水泵设计计算剖析.docx
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水泵设计计算剖析
平顶山工学院市政工程系0214081-2班
《水泵及水泵站》课程设计任务书
一、课程设计的目的
1、通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以
便于巩固和扩大所学的专业知识；
2、培养学生独立分析，解决实际问题的能力；
3、提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力；
4、为适应工作需要打一下的基础。
考虑美观以及便于施工等要求，根据可
能和合理方案进行技术经济比较选定工程枢纽的布局，建筑物的结构型式，材料和施工方法等。
二、设计题目：
海口城市净水厂送水泵站
三、设计原始资料
1、任务书
某城市所需用水量22.8X104m3/d,用水最不利点地面标高66.60m、服务水头24m，泵站处的地面标高65.3m、水池最高水位64.60m、水池最低水位标61.60m：
经计算管网水头损失19.93m。
试进行泵站工艺设计。
2、地区气象资料：
最低气温：
-5~15C，最高气温：
35~41C，最大冰冻深度15cm。
3、泵站地址1/100~1/500地形图（暂缺）
4、站址处要求抗震设计烈度为7°。
5、电源资料：
采用双回路供电，电压等级为：
220V、380V、10KV。
四、课程设计内容
城镇给水厂送水泵站扩初设计。
五、设计成果：
1.说明书：
概述：
包括设计依据、机组选择、台数、泵站形式和建筑面积、启动方式等。
2.计算书：
按教材中所要求步骤计算，写明计算过程并附必要草图。
图纸：
泵站平、剖面图各一张（比例1/50~1/200）。
1、《水泵与水泵站》教材
2、《给排水设计手册》第一、十、十一册
3、《快速给排水设计手册》第四、第五册
七、设计时间安排
给水排水工程泵站课程设计时间18周一周（2010年12月27日一31日），要求学生集中时间完成全部内容，时间安排如下：
1、基础资料收集0.5d
2、泵站规模计算及运行方式确定1d
3、水泵选型及泵房布置0.5d
4、泵房平面图、剖面图绘制2d
5、整理设计计算书和说明书1d
八、设计纪律要求
1、设计中要自主完成，杜绝抄袭现象。
2、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午&00~12:
00,下午2:
00~3:
45,不得迟到和早退。
3、设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。
四次无故不到者设计成绩为不及格。
4、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设
计任务。
九、成绩评定
学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计
算说明书、答辩、出勤等情况综合评定。
成绩分：
优、良、中、及格、不及格五个等级。
其中，设计图纸占50%，设计说明书占30%，答辩占10%，出勤占10%。
成绩评定标准如下：
优：
能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性。
答辩正确，设计期间出满勤。
良：
能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路
较清晰，平面布置合理、图纸绘制标注规范、整洁，设计认真，应用理论正确，答辩正确，设计期间出满勤。
中：
能完成设计指导书中的要求，平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字标注较整洁，设计较认真，应用理论基本正确，答辩基本正确，设计期间出满勤。
设计方案基本合理。
及格：
能基本完成设计指导书中的要求，设计思路欠佳，平面布置欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，答辩时问题回答不全面正确，设计期间有缺勤现象。
设计图纸一般。
不及格：
凡有下列情况之一者以不及格论：
1）未达到设计指导书的基本要求。
2）设计出现原则性的错误，图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁，应用理论有原则错误，回答问题错误。
3）设计缺勤累计达三分之一以上者。
十、设计日期：
2010年12月27日——31日
交图日期：
2010年12月31日下午16：
00
十^一、指导教师：
朱伟萍杨广建王远红谭水成
环境与市政系给排水教研室
2010年12月
第一节概述
1.1根据城镇发展规划，该泵站拟建于城镇南端，设计为中型送水泵站。
1.2泵站的设计水量为22.80万mVd。
1.3消防用水量300企。
1.4经给水管网水力计算后，有：
1.4.1根据用水曲线确定二泵站工作制度，分两级工作。
第一级，从6:
00到20:
00，每小时占全天用水量的4.8%。
第二级，从20:
00到6:
00，每小时占全天用水量的2.9%。
1.4.2最大用水时水泵站所需扬程为59.03m,其中几何压水高54.53m；
1.4.3最大用水加消防时泵站所需扬程为56.49m,其中几何压水高53.99m。
1.5清水池至泵站址的水平距离为543m
1.6泵站处地面标高为65.30m。
1.7清水池最低水位标高64.60m,清水池最低水位在地面以下3m。
1.8地下水位标高61.60m。
1.9给水管网的设计最不利点的地形标高为66.60m,建筑层数为8层，自由水压为36米。
1.10冰冻深度1.5m。
第二节水泵机组的选择
2.1泵站设计参数的确定
供水流量/（L/s）
水头损失/m
集水井最低水位与控制点地面咼差/m
自由水压
/m
泵站内
输水管
管网
二级供水
3166.67
2
2.6
19.93
2
54.53
消防供水
3个火点
3466.67
2
3.1
24.59
2
53.99
泵站一级工作时的设计流量：
Qa=22.81045%=11400m3/h=3166.67L/s
泵站二级工作时的设计流量：
Qh二22.81042.9%=6612m3/h=1836.67L/s
泵站一级工作时的设计扬程为：
Ha、、h站内'h安全==54.5321m=57.53m
其中Hoi—最大用水时几何压水高（m）;
h站内一水泵站内水头损失（m）（初步估计为2n）；
、h保证一安全水头（初步估计为1n）o
泵站二级工作时的设计扬程：
H2=ZcH。
'h2'h泵站内h安=2+54.53+22.53X
1.32/2.22+1.5=64.5m
其中'h2为二级供水时输配水管网的压力损失
消防时：
泵站最大用水加消防时的设计工作流量为：
QC=3166.67L/s300L/S=3466.67L/S
泵站最大用水加消防时的设计扬程为:
He=Hi3=57.533=60.53m
2.2选择水泵
为了在用水量减少时进行灵活调度，减少能源浪费，利用智能选泵系统选出几种方案，进行搭配，而在用水量少时，减少泵的运行台数，使每台泵都能在高效段运行，从而达到节约能源的目的。
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
Hst=236=38m，所以
S=（'h'h泵站内）/Q2=（22.532.00）/2.22=5.07s2/m5因此H二HstSQ2=385.07Q2
绘制水泵Q-H曲线
管路特性曲线关系表见下：
3
Q/m/h
Q/m3/s
刀h
H
1000
0.28
0.4
38.4
2000
0.56
1.59
39.59
3000
0.83
3.49
41.49
4000
1.11
6.25
44.25
5000
1.39
9.8
47.8
6000
1.67
14.14
52.14
7000
1.94
19.08
57.08
8000
2.22
24.99
62.99
9000
2.5
31.69
69.69
10000
2.78
39.18
77.18
11000
3.06
47.47
85.47
12000
3.33
56.22
94.22
根据上述分析反复比较水泵特性曲线，选择500S59A型水泵
型号
转速
r/min
流量m3/h
扬程m
轴功率
电机功率
效率
500S59A
970
1500
57
315
400
74
1872
49
333
75
2170
39
320
72
在根据选泵结果来看，此次设计选用5台500S59A型水泵，一级供水时，全部打开运行。
二级供水时，运行三台500S59A型水泵，完全满足供水条件。
在选用备用泵的时候，选用一台500S59型，电动机功率为450kW这台备用泵也完全能够满足用水条件。
2.3电机的选择
根据水泵样本提供的配套可选电机参数如下：
500S59A的选用：
Y400-54-6N=400KW
根据水泵样本提供的配套可选电机参数如下：
500S59的选用：
Y450-46-6N=450KW
第三节水泵机组的基础设计
500S59A系列水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，根据水泵尺寸（见附件二）、电动机安装尺寸（见附件二），有：
基础长度L=相应地角螺钉间距大者+（400〜500）
=L2L3B-（400〜50C）=11675801000400=3147mm（取
3200mm）
基础宽度B=相应地角螺钉间距大者+（400〜500）
=A-（400〜500）710400=1110mm
基础高度H=〈2.5~4.0Wk泵电机LB〃
=3.025703000/3.891.102400=1.63m（取1.7m）
其中Wk泵一水泵重量（kg）;W电机一电机重量（kg）;L—基础长度（m）
B—基础宽度（m）「、一基础密度（kg/m3）（混凝土密度p=2400kg/m3）
备用泵500S59系列水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，根据水泵尺寸（见附件二）、电动机安装尺寸（见附件二），有：
基础长度L=相应地角螺钉间距大者+（400〜500）
=L2L3B-（400〜500）=1157580820450二3007mm（取
3010mm）
基础宽度B=相应地角螺钉间距大者+（400〜500）
=A-（400〜500）1100400=1500mm
基础高度H=‘25~4.0Wk泵•Wt机7LB'
=3.025002720/3.750.822400=2.1m
其中Wk泵一水泵重量（kg）;Wt机一电机重量（kg）;L—基础长度（m）
B—基础宽度（m）;:
、一基础密度（kg/m3）（混凝土密度p二2400kg/m3）
第四节水泵吸水管和压水管的计算
一台500S59A型水泵工作时，其最大流量Q=1872L/s，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=600mn压水管管径DN=500mm根据公式Dn「4Q/nv计算得：
当吸水管管径DN=600mm寸，流速v=1.84m/s;
当吸水管管径DN=500mm寸，流速v=2.64m/s;
一台500S59型水泵工作时，其最大流量Q=1363L/s，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=500mn压水管管径DN=450mm根据公式D^=4Q/nv计算得：
当吸水管管径DN=600mrr时，流速v=1.74m/s;
当吸水管管径DN=500mn时，流速v=2.50m/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Z45W-10，
DN=500mmL=540mmW/=678kg。
压水管设有电动操作阀，型号D971X（H、F），DN=200mrpL=60mmW=57kg。
手动常开检修阀门，型号为Z45W-10，DN=200mmL=330mmW=117kg。
并设有联络管（DN=600mm,由两条输水干管（DN=2000mm送往城市管网。
为预防停泵水锤，每台水泵配有液压缓闭蝶形止回阀，型号HBH41H-10
DN=200L=152mmW=114kg。
泵房内管路采用直进直出布置，直接敷设在室内地板上。
第五节泵房形式的选择
根据清水池最低水位标高H=64.60m和水泵H=3.0m的条件，确定泵房为矩形半地下式。
半地下室泵房结构比分机型复杂，有地上和地下结构。
地上结构与分基式泵房基本相同，地下结构是无水的干室。
水泵机组安装在干室内，泵房底板与机器基础常用钢筋混凝土浇筑成整体。
这种结构适用于水位变幅较大或吸水扬程较低的水泵机组，采用干室型泵房。
主机布置形式采用最常用的一行式排列。
这种形式简单，整齐，泵房跨度小，适应于卧，立式机主，但机器台数较多时，泵房长度及集水池宽度较大。
中小型卧式机主的辅助设备较少，泵房一般由主机间，检修间组成，配电间有可能设在泵房内，也可能另配配电间。
第六节吸水井的设计
吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。
清水池最低水位（视为吸水池最低水位）二清水池最低水位-清水池至吸水井水头损失二64.60-3=61.60m;
水泵吸水管进口喇叭口大头直径D＞（1.3〜1.5）d=1.40X600=840mm
水泵吸水管进口喇叭口长度L＞（3.0〜7.0）X（D—d）=4X（800-600）
=800mm
喇叭口距吸水井井壁距离》（0.75〜1.0）D=0.95X800=760mm
喇叭口之间的距离》（1.5〜2.0）2.0X800=1600mm
喇叭口距吸水井井底距离》（0.8〜1.0）D=640mm
喇叭口淹没水深h=1.5m。
备用泵的各持寸为：
D=800mn距井壁距离700mm距井底600mm
所以，吸水井长度为7400m（根据管道布置调整为7400mr）吸水井宽度为
3200mm（最终调整为3200mm,吸水井高度为3.24mm
第七节管道配件的选取列表
配件选取表
名称
规格
单位
数量
备注
真空泵
SZB-8
台
2
一台备用
同心渐扩管
DN600500
个
6
L=900安装在吸水管上
同心渐扩管
DN600600
个
6
L=900安装在吸
水管上
多功能阀门
DN500L=1100
个
6
JD745X-25
三通
DN600600
个
2
L=940mmH=470m
安装在吸水管上
四通
DN600600600
个
2
L=940mmH=940m
安装在吸水管上
蝶阀
DN600L=150mn
t个
14
D371J-10安装在
吸水管上
90度弯头
DN600
个
6
L=905mm安装在
吸水管上
水泵
500S59A
500S59
台
6
一台备用
电机
Y400-54-6
台
6
Y400-54-6
400kW
喇叭口
DN700-500
个
6
L=800mm安装在
吸水管上
超声波流量计
DN600
个
2
SP-1
潜水排污泵
50QW15-7-0.75
台
2
一台备用
起重机
SC
台
1
起升高度3-12m
跨度7m,重量
20.6kg
m
m
第八节泵房尺寸的确定
泵房长度：
对于配电间在内部的，泵房长度应为主机间与检修间尺寸的和再
加上配电间尺寸，计算可得泵房长度为30m
泵房宽度：
是指根据机主外形尺寸，进出水管路的布置及其阀间的长度，安
装检修操作所必需的空间，计算可得泵房宽度为12.7m。
泵房高度的确定：
H^hi+hb+ha+hk+hs
H=H+h6+h7
H0—电动机层楼板至起重机梁轨面的高度
hi—起吊时电动机高出电动机层地坪的高度h2-吊件与电动机之间的安全
矩，取0.3〜0.5m
ha—最大长度吊件，一般为泵轴，有时也包括叶轮
h4—吊钩与吊件之间捆扎长度（m
h5—吊钩与起重机梁轨面的最小距离（m，有起重机样本查的h6—起重机梁轨面与起重机顶面高度（m，有起重机样本查的h7——起重机顶面至屋顶下弦的距离，一般取0.3〜0.5m
故H=H+h6+h7=12m。
根据500S59A系列水泵及其配套电动机安装尺寸可得：
H=355mm，
H1=898mm，H2=268mm。
则水泵轴线标高=66.821m。
泵房挖深=2.855m。
泵房底面标咼=泵站地面标咼-泵房挖深=65.3-2.855=62.445m。
基础埋入水泵房底平面1.5m。
第九节辅助设备的选择
9.1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•
9.2计量设备
在送水管设有电磁流量计，采用MT900F系列，DN500m。
电磁流量计的选择，主要是按被测管道中设计流量的1.2-1.4倍选择相应最大流量的流量计。
在压水管上设压力表，型号为丫一602,测量范围为0.0〜1.0MPa；吸水管上设真空表，型号为Z-602，测量范围为0.0〜760mmH9。
9.3起重设备
选取LD-A型电动单梁起重机，运行速度30m/min,,起重重量2t，跨度14m起升咼度12m
根据起重机的要求计算确定泵房净高度12m
9.4排水设备
为了保持泵房环境整洁和安全运行，必须排出水泵填料盒滴水、闸阀和管道接口的漏水，检修设备时泄放的存水以及地沟渗水等。
因此沿基础设一条集水槽，泵房一角设1500*1500*2000的集水坑一个。
检修时，如同时要求检查流道底面结构，则流道内积水应尽量排空，此时排水走廊道要更低一些。
若无此要求，可将流道内水深控制在0.3-0.5米。
9.5通风设备
本水泵站采用自然通风，设置通风设备可延缓电动机绝缘老化，有利于运行管理人员的健康卫生，还可排除有害气体。
总结
经过这将近一个星期的课程设计，我学会了很多东西，其中包括水泵性能曲线点的绘制和计算，需能曲线的绘制及二者之间的联系，从而确定水泵的水力工况点。
这些东西都是我们以前不会的或弄不明白的地方，课程设计不仅锻炼的我们的能力，还给我们提供了一个很好的复习。
在课堂上没有听懂的或似懂非懂的地方，经过设计，都已经掌握的很不错了。
通过本次课程设计，使自身较为全面，系统地获取给水泵房的相关知识，
理论与实践相结合，更好的掌握了水泵知识。
自己对取给水泵的选择，适用条件以及具体数据的计算处理都有了较为全面与系统的了解，更好地掌握了水泵房的设计过程，结果汇总以及数据校核。
使我熟悉并掌握了水泵房设计程序、方法和相关技术规范，提高了我对给水泵房设计计算和设计计算说明书的编写能力，培养了严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能守纪律，善于与
他人合作的敬业精神。
在设计计算的过程中，所学知识得到了全面系统的应用实践，培养了独立解决实际工程设计问题的能力，自己在设计计算，绘图，查阅资料，使用设计手册和规范等基本技能得到了初步训练，各方面能力都有了进一步的提高。
由于缺乏实际工程经验，加之设计者水平有限，设计中不妥之处在所在所难免，请各位老师给予批评指正。
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