某市给水工程一级泵站设计.docx

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某市给水工程一级泵站设计

一、任务书

一、设计任务

庆阳市给水工程一级泵站设计。

二、设计资料

1、基本情况

庆阳市位于甘肃省东部,介于东径106°45′～108°50′,北纬35°10′～37°20′之间。

属黄河中游黄土高原沟壑区。

全区总面积27212km2,人口总数达260万。

庆阳市处于黄土高原上，地貌多为山地。

境内河流主要有马莲河、蒲河、洪河、四郎河、葫芦河5条河流，较大的支流27条，数十条河溪缠壑绕沟，纵横贯穿，注入泾河、洛河，汇于黄河。

顺流而形成的滩地、川地和河谷坡地，具有良好的农作物生长条件。

拦河而筑的一座座水库、塘坝，呈银线串明珠的景象，分布于各川地灌区。

其中以巴家嘴水库为最，被称为庆阳地区的“水上公园”。

2、地质及水文资料

庆阳市百年一遇的最高水位38.00m，最低水位35.00m，正常水位33.00m。

3、气象资料：

庆阳市内陆，受大陆季风影响。

气候特点是冬季干旱少雨，秋夏多暴雨，春秋有霜降，冬季降雪。

全市年平均气温11.1℃，最高气温34℃，最低气温-4.9℃，最大冻土深度1.35m。

4、用水量资料

该地区最大日用量水近期26万吨/日，远期为33.8万吨/日。

5.、净水厂资料设计

净水厂布置情况见附图。

净水厂沉淀池进水口设计水位50.00m，清水池最高水位48.55m，清水池最低水位45.46m，清水池容积须本次设计确定。

6、输水管网设计资料。

由于城区距离水源较远，管网布置成网前水塔形式，净水厂至水塔输水管道长度为2500m。

其他情况详见总平面图。

根据管网计算结果确定出水塔最高水位68.3m，水塔最低水位为65.8m。

水塔容积上须本次设计确定，水塔调节容积建议设计在最高日用水量的5%----8%。

7、其他资料

地震等级：

五级；地基承载力2.5kg/cm2；可保证二级负荷供电。

3、设计要求

要独立完成泵站设计中初步设计阶段的部分内容，成果包括设计图纸和设计说明书。

要求将设计成果按目录顺序装订成册。

1、图纸包括以下内容：

1、枢纽平面布置图（草图，比例1:

200）

2、泵房平面图，泵房纵、横剖面图（用1号图幅，比例自定）。

3、水泵基础详图（用3号图幅，比例自定）。

4、吸水头部及吸水井设计草图（比例自定）。

2、设计说明书包括以下内容

1、该书建站目的、设计任务、资料分析，设计所依据的规范和标准。

2、机电设备的选择和计算。

3、泵站各建筑物的形式、结构选择依据、计算结果及其详图。

4、泵房尺寸拟定的依据和设备布置的说明。

5、验证机组选择的合理性，并说明其在使用中应注意的问题。

6、必要的附图、附表、参考文献。

7、结束语

包括对泵设计的评价、收获和存在的问题，改进意见等。

四、设计参考资料

1、《水泵及水泵站》中国建筑工业出版社姜乃昌主编

2、《给水工程》中国建筑工业出版社严熙世范瑾初主编

3、《给水排水手册》第1、3、9、10、11册

4、《泵站设计规范》GB/T50265------97

5、《地表水取水》中国建筑工业出版社周金全主编

6、给水排水国家标准图集

二、设计概要

取水泵站在水厂中也称一级泵站，在地面水水源中，取水泵站一般有吸水井、泵房及闸阀井（又称闸阀切换井）三部分组成。

取水泵站由于它具有靠江临水的特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵站的埋深、结构形式以及工程造价等。

本次课程设计主要通过个人查找本人所在市县的水文资料。

然后通过粗略的估计流量和扬程以选取相应的水泵并确定所选水泵的型号和数量；为了满足流量的需要，要将多台泵并联使用。

同时，要让所有的泵得到合理有效的利用，让泵的工况点都在高效段工作，以此来来评估经济合理性和泵的利用情况。

泵房一般采用圆形钢筋混凝土结构，根据布置的的原则确定各尺寸间距和长度，选取吸水管和压水管的管路配件和各种辅助配件之后，绘制取水泵站的平面图和剖面图。

再设计泵房时，在土建方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房简体的抗浮、抗裂、防倾覆、防滑坡等方面均应有周详的计算。

在施工过程中应考虑到争取在河道枯水位时施工，要争抢季节，要有比较周详的施工组织计划。

在泵房投产后，在运行管理方面必须很好的使用通风、采光、起重、排水以及水锤的防护等设施。

此外，取水泵站由于期扩建比较困难，所以在新建给水工程时，应充分地认识到它的“百年大计，一次完成”的特点。

泵房内机组的配置，可以近远期相结合，对于机组的基础、吸水管的穿墙嵌管，以及电器容量等都应该考虑到远期扩建的可能性。

因此，要永远期的容量和扬程计算。

三、设计计算

一设计流量的确定和设计扬程的估算

1、设计流量Q

为了减小构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建成本，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵要昼夜不均匀地工作。

因此此泵的设计流量应为：

式中QR------------一级泵站的设计流量（m3/s）；

Qd------------供水对象最高日流量（m3/h）；

a--------------计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般a=1.05~1.1；

T--------------一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场本身用水，取自用水系数a=1.05,则

近期设计流量为Q=1.05×260000×1000÷（24×3600）=3159.72L/s

远期设计流量为Q=1.05×338000×1000÷（24×3600）=4107.64L/s

2、设计扬程H

泵的扬程H=HST+∑hs+∑hd

式中H------------泵站的扬程

HST----------------静扬程，采用吸水井的最枯水位（或最低动水位）与净化构筑物进口水面标高差

∑hs----------------吸压水管路的水头损失（m）

∑hd----------------输水管路的水头损失（m）

1）泵的静扬程HST

通过取水部分的计算已知在最不利的情况下（即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.89m，则吸水间中最高水面标高为38.00-0.89=37.11m,最低水位标高为35.00-0.89=34.11m。

所以所需的泵的扬程HST为：

洪水位时：

HST=50.00－37.11=12.89m

枯水位时：

HST=50.00－34.11=15.89m

2）输水干管中的水头损失∑h

设采用两条DN1420×12钢管并联做原输水管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：

Q=0.75×4107.64L/s=3080.73L/s=3.08073m3/s，

通过查水力计算表的管内流速v=2.37m/s，i=0.0039。

=（4×3.08037m3/s÷（3.14×2.37）0.5=1.286m=1286mm

假设管长大约L=450m，局部水头损失加大的系数为1.1

所以∑h=1.1×i×L=1.1×0.0039×450=1.93m

3）泵站内管路的水头损失粗估为：

∑hp=2m，吸水管路水头损失∑h吸=1.5m。

所以泵的设计扬程为：

洪水位时，Hmax=12.89＋1.93＋2＋1.5=18.32m

枯水位时，Hmin=15.89＋1.93＋2＋1.5=21.32m

2、初选泵和电机

1、泵的选择

泵的选择主要依据是所需的流量、扬程以及其变化规律。

1.选泵的要点：

1、大小兼顾，调配灵活。

2、型号整齐，互为备用。

3、合理地用尽各泵的高效段。

4、远近期相结合的观点在选泵过程中应相当的重视，做到“小泵大基础”。

5、大中型泵站需作选泵方案比较。

2.选泵时需要考虑的问题：

1）泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部布置等有影响，因而对泵站的造价很有关系。

2）应保证泵的正常吸水条件。

3）应选用效率较高的泵，应尽量选用大泵，因为一般而言大泵比小泵的效率高。

4）根据供水对象的可靠性选用一定数量的备用泵。

5）选泵时应尽量结合地区条件优先当地制造的成系列生产的、比较定型的和性能良好的产品。

1、选本的参数：

项目

近期

远期

设计扬程

18.32m

21.32m

设计流量

3159.72L/s

4107.64L/s

2、确定一级泵站吸水井设计水位

吸水泵采用分离式，现浇钢精混凝土结构。

由于河道至吸水井的距离较远，管道沿程水头损失为1.30m左右，一级泵站吸水井水位为河枯水位与引水管水头损失之差，所以吸水井的设计水位为33.00－1.30=31.70m。

按近期水量，根据选泵参考特性曲线图初步确定一下几种方案：

选泵方案比较

方案编号

泵的型号机台数

流量Q（L/s）

扬程（m）

备注

方案一

五台24SA-18A

4166.65

23

型号整齐，便于管理，其中一台备用，经济合理。

方案二

七台24SA-18D

4200

23.2

型号统一，数量太多，占地面积大，不便于维修、管理。

方案三

两台32SA-19J和两台24SA-18D

4480

22

型号不统一，不便于维修。

经过综合比较，选用第一套方案，一台泵作为备用泵。

2、电机的选择

根据24SA-18A型泵的要求选用Y355-50-6（380kw）

3、机组基础尺寸的确定

查泵与电机样本，计算出24SA-18A型泵机组基础平面尺寸4100mm×1000mm，机组的总重量W=WP+WM=22400+33000=55400N

基础深度H可按下式计算：

式中L—基础长度，L=4.1m

B—基础宽度，B=1.0

γ—基础所用材料的容重，对于混凝土基础，γ=23520N/m3

基础实际深度连同泵放地板在内，应为3.19m

3、吸水管路的设计

1、吸水管的布置原则

尽量减少管路部件。

尽量减少管路长度。

防止产生温度应力。

防止其他水体进入泵房。

2、吸水管路的布置要求

不漏气吸水管路是不允许路起的，否则会使泵的工作发生严重的故障。

不积气管路的安装要有一定的坡度，避免管道的某段出现积气。

不吸气管道进水口在最低水位下的淹没深度应不小于0.5~1.0m

3、布置形式

每台泵对应有一条独立的吸水管。

4、管道的材料

由于钢管具有强度高、壁厚、质量轻、便于制作安装和检修，水头损失小的特点，所以选用钢制管材。

5、经济管径的计算

按经济流速来确定，吸水管的经济流速一般控制在1.5~2.0m/s，

每台泵都有独立的吸水管平均分配水流量

假定流速为1.8m/s

根据《给排水手册》采用DN=800mm的钢管，则V=Q÷A=1.64m/si=3.81×103

4、压水管的设计

1、压水管路的要求

泵站内的压水管路经常承受高压（尤其是发生水锤时），所以要求坚固而不漏水，通常采用钢管，并尽量采用焊接接口，但为了便于拆装与检修，在适当的地点可设法法兰接口。

2、布置原则

尽量减少管路部件。

尽量减少管路长度。

防止产温度应力。

防止因其他因素导致压水管漏水。

3、管道的材料

通常采用钢管，并尽量采用焊接接口，但为了便于拆装与检修，在适当的地点可设法法兰接口。

4、布置方式

采用双管并联，间隔100m设置连通管。

5、经济管径的的计算

按经济流速确定，压水管的经济流速一般控制在2.0~2.5m/s，每台泵都有独立的压水管，平均分配流量

因此选DN=700mm，V=Q÷A=2.14m/si=7.73×103

5、机组与管道的布置

为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将x台机组交错并列布置成两排，每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来，泵出水管上设有液控蝶阀和手动蝶阀，吸水管上设有手动闸板闸阀。

原则上是要尽量的减少泵房建筑面积。

由于管径较大、相应的连接配件（如三通、大小头等）没有全国通用的标准系列产品，本次设计便采用了一些自制的配件，在其他设计中，应以选用全国通用标准产品为宜。

6、吸水管路和压水管路中水头损失的计算

取一条最不利的线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图

（1）吸水管路中水头损失∑h的计算

吸水管管长为6m，力学课本知：

管径为700mm的钢管的比阻为So=0.0115m3/s，

则∑h1=SoLQ2=0.0115×6×3.159722=0.85m

（2）压水管路的水头损失∑hd的计算

压水管管长为为50m，查力学课本知管径为800mm的钢管的比阻为

So=0.005668m3/s

则∑h2=SoLQ2=0.005668×50×3.159722=2.83m

所以从水泵吸水口到输水干管上切换闸的全部水头损失为：

∑h=∑h1＋∑h2=0.85＋2.83=3.68m

7、泵安装高度的确定和泵房筒体高度的计算

（1）为了便于用沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底版同一标高，因而泵为自罐式工作，所以，泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需计算。

由24SA-18A水泵的允允许上真空高度Hs=6.0m，假设当地大气压为1atm，水温为20℃

则Hss=Hs－（10.33-ha）－（hv－0.24）=6.0m

=4.56m

式中：

ζ1-----吸水管进口局部阻力系数

ζ1-----90º弯头局部阻力系数

ζ1-----闸阀局部阻力系数

ζ1-----DN700mm渐索管局部阻力系数

D1--------吸水管管径

h1--------吸水管沿程阻力系数，前面算出来h1=0.85m

（2）泵房简体的标高尺寸的确定：

已知吸水间的最低水位标高为35.00m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为32.00m，吸水管上缘的淹没深度为35.00－32.00－D/2=2.65m,取吸水间下缘距吸水间底板为0.7m，则吸水间底板标高为32.00-（D/2+0.7）=30.95m

洪水位标高为38.00m，考虑1.0m的浪深，则操作平台标高为38.00+1.0=39.00m

故泵房的地下深度为39.00－30.95=8.05m

8、附属设备的选择

（1）起重设备

根据水泵的型号24SA-18A的重量为3300㎏，最大起吊高度为14.2+2=16.2m，为此，选用LDH环形吊车（起重量10t，单梁，跨度22.5m）。

（2）引水设备

泵系为自罐式工作，不需要饮水设备

（3）排水设备

由于泵房较深，故采用电动泵排水。

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。

取水泵房的排水量一般按20~40m3/h考虑，排水泵的静扬程按17.5m计，水头损失大约5m，故总扬程在17.5＋5=22.5m左右，可选用IS65-50-160A型离心泵（Q=15~28m3/hH=27~22m，N=3KW,n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为Y100L-2。

（4）通风设备

由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空—空冷却，但由于泵房简体较深，仍选用风机进行换气通风。

选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15º，风量10127m3/h，风压90Pa，配套电机YSF-8026，N=0.37KW）

（5）计量设备

在净化厂的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。

（6）消音设备

噪音是一种令人烦恼、讨厌、产生干扰、刺激、使人心神不宁，妨碍和分散人注意力或对人体有害的声音。

泵站内电机、水泵、变压器及闸件等都会产生噪声。

若长期在这种环境下工作，就会使人的听觉器官发生性变，还可以引起头疼、脑涨等症状。

因此为了工作人员的身体健康及工作的质量，所以，泵房内必须要有消音设备。

一般的可在泵房内设置共振吸音结构，安装水冷式消音电机或将值班室设置为隔音室等措施。

9、泵房建筑高度的确定

泵房简体高度由起重设备和起吊高度决定，有前面的知道，从泵底面到最高平台的高度为16.2m，操作平台以上的高度，根据起重设备及起吊高度、楼梯井机房的高度、采光、及通风的要求、吊车梁底板到操作平台楼板的距离为8.8m，从平台楼板到房顶底板净高为16.2-8.8=7.4m。

10、泵房平面尺寸的确定

1、布置原则和要点：

1、满足机电设备布置、安装、运行和检修的要求。

2、满足泵房结构布置的要求。

3、满足泵房内通风、采暖和采光等要求，并符合防潮、防火、防噪音的要求。

4、满足内外交通运输的要求。

5、注意建筑结构造型，做到布置合理、美观和适用。

6、泵房布置应考虑预留发展与扩建的可能性。

2、泵房的平面尺寸有基础长、宽及《泵房设计规范》来设计

十一、成果校核

1、绘制管路特性曲线及水泵特性曲线，求的实际工况点，如附图所示。

2、由于泵设计是按照远期供水设计的，所以正常供水时，能保证用户的用水要求。

12、验证机组选择的合理性

13、注意事项

1、启动前的准备工作：

水泵启动前应该检查一下各处螺栓连接是否完后，检查润滑油是否足够、出水闸、压力表、真空表是否完好。

2、运行中应注意的问题：

检查各个仪表工作是否正常、稳定。

检查流量计是否正常。

检查填料盒是否发热、滴水是否正常。

检查泵与电机的轴承和机壳的温度。

注意油环，要让它自由的随泵做不同的转动。

定期检查水泵的流量、扬程、电流、电压、功率因素等技术数据，要严格执行岗位责任制和安全技术操作规程

水泵的停车应先管出水闸，实行闭闸停车，然后关上真空表及压力表的阀，把泵的电动机表面的水和油擦干净

七、设计心得

本次课程设计任务是设计取水泵站（一级泵站），这也是我们大学以来第一次做课程设计。

经过了为期两周的的努力，最终我顺利的完成了课程设计的任务。

虽然这短短的两周我觉得很累、很辛苦，但同时我也学到了很多的东西，我感觉自己很高兴。

首先，我觉得对于我来说要完成课程设计真的是困难重重啊！

接到任务书之后，我看着任务书却无从下手。

那时候我才明白我学的那点东西有多么的微不足道。

为此，为了能更好的完成本次课程设计，我重温了泵与泵站以及相关的课程。

对于泵站设计的选泵的依据、选泵的要点、水泵的布置、泵房的布置、吸水管和压水管的管径的确定以及电机的选择等等方面的知识做了一个全面的了解，并掌握了其选择的要点。

同时对于水泵和相关的设备的正常运行与维护所需要的设施的选用也有了基本的掌握。

尽管我做了这么多的努力，但是在实际的设计过程中还是遇到了许许多多的问题。

有时候是因为相关数据的确定，组员们都有自己的理解与看法，很难做到统一每个人的看法。

有时候是本来觉得自己想的办法万无一失，但是结果却大相径庭。

而且因为我考虑的不是很周全，害我在整个设计过程总走了不少的弯路、浪费了不少的时间。

不过尽管在这个过程中我遇到了很多的困难、发生了很多的不愉快……尽管有很多的不愉快。

但是我觉得我有了很大的收获。

我觉得首要的收获是对水泵与泵站的知识和相关的知识的到了巩固和加强、得到了更高的理解与掌握。

其次就是我真正的把我所学的理论知识运用到了实践中，这点我觉得对我很重要。

还有就是对相关资料的收集、分析、整理最后运用到设计中。

这些资料对于作出合理的规划设计是非常重要的。

因为相关水文资料的选用直接决定你的泵站的设计的合理性、实用性、效率的高低以及整个项目的造价等问题。

而这些问题在水泵与泵站的设计中都有直接的体现，这也就给我们创造了锻炼的机会。

让我们再考虑到这些问题的同时做出我们觉得合理的设计得到了很好地锻炼。

这在我们以后的工作中是非常有用的。

再者就是经过这次水泵与泵站的设计，让我把以前不知道的、不曾了解过的知识得到了很大程度的认识和掌握。

而在本次设计中我觉得对我最大的收获是让我认识到我自己的不足。

首先就是理论知识的学习不够完善、理解不够深刻、掌握的不够熟练。

从而导致在实际的操作过程中总是感觉到力不从心。

因此，我在以后的学习重要更加的努力，尽可能的做到对知识的熟练地掌握。

画图也是泵与泵站设计的一个重要的方面。

我以前学习CAD绘图的时候只是看着别人画好的图画，照着原版的样式去画。

但是本次设计的要求是要我们根据相关的要求对泵房整体情况做出规划，同时对泵房内部的布置和泵和电机的布置做出设计然后通过CAD图表达出来。

我经过几天的奋斗将大体的布局绘了出来，结果花了双倍的时间才把细节上的错误修改过来、把不完善的部分补充完善。

突破重重困难，最终完成任务。

对于整个课程设计的过程来说。

从一开始直到最后结束困难时时刻刻都伴随着存在。

这些困难曾也让我充满斗志，也曾让我为之失落过。

不过到最后我还是坚持了下来，一直坚持到最终任务的完成。

经过了课程设计，我觉得它和我们生活中遇到的问题是一样的。

因为在生活中我们每做一件事情都会有许许多多的困难和挫折，但是也因为有这些困难和挫折才燃起了我们击败困难，实现自我的的斗志和热情。

这样才让设计的每一个过程显得更有意义，这样才让生活中我们做的每一件事情有意义。

所以，我们要珍惜这次设计的机会以及以后生活中遇到所有的机会。

我要不怕困难，我要勇于奋斗，我要敢于面对所有的困难和挫折。

这样才能让我学到的知识实现它本应有的价值，同时也能体现我的价值。

让我得到宝贵的经验和教训，这样才以后的道路上我才能上走弯路，我才能走得更顺利。

“众人拾柴火焰高”。

其实要想把设计做好全靠你一个人是万万不够的。

团队合作是很重要的，只有结合大家的思想才能做出趋于完美的东西。

一个人即使学习的再好那都是不够的，每个人都有自己的缺陷，只有大家齐心合力、相互配合、相互学习，这样才能弥补因为个人认识不周而造成的错误。

况且人总是很难发现自己的问题，只有身边的同学朋友等亲近的人才能发现我们的缺点和错误。

这样就能帮我们及时的纠正错误。

集合大家的思想看法，不仅弥补了自己的缺失同时还可以让我们在大家的基础上做成更好的判断、想出更好的方案。

才能让我们做事情的时候能好走弯路，才能为我们节约时间，才能达到跟好的效果。

我想这就是“众人拾柴火焰高”的内在的含义吧！

所以在课程设计的过程中“团队合作”也是相当重要的一个方面。

我本来就觉得在大学，学习专业知识固然重要，精神上的收获更加重要。

课程设计不仅是一门课程、一个设计任务，更重要的是一份经历、一种体验。

而这份经历和体验对我来说才是最重要的。

只有积累了像这样的更多的经验，我才会得到跟大的提升，才会在将来的道路上走的跟顺利。

经过了两周时间，课程设计终于做完了。

在整个过程中遇到了许许多多的问题，也发生了好几次的争吵，其中最多的就是对所学习的专业知识的应用，总是和组员发生各种分歧。

不过在我们共同的努力下，我们通过翻阅各类资料书，通过共同讨论以及向老师请教。

最后将所有的问题都顺利的解决。

在此期间，我们在一块讨论各种问题，不仅解决了我们遇到的各种问题，同时还进行了思想上的交流。

在最后，我们在各自的设计中都加入了自己的思想和看法，同时也完成了设计任务。

真的感觉特别的高兴。

最后我想说的是，尽管本次课程设计任务顺利的完成，但是我觉得这与老师的谆谆教导十分不开的，再次我衷心的感谢我的老师！

八、附图

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