《泵与泵站》课程设计送水泵房设计.docx

《泵与泵站》课程设计送水泵房设计.docx

《《泵与泵站》课程设计送水泵房设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《泵与泵站》课程设计送水泵房设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

《泵与泵站》课程设计送水泵房设计

《泵与泵站》课程设计任务书

本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建给水工程的送水泵房。

一、设计目的

本课程设计的主要目的是把《泵与泵站》中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。

二、设计基本资料

1、某城市最高日用水量为5万r∏3∕d,时变化系数Kh=1.6,日变化系数Kd=1.3,管网起点至最不利点水头损失为12m,最不利点地面标高为20m,楼房一般四层（服务水头20m）,泵站至管网起点设两条输水管（均为铸铁管）,每条长500m,管径500mm,泵站处地面标高为17.2m,吸水井最高水位17.70m,最低水位14.20m,按一处火灾核算，消防流量30L∕s,发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.50m,管网中无水塔。

2、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。

3、水厂为双电源进行。

成果：

1.送水泵房工艺图：

平面图、剖面图、主要设备图、材料表

2.送水泵站工艺设计计算说明书

《泵与泵站》课程设计说明书

1、总述：

本次设计采用矩形半地下室泵房，泵房平面尺寸为长25.95mx8.9m（不计配电间、值班室）。

泵房建筑总高7.377米；由于二级泵房属于一般的工业建筑，因此本泵站采用柱墩式基础；起重设备采用DLZDY21-4桥式单梁吊车，跨度Lk=7.5m;排水构造上，沿泵房内壁设排水沟将水汇集到泵房外1500×1500mm2集水坑内；通风采用自然通风。

连通清水池与吸水池的联络管采用DN800钢质直管，基本上所有管路配件都采用钢制配件装置；水泵采用12Sh-9A型和20Sh-9A型各两台，其中20Sh-9A型泵一用一备，12sh-9A型泵配JS-116-4型电机，20sh-9A型泵配JSQ-1410-6型电机；吸水管则分别采用DN500和DN800钢管，压水管分别采用DN400和DN600钢管。

排水设备选用WWQ30-10型排污泵。

真空泵为2台SZ-3型真空

泵，一用一备；在输水管上安装LD-600B电磁流量计以便统计流量并有效调度泵站的工作。

2、水泵的设计流量和扬程

（1）设计流量Q：

由于城市管网中无设置水塔，因此所设计的泵站采取分级供水方式，即设计流量Q按最高日最高时用水量计算，则：

Qs=Kh^=1.6×（m3∕lι）≈3333.33（∕√∕∕z）≈925.93（L/S）

（2）设计扬程H：

1）水泵所需静扬程HST

枯水位时：

Hsni=20-14.20=5.80根

洪水位时：

=20-17.70=2.30根

2）服务水头：

Hsevɪ20m

3）输水管水头损失∑h输水：

在最不利情况下（当一条输水管检修时，另外一条输水管通过75%的设计流量时）有：

Q输=75%βj=0.75×925.93=694A5Lls

=2.45ImIS

4X694.45×10~3

3.14×0.62-

查《给水排水工程设计手册》第一册267页铸铁管的水力计算公式:

当v≥L2m∕s时，i=0.00107--

廿

（查尺寸内径尺寸表得：

当铸铁管DN=600mm时，dj=600mm）

V224572

z=0.00107—-=0.00107×,,≈0.0125既：

IOO5=12.5

djl30.613

输水管水头损失按长管计算，即局部水头损失占沿程水头损失的10%,则有：

∑∕⅛=（10%+1）/7=1.1x12.5×iæ3×500≈6.88m

4）管网水头损失（即管网起点到最不利点水头损失）：

∑⅛ɪ12.00m

5）泵站内水头损失初定为2.0Om（需核算）即：

hp=2m

6）安全水头：

h安全=2m

综上所述，水泵的设计扬程为：

■设计洪水位：

H洪=HSr洪+HSeV+Z%+Z丸网+勺+h安全

=2.30+20.00+6.88+12.00+2.00+2.00

=43.18m

■设计枯水位：

"枯="sift+HSeT+Z"输+Σ⅛J+ʌp+”安全

=5.80+20.00+6.88+12.00+2.00+2.00

=48.68m

3、初选泵与电机

（1）初选泵

i.在最不利情况下（即在流量和扬程要求最高时）当Q=925.93L∕s,H=48.68m时，在Sh型双吸离心泵型谱图上作出点a（925.93,48.68）o

ii.当Q=30L∕s时，即泵型谱线图上的坐标原点，此时泵站内部、输水管、配水管网中的水头损失都比较小，现假定三者和为2m（需核算），则有：

Hb=4,枯+Hsev+hp+%安全=5.80+20+2+2=29.80相，在sh型双吸离心泵

型谱图上作出点b（30.0,29.80）o

iii.连接a、b点，在通过的泵的特性曲线中选择泵进行搭配。

根据平均

一∩Q75

日平均时用水量：

QS=———=—≈445.16L∕5,过Q=445.16L∕s画一

Kh∙Kd1.6×1.3

条垂线与直线ab相交。

在此垂线两边各选择穿过ab直线的类型泵（见附图），适当采用不同类型的泵设计初步方案：

方案1：

一台14Sh-13,两台20Sh-9A,备用泵为一台20Sh-9A

方案2：

一台20sh-9A,两台12sh-9A,备用泵为一台20sh-9A

方案3：

一台12sh-9A,两台20sh-9A,备用泵为一台20sh-9A

方案4：

一台20sh-9A,两台14Sh-13,备用泵为一台20sh-9A

iv.管道特性曲线

设管道特性曲线为H=Hst5+SQ2

HST'=Hst枯+Hsev=5.80+20.00=25.80m

SQ2=∑∕⅛j+∑∕⅛+Λp=6.88+12.00+2.00=20.88mM:

为了安全，故加上安全水头为2m.

故管道特性曲线为H=HSr'+h安全+SO=25∙8+2+SQ2=27.8+24.350

V.泵组方案比较

在坐标纸上画出水泵的单泵特性曲线、并联的特性曲线与管道特性曲线

Q-相交于各工况点（详见附图）

表1选泵方案比较

方案编号

用水变化范围（L∕s）

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1方案选用一台14sh-13和两台20sh-9A

720-925

两台20sh-9A

59.5-57.5

52-57.5

87-100

73-75

590-720

^∏,20sh-9A一台14sh-13

55.5-52

44-52

79-100

75-73

78-57

416-590

一台20sh-9A

57-44

36-44

63-100

84-81

<416

一台14sh-13

>36

<36

<79

第2方案选用一台20sh-9A和两台12sh-9A

820-930

1台20sh-9A

2台12sh-9A

49-52.5

44.5-49

84.8—100

74—75

82—78

645-820

1台20sh-9A

1台12sh-9A

44.5-52.5

37.5-44.5

71.4—100

73—73.582—83

560-645

1台20sh-9A

37.5-47

35-37.5

74.5—100

70—74

300-560

1台20sh-9A

35-54

30-35

55.5—100

73—82

<300

1台12sh-9A

>30

〈30

一一

78—83

结论：

方案1采用两台大泵20sh-9A一台14Sh-13,由于同时运行时最高流量Q>>最高日最高时流量Q=925.93L∕s∖流量分级调节较少、能量浪费较大并且20sh-9A型号泵为6000多元/台较为昂贵，所以方案1淘汰；同理方案3中当两台20Sh-9A和一台12Sh-9A同时运行时所得最高流量Q>>最高日最高时流量Q=925∙93L∕s,所以方案3淘汰；同理，方案四也淘汰；方案2流量分级合理，并且当2台12sh-9A和1台20sh-9A同时运行时流量Q=930L∕s满足最高日最高时流量Q=925.93L∕s的要求，当消防流量Q=925.93+30=955.93L∕s时，开备用泵20sh-9A即可满足要求。

综上所诉，选用方案2：

两台20sh-9A一■用一备，两台12sh-9Ao

（2）选配电机

查《给水排水工程设计手册》第11册72页，可得：

12sh-9A型水泵可配的电机有：

JS-Il6-4、JR-Il6-4两种

分别查595页和609页，可得四种泵的相关参数如表2o

表2

电机型号

功率（kw）

转速（r∕min）

重量（kg）

参考价格

电压（V）

JS-∏6-4

155

1475

1080-

4200J

380

JRTl6-4

155

1471

1250-

5400

380

查《给水排水工程设计手册》第11册74页，可得：

20sh-9A型水泵可配的电机有：

JRQ-147-6、JSQ-1410-6、JRQ-1410-6三种。

分别查609页和616页，可得四种泵的相关参数如表3o

表3

电机型号

功率（kw）

转速（r∕min）

重量（kg）

参考价格

电压（V）

JRQT47-6-

设⅜l

卜手册查无

JSQT410-6

380

985

3550

17470√

6000

JRQT410-6

380

985

3600

20405

6000

从经济等角度考虑，且符合水泵运行的各项要求，选用泵及电机的组合见下表4：

⅛4

水泵类型

电机型号

⅛½

12sh-9A型

20sh-9A型

JS-I16-4型

JSQT410-6型

2台

1用1备

（3）机组基础的确定

1）基础尺寸确定

a.查《给水排水工程设计手册》第十一册68页、72页可得12sh-9A型水泵与JS-127-4型电机的基础尺寸（不带底座）如图1：

长：

2300mm

宽：

1100Inm水泵重：

773kg电机重：

108Okg机组总重由：

1853kg

32。

］94459。

口21

2300,-

b.查《给水排水工程设计手册》第十一册68页、74、75页可得20sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机的基础尺寸（不带底座）如图2：

长：

3300mm

宽：

1400mm水泵重：

2740kg电机重：

3550kg机组总重w2：

6290kg

2）基础高度确定（g取10N∕kg）

a.12sh-9A型水泵与JS-127-4型电机基础高度:

ττ3.0w,3.0×1853×10CCC

H=z——=HyjUl

'LIBIr2.300x1.100x235202

其中，吗为机组总重

b.20sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机基础高度：

H-⅛-3∙θ×6290xl0_ɪ74ffl

2L2B2r3.3∞X1.400X23520

其中，叫为机组总重,r为所用材料（混凝土）的容重r=23520N∕τ∏3

4、吸、压水管的设计

由附图的单泵特性曲线、并联的特性曲线以及管道特性曲线可得：

（1）单台12sh-9A型水泵运行时最大流量：

Q=300L∕s

当管路取钢管时，查《给水排水工程设计手册》第一册286页钢管水力计算表可得,当Q=300L∕s时:

吸水管：

Dι=500mm,Vl=I.47m∕s,1000i=5.62

压水管：

D2=400πiπi,v2=2.32m∕s,1000i=18.5

⑵单台20sh-9A型泵运行时最大流量：

645L∕s

当管路取钢管时，查《给水排水工程设计手册》第一册287页钢管水力计算表可得，当Q=645L∕s时:

吸水管：

Dι=800mm,VI=I.28m∕s,1000i=2.36

压水管：

D2=600πiπi,v2=2.20m∕s,1000i=9.93

5、机组以及管路布置

（1）机组布置

本设计采用4台Sh型的泵（3用1备），为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组采用横向单项排列方式，每台泵有独立的吸、压水管，各压水管并联到一条DN600的管路上,用丁字管（DN600×600,DN400×600）连接起来，最后汇流到两条DN600的铸铁输水管中。

查《给水排水工程设计手册》第三册可得。

（2）管路布置

每台水泵设置单独的吸水管，材料选用钢管，并设有向水泵不断上升的坡度i=0.005,吸水管吸入端的采用偏心渐缩管，压水管采用同心异径管,为了承受高压、保证坚固而不漏水接口采用焊接接口。

吸、压水管的配件详见表5表6。

表5吸水管配件表

机组型号∖≡⅜X设备名陵

12sh-9A型泵

20sh-9A型泵

备注

钢制偏心异径管（作渐缩管）

D500×D1300,L=508mm

D800×Dι500,L=518mm

安装于吸水管上

蝶阀

D40X-0.5型手动蝶阀（DN500,L=225）

D741X-10型液动蝶阀（DN800,L=470）

刚性防水套管

DN500,D2=579mm,L=500mm

DN800,D沪783mm,L=500mm

钢制90°弯头

DN500

DN800

钢制吸水喇叭口

DN500,Dι=750mm,

DN800,Dι=1050mπι

刚性防水套管

DN800,D2=886mm,L=500mm

DN800,D2=886mm,L=500mm

安装于联络管上

表6压水管与输水管配件表

机组型号

设备名

12sh-9A型泵

20sh-9A型泵

备注

钢制同心异径管（作渐扩管）

D400×D1300,L=710

D600×D1500,L=820

安装于压水管上

接头

单球形K-XT-3型可曲挠性橡胶管DN400,L=225mm

球形补偿器

DN600,L=917mm

HH44TT0缓闭止回阀

DN400,L=900mm,Dι=515mπι

DN600,L=I300mm,Dι=725mm

D941XT0型电动蝶阀

DN400,L=310

DN600,L=390

柔性防水套管

DN400,D2=480mm,L=500mm

DN600,D2=688mm,L=500mm

连接管件

D600XDι500异径四通L1=900,L2=878

DN600钢制90。

弯头L=540

安装于输水管上

手动蝶阀

D40X-0.5型手动蝶阀

DN400,L=175

D40X-0.5型手动蝶阀

DN600,L=275

检修，故障时用

示意图如下:

6、泵站内部水头损失计算（校核）

选一台较大的泵，选一条最不利线路（即20sh-9A型泵最长线的路段），从吸水喇叭口开始到输水管起点为止为计算线路图。

详见下图

（1）吸水管路水头损失∑hs（此处g取9∙8N∕Kg）

取吸水管路Li为6.000m,吸水管中流速为v1=1.28m∕s,

流入泵的速度刈=^τ=4x625-1^=3.18m∕5,吸水管的1000i=2.36

2∏P23.14×0.52

因为：

Σ¼=Σhfs+∑hls

■Σ七=IIXLI

2v2

■∑⅛=（fι+ε2++6∙4ɪ

2g2g

其中，£］一带钢制喇叭口的800X1050的伸入水池的进口，句=0.56

4一直径为800的钢制90°弯头，52=1.05

%—液动蝶阀DN800,全开，f3=0.3

〃一D800X500偏心异径管，f4=0.20

故有∑hs=∑hfi+∑hls=i1×ll+（£1+ε2+fɜ）ɪ+f4y-

1922OlQ2

=0.∞236×6+（0.56+1.05+0.3）×———+0.20×———≈0.277m

'72×9.82×9.8

（2）压水管路水头损失Ehd（此处g取9∙8N∕Kg）

压水管路长L2为16m,压水管中流速为v4=2.20π√s,水流流出泵的速度，

%=/=4x625Xl0=8.85m∕s查《给水排水设计手册》第1册306页水力

5∏D23.14x0.32

计算表的1000i=9.93

因为：

∑∕id=Σ%ya+Z%

■∑∕z^∙z=，2X乙2

22

■E%d=ε5+（4+邑+24+2%+2^10+2/1）7^

2g2g

其中，4―D500X600同心异径管，=0.34

4—DN600球形补偿器，=0.21

J一DN600缓闭止回阀，^7=1.8

4—DN600电动蝶阀，全开，¾=0.3

6-DN600×600三通，∕=1.5

%一电动蝶阀（两个），全开，^i0=0.10

句］—DN600钢制90。

弯头，^11=1.01

故有：

∑hd=∑hfd+∑hld

22

=i2×L+ε5/+（26+^7+24+229+2jo+2^11）τ^-

2g2g

QQC2

=0.00993×16+0.34×^^

2×9.8

29∩2

+（0.21+1.8+0.3×2+1.5×2+2×0.10+1.01×2）×^^

'72×9.8

≈3.451m

因此，泵站内部实际水头损失为

/%实际=∑hs+∑hd=0.277+3.451=3.728/n

故有，水泵的实际扬程为：

枯水位时：

H枯=5.8+20+6.88+12+3.728+2=50.408/n

洪水位时：

H2=2.30+20+6.88+12+3.728+2=46.908m

IZS

7、消防校核

（1）消防流量

在最高日最高时流量的基础上，再加上30L∕s的流量，即为消防流量

。

消Bfr=925.93L∕s+30L∕s=955.93L∕s

-ς-z√R∣VJ

（2）消防扬程

已知条件可知发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.5m,消防校核时的服务水头变为IOm,则消防扬程为：

H消防=20-14.2+10+6.88+17.5+3.728+2=45.908m

（3）校核

在坐标纸上画出（955.93,45.908）点，三台泵同时开启无法满足消防要求,开一台备用泵可满足要求。

8、附属构筑物的设计

（1）起重设备

由于机组不带底座故泵与电机可以分开起吊。

最大起重为20Sh-9A型泵配的JSQ-1410-6电机，重量为3550kg,查《给水排水工程设计手册》第三册432页可得:

起重量大于2.0吨时,采用电动起重设备（起重量1~5吨,起吊高度6~30m,宽度7.5~22.5m）o因此，选择DL型单梁桥式起重机组，型号：

DLZDY21-4,跨度Lk=7.5m,起重量为5吨。

（2）引水设备：

真空泵的选配

a.查《给水排水工程设计手册》第十一册538页、第三册425页可得排气量:

Qv=k×

Hg-zs

其中，k为漏气系数，取LlO

Wi为DN700吸水管对应的空气量，查表得0.503∕n3

W2为泵房内最大一台泵壳内空气容积，大约等于吸入口面积乘以吸入口到出水闸门的距离（此处取2.55m）,W?

ZS为安装高度，此处取2.0m.

T为水泵充水时间（分）一般小于5min,消防泵不得超过3min,此处取T=3min

Hg为大气压的水柱高度，取10.33m

b.最大真空值:

V21282

HVmaX=ZS+——∣-∑∕zy=2.0H-F0.277=2.36mH2O=173.63mmHg

'2g2×9.8

综上，选用SZ-3型真空泵（排气量：

L5—3.6m3∕min,极限真空度：

152-304mmHg）两台，一备一用。

（3）排水设备

本次设计的泵房为半地下室泵房，查《给水排水工程设计手册》第三册445页可得，泵房的排水方式可以采用排水泵排水。

沿泵房内壁设150X15Omm排水沟,将水汇集到1000×IOOOmm3集水坑内。

另设WWQ30-10型潜水排污泵两台，一用一备。

（4）通风设备

查《给水排水工程设计手册》第三册437页可得，本泵房为半地下式泵房,埋设较浅且能满足自然通风要求，所以采用自然通风。

为了确保有足够的开窗面积，本次设计泵房的每栋墙都基本上装配有1-2扇窗户。

（5）计量设备

为了有效地调度泵站的工作并进行经济核算，在泵站外的两根输水管各安装一个电磁流量计以统一计量。

通过查《给水排水设计手册》第10册，选取LD-600B型电磁流量计.

（6）其他设备设施

1.通信设备

目前大多数泵站设有值班室，值班室内安装电话机，供通信之用。

电话间应具有隔声效果，以免噪声干扰.

2.防火与安全设施

主要是防止用电起火以及雷击起火.一般可安装避雷针，避雷线以及避雷器.还要注意接地保护和灭火器材的使用.常用灭火器灭火.

9、泵房尺寸设计及各部分标高确定

（1）吸水井底高度

从吸水井最低水位到喇叭口的浸没深度（不小于0.5-Im）此处定为1m；从吸水井底到喇叭口距离不小于0.8D（D为喇叭口直径1050mm）即O.8D=O.8X1050=840mm;

所以吸水井底的标高为：

14.20—1—0.84=12.36m

（2）水泵安装高度：

查《给水排水工程设计手册》第∏册65页、66页可得12sh-9A型水泵与20sh-9A型水泵的允许吸上真空高度分别为：

20Sh-9A型水泵的允许吸上真空度Hs=4.0m

12Sh-9A型水泵的允许吸上真空度Hs=4.5m

按20Sh-9A型水泵计算安装高度：

v2ɜ1Q2

Hvv≤H,—-^-∑h=4.0—-0.224=3.260m

SSS2g`2x9.8

故，两种型号水泵安装高度都可取2.0Om（即泵轴位置）。

（3）泵轴、管轴及基础标高

a.泵轴标高：

14.20+2.00=16.2Om

b.吸水管管轴标高为14.20+（2.00-0.425）5.78m,

c.压水管管轴标高为14.20+（2.00-0.500）Q15.70m。

其中，14.20为吸水井的最低水位，2.00为泵的安装高度，0.425和0.500分别为20sh-9A型的泵轴到吸水管管轴和压水管轴的距离H3和H“《给水排水工程设计手册》第∏册68、75页｝。

（4）基础标高：

查《给水排水工程设计手册》第十一册68、75页可得20sh-9A型泵轴到基础的距离Hι=900mm,故基础的标高为