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泵站设计

污水泵站设计计算

专业班级给排121

姓名叶XX

学号2012XXXXXXXXX

1.设计基础依据

本工程为生活污水处理厂污水提升泵站，最高日最高时污水量为

，进水口设计水位为-3.30m，沉砂池高度为4.00m。

2格栅设计

城镇污水设计流量为291.67L/s=0.292m3/s。

设格栅前渠道水深为h=0.4m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度e=20mm，格栅倾角α=60°。

2.1格栅总宽度B

取栅条宽度s=0.01m，可计算得出格栅间隙数n。

格栅总宽度

2.2过栅水头损失h1

栅条采用矩形断面，形状系数β=2.42，取水头损失增大倍数k=3，可计得过栅水头损失

。

取

，即将栅后渠底降低0.1m，以免栅前渠道涌水。

2.3格栅渠道总高度H

取格栅渠道超高

，则栅前渠道高度

，可计算出格栅渠道总高度H。

2.4格栅渠道总长度L

取进水渠道流速为0.8m/s，则进水渠道宽度

，进水渠道展开角

，进水渠渐宽部分的长度

出水渠减缩部分的长度

格栅渠道总长度

2.5每日栅渣量

对于栅条间隙20mm的格栅，可取

，可得

3污水泵机器间设计

3.1污水泵流量的确定、设计扬程的估算

3.1.1污水泵流量

取最高日最高时设计水量1050m3/h为提升泵站的设计流量。

3.1.2污水泵杨程估算

设泵吸压水管路的总损失初估为4m，安全水头为2m，有效水深为2m,2个闸门的水头损失都取0.05m。

计算水泵最低吸水水位。

泵站的扬程可用以下公式计算

——泵站扬程（m）

——吸水地形高度（m）,为集水池经常水位与水泵轴线标高之差；其中经常水位是集水池运行中经常保持的水位，一般可以采用平均水位

——压水地形高度（m），为水泵轴线与经常提升水位之间的高差；其中经常提升水位一般用出水正常高水位

——管道总水头损失（m），初步估计，最大流量时为2m，最小流量时为0.1m

——过栅水头损失（m），由上面计算得0.127m

——安全水头,一般取1~2m，本设计取2m

进水管的设计水位为-3.30m，则

集水池的最高水位为：

（-3.30）-0.05-0.1-0.05=-3.50m（0.05为2个闸门水头损失，0.1为过栅损失）

集水池的最低水位为

（-3.50）-2=-5.50m（集水池的有效水深为2m）

流量最大时：

流量最小时：

3.1.3选泵方案比较

如下图根据以上计算结果作出a（1050m3/h，15.50m），在流量最小处的扬程11.50m作出b点，连结ab，作出ab线，选泵。

结果列于表中。

图1QW潜污泵型谱图

3.2污水泵设计方案确定

3.2.1提方案

所提方案如下表：

表1选泵方案

方案编号

用水变化范围（m3/h）

运行泵及其台数

第一方案

选用两台

640～790

一台

300QW800-15-55

1280～580

两台

300QW800-15-55

第二方案

选用两台

410～590

一台

250QW600-15-45

820～1180

两台

250QW600-15-45

（1）绘制水泵一300QW800-15-55的单泵及并联特性曲线

在高效段范围内取两点坐标，用抛物线法拟合水泵特性曲线方程，先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2，，在水泵特性曲线取两点A（Q1,H1）和B（Q2，H2），其中A为（730，16），B为（770，15.5）。

代入方程可知

则将A（730,16），代入

，得

所以单水泵特性曲线方程:

，并联水泵特征曲线方程：

。

用描点法绘出Q-H特性曲线。

取点列表：

表21台水泵一Q-H表

取点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Q（m3/h）

0

100

200

300

400

500

600

700

800

H（m）

20.42

20.34

20.01

19.67

19.09

18.35

17.43

16.35

15.11

表32台水泵一并联Q-H表

取点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Q（m3/h）

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

H（m）

20.42

20.34

20.01

19.67

19.09

18.35

17.43

16.35

15.11

描点法绘图得：

图2单泵及并联特性曲线

（2）绘制水泵二250QW600-15-45的单泵及并联特性曲线

在高效段范围内取两点坐标，用抛物线法拟合水泵特性曲线方程，先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2，，在水泵特性曲线取两点A（Q1,H1）和B（Q2，H2），其中A为（590，15），B为（530，16）。

代入方程可知

则将A（590,15），代入

，得

所以单水泵特性曲线方程:

，并联泵特征曲线方程：

。

用描点法绘出Q-H特性曲线。

表41台水泵二Q-H表

取点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Q（m3/h）

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

H（m）

19.87

19.73

19.31

18.61

17.63

16.37

14.83

13.01

10.91

8.53

表52台水泵二并联Q-H表

取点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Q（m3/h）

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

H（m）

19.87

19.73

19.31

18.61

17.63

16.37

14.83

13.01

10.91

8.53

描点法绘图得：

图3水泵二的单泵及并联特性曲线

3.2.2进行方案比较后，确定设计方案

表6选泵方案比较表

方案编号

用水变化范围（m3/h）

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300QW800-15-55

640～790

一台300QW800-15-55

15.24～17.02

15.05～17.02

98～100

82.78

1280～1580

两台300QW800-15-55

15.18～16.98

13.03～14.74

85～87

82.78

第二方案选用两台250QW600-15-45

410～590

一台

250QW600-15-45

15.00～17.52

14.46～17.52

96～100

82.6

820～1180

两台

250QW600-15-45

15.00～17.52

12.82～14.37

85～87

82.6

（1）方案比较

经过两个方案比较，方案一的能量浪费较少，扬程利用率较高，水泵效率高，平时运行费低，且并联输送水量大，比方案二更节能，因此选择方案一，选用3台300QWQ800-15-55型泵，二用一备。

（2）查出所选水泵及电动机的各项参数。

表7水泵性能参数表

水泵型号

Q

（m3/h）

H

（m）

转速r/min

轴功率（KW）

效率（%）

允许吸上真空高度Hs

叶轮直径D

进口法兰DN

吸水喇叭口DN

泵重

（吨

备注

300QW800-15-55

800

15

980

55

82.78

—

—

—

300

1.35

—

表8配用电机性能参数表

电机型号

功率（KW）

转速r/min

电压（V）

重量（吨）

参考价格

Y280M-6

75

980

380

0.18

—

3.3水泵机组基础尺寸的确定

图4潜污泵尺寸图

图5潜污泵安装尺寸图

3.3.1查出水泵的外形尺寸及安装尺寸

根据《给排水设计手册》第11册及网络等资料，查出所选泵的安装尺寸。

表9泵的安装尺寸表

e

g

Hlmin

300QW800-15-55

770

780

500

3.3.2计算机组基础尺寸

a、对于不带底座的大中型泵

基础长度L=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm

=g+400=780+400mm=1180mm

基础宽度B=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm

=e+400=770+400=1170mm

b、基础高度H=3.0W/LBr

H=3.0w/LBr

=3.0

1350

（1.18

1.17

2400）=1.22m

式中：

W---机组总重量r---混泥土容重2400kg/m3

3.3.3基础的校核

c、基础重量=1.18

1.17

1.22

2400=4042.40kg

机组重量=1350kg

满足基础重量=机组重量×3，符合要求

d、基础高度＝1220mm≮50cm～70cm,符合要求

基础顶面高出室内地坪取30cm≥10~20cm

3.4水泵机组布置

本泵站分三期建设，本设计为最后一期工程。

（1）水泵机组布置原则

机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。

机组布置应保证运行安全、装卸、维修和管理方便，管道总长度最短、接头配件最少、水头损失最小，降低平时运行费用，并应考虑泵站有扩展的余地。

水泵机组的排列决定泵房建筑面积的大小，应尽量缩小泵房面积，降低造价。

（2）泵站排列方式

污水泵站一般有图5三种排列方式：

图6污水泵站排列方式

本设计选择中间的排列方式。

3.5确定泵站类型

根据泵站的平面形式，泵站的布置为方形；根据泵站机器间地面与室外地面相对标高，泵站采用地下式泵站。

应根据吸水面高度、地质情况、供水要求的可靠程度、水泵的充水方式、水泵允许吸上真空高度等因素选择。

污水泵站启动频繁，应采用自罐式吸水方式；方形泵房有利于设备布置。

3.6计算吸、压水管及联络管直径

a单泵压水管，设计流速假设为2.0m/s，由公式可知

流量为

管径为：

，取

其实际流速为：

b当两台水泵水量合用一条压水管，即压水总管，

而仅有一台水泵工作时，设计流速为2.0m/s，此时联络管流量为1560m3/h。

管径为：

取

实际流速为：

满足要求

表10吸、压水管及联络管管径计算表

泵型

管道

最大流量Q（m3/h）

估计流速V（m/s）

计算管径D’（mm）

选用管径D（mm）

实际流速V（m/s）

300QW800-15-55

吸水管

无吸水管

压水管

900

2

399

400

1.99

联络管

1560

2

525

500

2.21

3.7布置机组与管道，确定泵房平面尺寸

（1）机组、设备间距布置要求

图7泵房机组间布置图

（2）吸水口间距和离墙距离应符合图8要求

图8吸水口间距及离墙距离

图9机器间尺寸计算图

（3）确定机器间长、宽，并画出机器间布置如图9

（4）压水管路设计要求

①泵站内的压水管路要求坚固而不漏水，因污水宜腐蚀管道，采用铸铁管。

为便于拆装与检修，在适当地点设法兰接口。

②为了安装上方便和避免管路上的应力传至水泵，一般应在压水管路设置伸缩节或柔性的橡胶接头。

为了承受管路中内压力所造成的推力，在一定的部位上（各弯头处）应设置专门的支墩或拉杆。

③在不允许水倒流的给水系统中，应在水泵压水管上设置止回阀。

（5）确定泵房机器间平面尺寸

要求查出阀门、管件长度，并图示。

图10机器间尺寸计算图

3.8确定水泵机组安装标高和机器间标高

来水管设计水位=-3.30m

格栅前的水位=来水管设计水位-闸门水头1水头损失0.05m=-3.30-0.05=-3.35m

格栅后的水位=栅前水位-过栅水头损失=-3.35-0.1=-3.45m

压水管轴线标高=-[0.75m（>0.7m）+l/2（联络管管径）0.25]=-1.00m

机器间室内标高=-0.5m

最高水位=栅后水位-闸门2水头损失0.05m=-3.45-0.05=-3.50m

最低水位=最高水位-有效水深（1.5～2.0m）=-3.50-2.0=5-5.50m

池底=最低水位-H2-H3=-5.50-0.54-0.4=-6.44m

室内基础标高=池底标高+H3=-6.44+0.40=-6.04m

出水口标高=室内基础+H1=-6.04+0.77=-5.27m

图11高程计算图

3.9吸、压水管的水头损失计算

（1）沿线水头损失计算

管道沿程水头损失hy=iL

其中：

L——管段长度

i——水力坡降（单位长度管段的水头损失）

AB管段

LAB=[-1000-（-5500）]+250+100+300+700+（255+914+480+355）+2480=10334mm

BC管段:

LBC=2480mm=2.48m

CD管段:

LCD=1640+300+[4000-（-1000）]=6940

沿程水头损失hg=il=10.334×0.0127+（2.48+6.94）×0.0135=0.2711

（2）计算局部水头损失∑

图12

局部水头损失计算图

表11局部水头损失计算表

序号

管件名称

管件

局部阻力

流量Q

最大流速v

（m）　

局部水头损失（m）

直径

系数

（m3/h）

（m/s）

（mm）

1

喇叭口

DN600

0.2

900

0.88

0.039

0.0078

2

弯头

DN300

0.52

900

3.54

0.639

0.3322

3

渐扩管

DN300×400

0.17

900

1.99

0.202

0.03434

4

弯头

DN400

0.59

900

1.99

0.202

0.1212

5

球形体缩节

DN400

0.21

900

1.99

0.202

0.0424

6

止回阀

DN400

1.80

900

1.99

0.202

0.3636

7

闸阀

DN400

0.06

900

1.99

0.0815

0.2608

8

三通1×2

DN400×500

1.60

900

1.25

0.0637

0.1019

9

三通2

DN400×500

1.60

1560

2.19

0.245

0.392

10

弯头2

DN500

0.64

1560

2.19

0.245

0.1568

11

弯头3

DN500

0.64

1560

2.19

0.245

0.1568

1.9698

（3）总水头损失=

各管段水头损失为沿程水头损失和局部水头损失之和。

再计算总水头损失，即计算A-D管路水头损失，为AB管段、BC管段、CD管段水头损失之和。

则水泵所需总扬程：

H=4.2-（1.00-5.50）+（0.2711+1.9698）+2=12.9409

3.10水泵工况点的校核

（1）水泵管道特性曲线

①比阻

管道曲线

，低水位为

，高水位为

列出流量与杨程计算表，再描点作图：

表12管道特性曲线计算（最低水位）

取点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Q（m3/h）

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

H（m）

11.50

11.58

11.82

12.23

12.80

13.53

14.42

15.48

16.70

表13管道特性曲线计算（最高水位）

取点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Q（m3/h）

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

H（m）

9.50

9.58

9.82

10.23

10.80

11.53

12.42

13.48

14.70

画出最低水位和最高水位时的管道、单泵和并联泵的特性曲线图，如下图所示：

图13提升泵工况校核曲线图

检验单泵运行和并联运行时，由泵得性能图得知该泵4个工况点都在高效段，所选泵合理。

4集水池容积校核

集水池的容积在满足安装格栅和吸水管的要求，保证水泵的吸水条件并能够及时将流入的污水抽走的前提下，应尽量小些，这样既降低造价，又可以减轻污水池污水中杂物沉积和腐化。

（1）全昼夜运行的大型泵站（最高日污水处理量超过15000m3），集水池容积根据工作泵机组停车时启动备用泵所需时间来计算。

一般可采用不小于最大泵5min出水量的容积。

W1——集水池有效容积，m3

Q——最大泵5min出水量，m3/h

设计中取有效水深2m，则集水池有效面积

已知机器间长度为7.91m，宽度为5.25m，机组有效面积S=7.84×5.25=41.53m，S>F，所以机器间尺寸适合。

5选择起重设备、确定泵房建筑高度

本设计泵站为地下式，如图14所示。

水泵和电机重量为1.53吨，跨度要求11.80米，选用LDT1.6-8电动单梁起重机，跨度13.5米。

查手册11表4-14得到H=587，即a2=587。

本设计要求起升高度10.8米，选用电动葫芦CD12-12D，查手册11表4-5得到电动葫芦重量290kg。

电动葫芦安装尺寸查手册11表4-7，得到e+f=930+140=1070，即c2=1070。

水泵、电机重量和电动葫芦总重量G=1.53+0.29=1.82吨＜1.9吨，符合要求。

泵房高度H=n+a2+c2+d+e+f+k+H2

=0.1+0.587+1.07+1.2×0.54+1.65+0.5+2.00+地面标高0.3-（-6.44集水池底标高）

=12.89m

图14桥式吊车泵房高度的确定

图中n——一般采用不小于0．1m；

a2——行车梁高度，m；

c2——钢绳绕紧时，行车梁底至起重吊钩中心的距离，m；

d——起重绳的竖直长度（对于水泵为0．85

，对于电机为1．2

，

为起重部件的宽度），m；

e——最大起吊物的高度，m；

f——吊起物底部和最高一台物体顶的距离，0．5m；

g——最高一台水泵或电机顶至室内地坪高度，m；

k——地面最高物体高度，m；

H2——泵房地下部分的高度，m。

6设计总结

本设计做了好长时间，好几天不用上课的时间都被老师叫去课室讨论设计要求和内容，让我们受益匪浅，老师为我们的设计担忧，但同时，设计的内容也渐渐增多，要求也越来越高，让我们好几天无法入睡，通宵了好几天，才勉强跟上老师要求我们做到的设计的脚步，不过这很能锻炼我们在设计上的能力。

我从这次的设计中深刻理解到，做事要认真，设计泵站不在高效段就要改，改到在高效段为止。

而设计中，要细心，因为有些数据是要自己看图量度出来的，要是量得不准，肯定对之后的设计有影响。

通过这次设计，让我理解了泵站设计该如何去做，步骤如何，还有计算的要点，锻炼了我的工作和计算能力，磨练了我耐心细致的意志，为我日后的工作增加经验。