需扬程等因素确定，且应符合下列要求：
（1）水泵宜选用同一型号，台数不应少于2台，不宜大于8台。
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。
（2）污水泵房和合流污水泵房应设备用泵，当工作泵台数不大于4台时，备用泵宜为l台。
工作泵台数不小于5台时，备用泵宜为2台；潜水泵房备用泵为2台时，可现场备用1台，库存备用1台。
雨水泵房可不设备用泵。
立交道路的雨水泵房可视泵房重要性设置备用泵。
在此任务中宜选用四台泵，三用一备，一大搭配两小，备用泵的型号与性能与大泵相同。
经调查，在给该建筑供水中水泵选用IS系列单级单吸卧式离心泵，其水泵尺寸图见下：
该系列部分水泵的性能参数见下：
型号
转速
n
（r/min）
流量Q
扬程
H
M
效率
％
功率N（KW）
必须气蚀余量
（m）
（m3/h）
（L/s）
轴功率
电机功率
IS50-32-125
IH
2900
12.5
3.47
20
60
1.13
2.2
2
1450
6.3
1.74
5
54
0.16
0.55
2
IS50-32-160
IH
2900
12.5
3.47
32
54
2.02
3
2
1450
6.3
1.74
8
48
0.29
0.55
2
IS50-32-200
IH
2900
12.5
3.47
50
48
3.54
5.5
2
1450
6.3
1.74
12.5
42
0.51
0.75
2
IS50-32-250
IH
2900
12.5
3.47
80
38
7.16
11
2
1450
6.3
1.74
20
32
1.07
1.5
2
IS65-50-160
IH
2900
25
6.94
32
65
3.35
5.5
2
1450
12.5
3.47
8
60
0.45
0.75
2
IS100-80-125
IH
2900
100
27.8
20
78
7
11
4.5
1450
50
13.9
5
75
0.91
1.5
2.5
IS100-80-160
IH
2900
100
27.8
32
78
11.2
15
4
1450
50
13.9
8
75
1.45
2.2
2.5
IS125-100-200
IH
2900
200
55.6
50
81
33.6
45
4.5
1450
100
27.8
12.5
76
4.48
7.5
2.5
IS125-100-250
IH
2900
200
55.6
80
78
55.9
75
4.5
1450
100
27.8
50
76
7.17
11
2.5
IS125-100-315
IH
1450
100
27.8
32
73
11
15
2.5
IS150-125-250
IH
1450
200
55.6
20
81
13.5
18.5
3
上表格中，IS50-32-250为两台小泵的型号，IS125-100-250为大泵和备用泵的型，两个型号的水泵具体尺寸见下表：
型号
电机
A1
L1
L2
L3
H
B0
B
L
s
h
型号
KW
Y
YB
50-32-250
100M-2
11
130
1075
220
650
270
490
540
1200
1255
100
225
125-100-250
280S-2
75
210
1505
325
940
290
670
720
1690
1700
140
280
型号
n-Φd
吸入法兰
排出法兰
总质量
DN
D
K
C
n-z
DN
D
K
C
n-z
Y
YB
50-32-250
4-Φ16
50
165
125
20
4-17.5
32
140
100
18
4-17.5
256
274
125-100-250
4-Φ20
125
250
210
22
8-17.5
100
200
180
20
8-17.5
817
923
三、水泵配件
水泵装置宜设计成自动控制运行方式，间接抽水时水泵应尽可能设计成自灌式（特别是消防水泵），在不可能或不合理时才设计成吸上式。
当泵中心线高出吸水井或贮水池水位时，均需设置引水装置，以保证水泵的正常启动。
常用的引水装置没有底阀、水环式真空泵、水射器、引水筒和水上式底阀等。
水泵的配件主要包括进、出水管，阀门，变径管以及弯头。
1.进水管及附属配件
吸水管路要求不吸气，不集气，不漏气，所以在连接时采用焊接的方法，并且吸水管要有一定的坡度朝向水泵，一般要求大于5‰，在这里取5‰，详图见附图。
每台水泵宜设单独的吸水管（特别是消防水泵），尤其是吸上式水泵，若共用吸水管，运行时可能影响其它水泵的启动，如水泵设计成自灌式或水泵直接从室外管网抽水时，吸水管上必须装设阀门；若为吸上式，则必须装有底阀或吸水碗等灌水装置。
吸水管流速一般在1.0～1.2m/s，在此取1.2m/s。
2.出水管及附属配件
每台水泵出水管上应装设阀门、止回阀和压力表。
消防水泵的出水管应不少于两条,与环状管网相连，并应装设试验和检查用的放水阀门。
出水管设计流速（大于进水管流速），一般采用1．5～2．0m／s，在此取2.0
则综合以上所取流速，可得进出水管的流速及管径，详见下表：
水泵型号
流速（m/s）
管径（mm）
进水管
出水管
进水管
出水管
IS50-32-250
1.2
2.0
65
50
IS125-100-250
1.2
2.0
250
200
3.阀门、水表及其它配件
阀门的选则应该符合以下规定：
（1）管径小于或等于50mm时，宜采用截止阀；管径大于50mm时，宜采用闸阀或蝶阀。
（2）在双向流动管段上，应该采用闸阀或蝶阀。
（3）在经常起闭的管段上，宜采用截止阀。
（4）不经常起闭而又需快速起闭的阀门，应采用快开阀门。
在下列管段上，应该装设止回阀：
（1）两条或两条以上引入管且在室内连通时的每条引入管；
（2）利用室外给水管网压力进水的水箱，其进水管和出水管符合并为一条管道时的引水管；
（3）装设消防水泵接合器的引水管和水箱消防出水管；
（4）生产设备的内部可能产生的水压高于室内给水管网水压的设备配水支管；
（5）升压给水方式的水泵旁通管。
由上规定知：
在IS50-32-250的出水管上应该用截止阀，进水管上应该用闸阀（其性能优于蝶阀）；IS125-100-250的进出水胳上都应该用闸阀。
并且在三台水泵的出水管上应该装有止回阀和水表。
在水泵进出水管上宜安装可曲挠橡胶接头，以此来减小噪音。
四、水泵间的布置
1.基础尺寸的确定
（1）基础尺寸确定
机组基础的作用是固定和支撑机组，使其运行平稳不发生剧烈震动，更不许产生基础沦陷，因此基础必须固定在浇制的基础上。
带底座的基础尺寸是根据所选水泵或电机的地脚螺栓的间距加上0.4～0.5m，确定其长度和宽度。
基础的高一般为地脚螺栓直径的20倍再加上150～200mm。
a.IS50-32-250型泵
基础长：
L1+2（150～200）=1075+2（150～200）mm=1375～1475mm，取1400mm；
基础宽：
B+2（150～200）=540+2（150～200）mm=840～940mm，取900mm；
基础高：
H=20d+（150～200）=20x16+（150～200）mm=470～520mm，取500mm
b.IS125-100-250型泵
基础长：
L1+2（150～200）=1505+2（150～200）mm=1805～1905mm，取1850mm；
基础宽：
B+2（150～200）=720+2（150～200）mm=1020～1120mm，取1100mm；
基础高：
H=20d+（150～200）=20x20+（150～200）mm=550～600mm，取600mm
c.水泵基础验算
基础重量应该大于机组总重量的2.5～4.0倍，其中素混凝土的容重为25KN/m3，经验算所确定的基础尺寸都符合要求。
（2）水泵机组布置应符合下述要求：
1）电机容量小于及等于20KW或水泵吸水口直径小于及等于100mm时，机组的一侧与墙面之间可不留通道；两台相同机组可设在同一基础上，彼此不留通道；机组基础侧边之间和距墙面应有不小于0．7m的通道。
2）不留通道的机组突出部分与墙壁间的净距及相邻两个机组的突出部分间的净距不得小于0．2m，以便安装维修。
3）水泵机组的基础端边之间和至墙面的距离不得小于1．0m。
电机端边至墙的距离还应保证能抽出电机转子。
4）水泵基础高出地面一般为0.1～0．3m。
5）电机容量在20～55KW时，水泵机组基础间净距不得小于0.8m；电机容量大于55kW时，净距不得小于1．2m。
泵房主要人行通道宽度不得小于1．2m，配电盘前通道宽度，低压不得小于1．5m，高压不得小于2．0m。
由上可得水泵的布置图见附图。
采用横向双行布置，这样布置的优点是：
布置紧凑，房间跨度小，不仅管路布置简单，而且水力条件好，同时因各机组轴线在同一直线上，也便于选择起重设备。
2.水泵间的平面布置及泵房的高度确定
（1）水泵间的平面布置
水泵机组采用双排交叉布置形式，见附图。
1）水泵基础见前面的设计部分。
2）水泵凸出部分到墙壁净距
IS50-32-250型凸出部分到墙壁净距
A=最大设备宽度+1.0m=750+1000mm=1750mm，取1800mm
IS125-100-250型凸出部分到墙壁净距
A=最大设备宽度+1.0m=950+1000mm=1950mm，取2000mm
凸出部分间距取0.3m
3）出水侧水泵基础与墙壁的净距B1不应该小于3.0m，在此取3.2m；进水侧水泵基础与墙壁的净间距D1不应该小于1.0m，在此取1.2m。
具体布置见下图
由上图尺寸知：
该水泵间长为2500+1850+2500+1850+1500mm=10200mm=10.2m，宽为3200+1100+1500+900+1200mm=7900mm=7.9m，预留面积为100㎡，符合要求。
（2）泵房及水管高程的确定
混凝土基础高出地面100～200mm，在此取200mm。
以IS50-32-250为例，如下图
地面标高即为基础底为-8.500m，则泵基础顶标高为-8.300m；
出水管的标高为-8.300+H=-8.300+0.340m=-7.960m；
吸水口的标高为-8.300+H1=-8.300+0.565=-7.735m；
电机基础顶标高为-8.300+h3=-8.300+0.030m=-8.270m；
同理可得到IS125-100-250型的基础顶标高（同IS50-32-250型）为-8.300m；
吸水管的标高为-8.300+H=-8.300+0.425m=-7.875m；
出水口的标高为-8.300+H1=-8.300+0.705m=-7.595m；
电机基础顶标高为-8.300+h3=-8.300+0.040m=-8.260m；
3.水泵间的其它尺寸
泵房的大门应保证能将搬运的机件进入,且应比最大件宽0.5m，即为1100+500mm=1600mm。
水泵的总重量小于2.0t，大于0.5t，按照规定应该设置手动单轨吊车。
此外，泵房一般应设有检修场地,其面积应根据水泵或电动机外形尺寸确定,并在周围留有宽度不小于0.7m的通道，详见上平面布置图。
泵房的窗户，采光面积要求等于地板面积的1/6-1/7；泵房要求采暖温度一般为16℃，每小时换气次数为2—3次。
辅助车间采暖温度为18℃；泵房内应考虑地面排水设施，地面应有0．01的坡度坡向排水沟，排水沟以0．01的坡度坡向排水坑。
泵房上层高度确定；
根据起吊高度和采光，通风的要求，从泵房地面到泵房顶板的距离设计为5m，则泵房顶部的标高为-8.500+5.000m=-3.500m。
五、吸水井的设计
1.设计原则
吸水井是连接二泵站和清水池之间的构筑物，它可以方便水泵吸水管路安装，提高运行的可能性，又便于生产调度，其设计要遵循以下规定：
（1）吸水井的入口高于井底不小于0.8D（通常D为吸水管径的1.2～1.5倍）；
（2）吸水管喇叭口距井壁不小于0.75～1.0D；
（3）在同一井中安装有几根吸水管时，吸水管喇叭口之间的距离不小于1.5～2.0D。
同时，吸水井的容积应该能满足几台泵同时吸水至少3min。
2.设计计算
在此，三台泵同时运行三分钟时，容积为11m3，吸水井的平面尺寸定为3000x2000x2000m3。
喇叭口至井底的距离定为0.8m，则井底的标高为-7.875-0.800m=-8.675m；
井顶的标高则为-8.675+2.000m=-6.675m。
六、真空泵
选真空泵做为引水设备，其特点是水泵引水快，运行可靠，易于实现自动化控制。
真空泵宜选择两台，一用一备，且离心泵单泵的抽气冲水时间不应该超过5min。
由上所选水泵可知该系统中，IS50-32-250型泵的必须气蚀余量为2m，则其吸程为
10.33-2.0-0.5m=7.83m，
同理可得到IS125-100-250型泵的吸程为5.33m。
抽气量为吸程与吸水管的截面积乘积，由上可得抽气量为6.5m3/min，因此选择两台SZ-2型水环真空泵（一台备用），其性能如下：
抽气量7m3/min，真空值304mmHg；配套电机JO2-52-4，转速为1450r/min，重量150Kg。
安装尺寸如下：
588mm，A=680mm，B=378mm，C=464mm，D=524mm，E=2mm，F=340mm，H=370mm
基础尺寸：
基础长=L+B+F+（150～200）=588+378+340+194=1500mm
基础宽=C+（150～200）=464+186=650mm
七、设计体会
通过这次课程设计，我对我们给水排水工程专业的任务及目前的形势有了更深刻的了解。
我还掌握了很多关于水泵方面的知识，巩固了所学的理论知识，把书本上的理论知识和通过实践接触到的实际结合起来，培养了解决实际工程问题的能力。
同时，我也发现了我的不足之处，那就是我的专业理论基础还不够扎实，观察不仔细，考虑问题不全面，还需要通过进一步的学习和锻炼来提高自己。
总之，这次课程设计加深了我对本专业的了解，更加增添了我对本专业的信心。
一句话，给排水前途无量。
参考文献
1.《建筑给水排水设计手册》
2.《建筑给水排水设计规范》
3.《泵站设计规范》
4.《室外给排水规范GB50014-2006》
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