送水泵站二级泵站设计.docx
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送水泵站二级泵站设计
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送水泵站（二级泵站）设计
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第1章绪论1
原始资料1
设计要求1
二级泵站设计资料2
第2章计算说明书3
水泵机组的初步选择3
流量的确定和扬程的估算3
初选水泵和电机4
水泵机组的设计7
机组基础设计7
|
水泵吸水管和压水管计算9
机组和管路布置11
吸水井的设计12
各工艺标高的设计12
机组校核14
水泵扬程校核14
消防校核14
辅助设备的选择15
·
引水设备15
计量设备15
起重设备15
排水设备16
通风采暖设备17
防水锤设备17
噪声消除设备17
真空表和压力表17
￥
泵站平面尺寸和初步规划17
泵房尺寸17
设计二级泵站平面图及剖面图17
参考文献18
感谢语19
第1章绪论
原始资料
设计要求
1.1.1设计题目：
送水泵站（二级泵站）设计
1.1.2泵站设计水量：
60000m3/d。
1.1.3设计任务
城市送水泵站技术设计的工艺部分。
⑴根据水量、水压变化情况选泵，工作泵和备用泵型号和台数。
⑵泵房型式的选择
⑶机组基础设计；平面尺寸及高度
⑷计算水泵吸水管和压水管力直径：
选用各种配件和阀件的型号、规格种及安装尺寸（说明特点）。
⑸吸水井设计：
尺寸和水位
⑹布置机组和管道
⑺泵房中各标高的确定：
室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵房建筑高度等。
⑻复核水泵及电机：
计算吸水管及泵站内压水管损关、求出总扬程、校核所选水泵，如不合适，则重选水泵及电机。
重新确定泵站的各级供水量。
⑼进行消防和转输校核.
⑽计算和选择附属设备
①设备的选择和布置
②计量设备
③起重设备
④排水泵及水锤消除器等
⑾确定泵站平面尺寸、初步规划泵站总平面
泵房的长度和宽度，总平面布置包括：
配电室、机器间、值班室、修理间等。
1.1.4图纸要求
泵站平面及剖面图（机器间），应绘出主要设备、管路、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高，列出主要设备表和村料表（比例尺1：
100）。
二级泵站设计资料
1.2.1泵站的设计水量为60000m3/d。
1.2.2管网设计的部分成果：
①根据用水曲线确定的二级泵站工作制度，分
（2）级工作。
第一级，从（22）时到（5）时，每小时占全天用水量的%；
第二级，从（5）时到（22）时，每小时占全天用水量的%。
②城市的设计最不利点的地面标高（255）米，建筑层数（6）层，自由水压（35）米。
③管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为（36）米；
④消防流量为m3/h，消防扬程为（15）米。
⑤清水池所在地面标高为（247）米；清水地最低水位在地面以下（4）米。
1.2.3城市冰冻线为米，最高温度为（25）℃，最低温度为（-25）℃。
泵站所在地土壤良好，地下水位为（24）米。
1.2.5泵站为双电源。
第2章计算说明书
水泵机组的初步选择
2.1.1流量的确定和扬程的估算
（1）流量的确定
①泵站一级工作时的流量：
②泵站二级工作时的流量：
（2）扬程的确定
①泵站一级工作时的设计扬程：
②泵站二级工作时的设计扬程：
式中：
Zc－地形高差,（m）；
H0－自由水压,（m）；
∑h1－一级供水时泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失，（m）；
∑h2－二级供水时泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失（m）；
∑h-泵站内管道内总水头损失，暂按估算；
h安全－安全水头损失,（m）。
2.1.2初选水泵和电机
（1）初选水泵
当Q=30L/s时,输水管和配水管网中水头损失很小，假定此时总水头损失之和为2m，所需水泵的扬程为：
H=12+35+2+=
当Q=s时,所需泵的扬程为H=其中水泵的静扬程为:
管道特性曲线关系表
Q（L/S）
0
200
300
400
500
600
700
800
H（m）
47
Q（L/S）
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
H（m）
所以：
在选泵特性曲线上做出a点,和b点（30,，由这两点连线穿过的水泵确定所选水泵可以为10sh-6型，12sh-6型，12sh-9型和14sh-9型。
sh型双吸离心泵性能表
型号
流量Q
扬程
转速n
泵轴功率N
效率
Hs
叶轮直径
泵重
价格
（L/s）
（m）
r/min
（kw）
（m）
（mm）
公斤
元
12sh-6
150-250
72-57
1470
151-200
70-73
根据上述分析反复比较水泵特性曲线，有几个方案如下：
①方案一：
一级供水2台10sh-6型，二级供水4台10sh-6型
由图可知，当一级供水，二级供水时，并没有达到所需设计的流量，故此方案可排除。
②方案二：
一级供水2台12sh-6型，二级供水4台12sh-6型
当一级供水达到所需设计的流量，但二级供水时，并没有达到所需设计的流量，且并不在高效段内工作，因此浪费很多能量，故此方案可排除。
③方案三：
一级供水2台12sh-9型，二级供水4台12sh-9型
由图可知，均符合一级、二级水泵所需的供水要求，选用同一型号的泵，再加一台备用泵，可以配套同一系列的电动机等设备，减少了事故时维修换泵的成本，在造价方面也是比较合理的，另外，泵基本在高效段范围内工作，减少了能量的损失浪费。
综上所述，选用第三种方案比较合理。
（2）确定电机
根据水泵样本提供的配套可选电机，选定JS117-4型电机。
水泵机组的设计
2.2.1机组基础设计
12Sh-9型单级双吸离心泵和JS117-4型电机设计参数：
型号
电动机型号
泵的外形尺寸（mm）
L1
L2
L4
B
B1
B3
H
H1
H3
H4
4-d
12sh-9
JS-117-4
1144
639
320
1020
500
520
890
520
265
304
25
型号
电动机型号
泵的安装尺寸（mm）
L
L6
L7
L8
L9
b
H5
H8
C
4-d1
12sh-9
JS-117-4
2934
944
780
640
500
620
875
375
5
26
型号
进口法兰（mm）
出口法兰（mm）
吐出锥管（mm）
D
D0
Dg
n-d0或d4
D
D0
Dg
n-d0
D
D0
Dg
n-d0或d4
12sh-9
445
400
300
12-23
340
295
200
8-23
445
400
300
12-23
电动机型号
电压（V）
功率（KW）
转数（转/分）
重量（公斤）
参考价格
JS-117-4
380
180
1480
1100
4500
型号
外形尺寸（mm）
b
b1
b2
h
L1
JS-117-4
760
620
390
875
1345
型号
安装尺寸（mm）
A
B
C
D
E
F
G
H
K
JS-117-4
620
640
290
85
170
24
78
375
26
12Sh-9型单级双吸离心泵（不带底座）安装尺寸图：
（1）12sh-9型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，
查12sh-9型水泵（不带底座）的外形及安装尺寸，可得：
基础长度L=地脚螺栓间距+（400～500）
=L4+L6+L8+（400～500）
=320+944+640+500
=2404mm
基础宽度B=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400～500）
=b+（400～500）
=620+450
=1070mm
基础高度H＝地脚螺栓长度+（150～200）
=24d+152
=24×30+152
=872mm
（2）按机组重量校核基础高度：
=
=3×（773+1100）∕××2400）
=
式中：
—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）
经比较取基础高度H为m。
最终确定水泵占地L×B×H=××。
2.2.2水泵吸水管和压水管计算
2.2.2．1吸水管路布置要求
（1）不漏气。
吸水管路是不允许漏气的，否则会使泵的工作发生严重故障。
因此吸水管路一般采用钢管，因钢管强度高，接口可焊接，密封性胜于铸铁管。
（2）不积气。
泵吸水管内真空值达到一定值时，水中溶解气体就会因管路内压力减小而不断逸出，如果吸水管的设计考虑欠妥时就会在吸水管的某段上出现积气，形成气囊，影响过水能力，严重是会破坏真空吸水。
为了使泵性能及时排走吸水管路内的空气，吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度i，一般大于，以免形成气囊。
吸水管路上的变径管宜采用偏心渐缩管，保持渐缩管的上边水平，以免形成气囊。
（3）不吸气。
吸水管进口淹没深度不够时，由于进口处水流产生漩涡，吸水时带进大量空气。
为了避免吸水井水面产生漩涡，使泵吸入空气，吸水管进口在最低水位下的淹没深度h不应小于~。
吸水管路设计应遵循的规定
（1）吸水管的进口高于井底不小于。
D为吸水井喇叭口（或底阀）扩大部分的直径，通常取D为吸水井直径的～倍。
（2）吸水管喇叭口边缘距离井壁不小于（～）D。
（3）在同一井中安装有几根吸水管时，吸水喇叭口之间的距离不小于（～）D
（4）吸水管进口用底阀时，应设喇叭口，以使吸水管进口水流流动平稳，减少损失。
（5）喇叭口的尺寸为：
D=—d,H=—（D-d）;D为喇叭口大头直径,d为吸水管直径。
（6）当水中有大量悬浮杂质时，可在喇叭口前段加装滤网，以减少杂质的进入。
吸水管设计流速的确定
吸水管管径应根据泵的最大抽水量及设计流速决定，最大抽水量是指该泵在单独工作或并联中可能出现的最大出水量，设计流速可按下述数据决定：
d＜250毫米V采用～米/秒
d≥250毫米V采用～米/秒
在吸水管路不长且地形吸水高度不很大的情况下，可采用比上述数值大些的流速，如～米/秒。
2.2.2.2压水管路布置要求
1.水泵压水管要求承受高压，所以要求坚固不漏水，有承受高压的能力。
通常采用金属管材，多为钢管，采用焊接接口，在必要的地方设法兰结论接口，以便于拆装和检修。
2．为安装方便和减小管路上的温度应力所产生的内部推力破坏管路，要在转弯的地方设柔性接口或伸缩节接头。
3．为承受管路中内应力所产生的内部推力破坏管路，要在转弯、三通等受内部推力处设支墩或拉杆。
4．闸阀直径大于等于400mm时，应用电动或水力闸阀，因为高压启闭困难。
5．压水管设计流速的确定
压水管管径按通过的最大流量及设计流速决定，设计流速可按下述数据决定：
d＜250毫米V采用～米/秒
d≥250毫米V采用～米/秒
当泵站为一级供水时，其流量为Q1=s，单台水泵出水量Q=s；二级供水时泵站流量为Q2=L/s，单台水泵出水量Q=L/s。
则单台水泵吸、压水管路应按Q=s设计。
管材均采用铸铁管。
（1）吸水管管径：
12sh-9型水泵，当Q=L/s时，由钢管水力计算表查得管径DN=450mm，流速V=s，i=‰。
（2）压水管管径：
12sh-9型水泵，当Q=L/s时，由钢管水力计算表查得管径DN=350mm，流速V=s，i=‰。
（已知吸水管中设计流速要求：
管径小于250mm时，为～m/s；管径等于或大于250mm时，为～m/s。
压水管中设计流速要求：
管径小于250mm时，为～m/s；管径等于或大于250mm时，为～m/s）
以上计算吸、压水管道流速均在允许流速范围内，符合要求
2.2.3机组和管路布置
根据吸水井最低水位和水泵的吸水性能，确定泵房为矩形半地下式。
四台水泵机组采用横向排列布置。
各部尺寸应符合下列要求：
（1）泵凸出部分到墙壁的净距A1等于最大设备的宽度加1m，但不得小于2m。
取A1=5000mm。
（2）出水侧泵基础与墙壁的净距B1＞3m。
取B1=4500mm。
（3）进水侧泵基础与墙壁的净距D1，根据管道配件的安装要求决定，但不小于1m.。
取D1=2000mm。
（4）电机凸出部分与配电设备的净距C1，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定安全距离，其值要求：
C1=电机轴长+。
但是，低压配电设备应C1≥m.；高压配电设备C1≥m。
C1=L+500=1345+500=1845mm，取C1=2000mm。
（5）泵基础之间的净距E1值与C1要求相同，即E1=C1。
如果电机和泵凸出基础，E1值表示为凸出部分的净距。
取E1=2000mm。
（6）控制室和配电室长度分别为3000mm。
泵的布置形势
（一）纵向排列
此种排列方式适用于如IS型单级单吸悬臂式离心泵。
因为悬臂式系顶端进水，采用纵向排列能使吸水管保持顺直状态，如果泵房中兼有侧向进水和侧向出水的离心泵，则才纵向排列的方案就值得商榷。
如果Sh型泵占多数时，纵向排列方案就不可取
（二）横向排列
侧向进、出水的泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型采用横向排列比较好。
横向排列虽然稍增长了泵房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水力条件好，节省电耗故被广泛采用。
横向排列的各部尺寸应符合下列要求：
根据以上要点和实际情况，本泵站采用横向布置。
泵机组横向排列
根据机组和管道布置经反复比较，最终取水泵间距，水泵与配电设备间距，水泵距大门口5m；水泵距吸水管侧墙；水泵距出水管侧墙。
依据工艺要求，泵房总长度为：
泵房总长度L=A1+3×C1+4×L安装+L控制+L配电
=5000+3×2000+4×2934+3000+3000=28736mm
（最后调整为30000mm）
泵房总宽度B=D1+B设备+B1
=2000+1020+4500=7520mm（最后调整为8000mm）
（7）管路附件的选配（见下表）：
名称
型号规格
主要尺寸/mm
名称
型号规格
主要尺寸/mm
喇叭口
DN450
D=600mm
喇叭口
DN350
D1500mm
钢制
H=450mm
钢制
H450mm
90弯头
DN450
R=450mm
90弯头
DN350
R=350mm
L=450mm
L=350mm
蝶阀
DN450
L=450mm
蝶阀
DN350
L=78mm
D371J-10
W=159kg
D371J-10
W=
渐扩管
DN250×DN350
L=370mm
渐缩管
DN450×DN300
L=470mm
多功能阀门
DN350
L=190mm
多功能阀门
DN300
L=178mm
HBH41H-10
W=182kg
HBH41H-10
W=145kg
十字管
DN450×DN450
L1400mm
三通管
DN450×DN450
L1400mm
L2400mm
L2400mm
2.2.4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设计。
（1）吸水井最低水位＝清水池所在地面标高－清水池在地面以下最低水位＝248m；
（2）水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥（～）d，
取D=×450=600mm；
（3）水泵吸水管进口喇叭口高度为：
（～）（D－d）=×（600-450）=500mm；
（4）喇叭口距吸水井井壁距离≥（～）D＝×600＝600mm，取800mm；
（5）喇叭口之间的距离≥（～）D＝×600＝1200mm，取1400mm；
（6）喇叭口距吸水井井底距离≥（～）D＝×600=600mm，取800mm；
（7）喇叭口淹没水深h应≥（～），采用。
所以，吸水井长度为10450mm（根据管道布置调整为25000mm），吸水井宽度为2250mm（最终调整为3000mm），吸水井高度取为6800mm（包括超高300mm）。
各工艺标高的设计
（1）水泵轴线标高
①12sh-9型水泵允许吸上真空高度Hs可在水泵性能曲线上查得：
当Q=s时，Hs=4m。
水泵允许安装高度为：
，
②吸水管长度暂按10m估算，则其沿程压力损失：
iL=（∕1000）×10=mH2O
③吸水管局部压力损失为：
=
式中：
为喇叭口局部阻力系数；
为90度弯头局部阻力系数；
为阀门局部阻力系数；
为偏心减缩管局部阻力系数；
v—吸水管中流速，v=s；
v1—水泵进口处流速，v1=s；
由以上计算可得吸水管总压力损失：
，为安全起见以及考虑到长期运行后水泵性能下降和管路阻力增加等，所以取
。
因此，
。
④水泵泵轴标高＝吸水井最低水位标高+Hss＝248+=。
（2）基础顶面标高＝水泵泵轴标高－泵轴至基础顶面高度
＝－＝。
（3）泵房地面标高＝基础顶面标高－＝。
（4）水泵进口中心标高=泵轴标高-H2=（5）水泵出口中心标高=泵轴标高-H3=机组校核
2.4.1水泵扬程校核
根据已经确定得机组布置和管路情况重新计算泵房内得管路水头损失，复核所需扬程，然后校核水泵机组。
压水管长度暂按20m，压水管中水头损失为：
泵房内管路水头损失
，小于估算值；水泵扬程：
与估计扬程基本相同，选定的水泵机组合适。
2.4.2消防校核
消防时，泵站的供水量
式中：
消防时，泵站扬程为：
式中：
—地形高差（m）；
—自由水压（低压消防制取10m）；
—总水头损失（m）；
—泵站内水头损失（m）。
在消防时，开启四台12sh-9型水泵完全能满足火灾时对流量和扬程的要求。
辅助设备的选择
2.5.1引水设备
启动引水设备，选用水环式真空泵，真空泵的最大排气量：
式中:
—真空泵的最大排气量（m3/s）；
—漏气系数，（一般取～）；
Vp—最大一台水泵泵壳内空气容积（m3）；
Vs—吸水管中空气容积（m3）；
—水泵引水时间（min），一般取5min；
真空泵所需的最大真空度：
式中：
—真空泵的最大真空度（mmHg）；
—离心泵的安装高度（mm），（最好取吸水井最低水位至水泵顶部的高差）。
根据
和
选取SZB-8型水环式真空泵2台，一备一用，布置在泵房靠墙边处。
2.5.2计量设备
在压水管上设超声波流量计，选取SP-1型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。
在压水管上设压力表，型号为Y－60Z，测量范围为～。
在吸水管上设真空表，型号为Z－60Z，测量范围为0～760mmHg。
2.5.3起重设备
根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机的重量的型号为
LH型电动葫芦双梁式起重机
起重量5t,跨度22.5m，起升高度9m。
图2-4LH型电动葫芦双梁桥式起重机
2.5.4排水设备
设潜水排污泵2台，一用一备，集水坑一个，容积为××＝3.0m3
选取15-7-0型潜水排污泵，其参数为：
；
；
；
；
表2-715-7-0型污水泵数据
流量m3/h
扬程m
转速r/min
轴功率kw
功率Kw
效率%
汽蚀余量
30
25
2900
50
图2-6污水泵尺寸标记
2.5.5通风采暖设备
通风机采用轴流式风机,冬天要有采暖设备如暖气等,保持机械间温度为5～6℃左右。
2.5.6防水锤设备
采用缓闭阀门来减少水锤的冲击。
2.5.7噪声消除设备
泵房用共振消音器来消除机械间的噪音,休息间与机械间的墙壁内要有隔音材料.
2.5.8真空表和压力表
采用弹性式压力计,类型是普通压力表和真空表,测量范围是-760mmHg～10000kg/cm2,精度是。
泵站平面尺寸和初步规划
2.6.1泵房尺寸
根据起重机要求起重高度为～,确定泵房净高度为12m。
经过以上计算初步确定泵房的长为,宽为,高为12m，平面布置包括：
配电室、控制室等。
2.6.2设计二级泵站平面图及剖面图
泵站平面及剖面图（机器间），应绘出主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高，列出主要设备表和材料表（比例1：
100）（见图纸）
参考文献
1、《泵与泵站》（第五版）姜乃昌主编，中国建筑工业出版社，2007；
2、《给水排水设计手册》（第3册）第二版，中国建筑工业出版社，2004；
3、《给水排水设计手册》（第11册）第二版，中国建筑工业出版社，2002；
4、《给水排水工程毕业设计指南》李亚峰尹士君主编，北京：
化学工业出版社，2003；
5、《水泵与水泵站》，谷峡主编，中国建筑工业出版社，2005。
感谢语
通过本次泵与泵站的课设，我学会好多课堂上没有的东西，发现了在课堂学习过程中的缺点和不足,并在老师和同学的共同帮助下，通过查阅各种有关泵与泵站的资料，按时完成了课程设计的任务。
通过这次课设，让我对给排水工程专业有了更多更深刻的了解和认识，并且学到了很多专业方面的知识，对帮助理解和学校课本的理论知识有很好的作用。
在这次设计中，我也认识到了自己的很多不足，基础知识也掌握得不好，认识到这些问题，我将会在以后的学习中进一步改进和提高自己，锻炼自己的能力。
再此我非常感谢各位老师的指导和帮助，感谢老师给我们这次课设的机会，提高了我们的CAD制图能力。
在以后的学习过程中，我会更加努力的学习课本上的知识，为以后的发展打下坚实的基础。
通过这些实践的设计，把自己所学的理论知识所结合起来，对解决实际工程设计的能力是一个很好的提高，为我们将来在自己的工作岗位的工作打下了坚实的基础。
（
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