污水泵站设计计算给排12级.docx
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污水泵站设计计算给排12级
污水泵站设计计算
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1熟悉原始资料及总体设计原则
在开始设计之前应仔细研究设计的原始资料，根据设计内容，复习教材的有关部分，收集需用的规范手册及参考资料。
并明确设计题目、设计目的、设计任务、设计原则、工程情况等基础资料。
污水泵站的基本组成包括：
机器间、集水池、格栅、辅助间。
2格栅设计
2.1栅条间隙数
根据给水排水设计手册五第192页，选用中格栅，设过栅流速取v=0.9m/s，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角
=60°，栅前水深h=0.5m。
则栅条间隙数
n=
=
取n=46
2.2格栅尺寸
取栅条宽度s=0.01m，则格栅宽度
取进水渠宽
渐宽部分展开角
，则
进水渠道渐宽部分长度：
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
取栅前渠道超高
，则栅前槽高
栅槽总长度：
2.3过栅水头损失
式中，
——过栅水头损失，m；
——计算水头损失，m；
——重力加速度，9.81；
—系数，一般取3；
—阻力系数，与栅条断面形状有关，
当为矩形断面时，
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为提升泵站的设计流量。
Qmax=1400m3/h
3.1.2污水泵杨程估算
设泵吸压水管路的总损失初估为2-4m,安全水头为1-2m，有效水深为1.5～2m,2个闸门的水头损失都取0.05m。
计算水泵最低吸水水位。
水泵扬程可初步按下式计算：
H=HST+∑h+2=Hss+Hsd+∑hs+∑hd+2
式中Hss——吸水管地形高度（m）,为集水池内最低水位与水泵轴线之高差；
Hsd——压水地形高度（m），为泵轴线与输水最高点（即压水管出口处）之高差；
∑hs和∑hd——污水通过吸水管路和压水管路中的水头损失（包括沿程损失和局部损失）。
其中1~2m为安全水头，取2m。
取有效水深为1.7m
格栅前水位=来水管设计水位-闸门1水头损失=-4.30-0.05=-4.35m
格栅后水位=格栅前水位-过栅水头损失=-4.35-0.09=-4.44m
最高水位=格栅后水位-闸门2水头损失=-4.44-0.05=-4.49m
最低水位=最高水位-有效水深=-4.49-1.7=-6.19m
HST=沉砂池设计水位标高-最高水位=4.20-（-6.19）=10.39m
H=HST+∑h+2=10.39+3+2=15.4m
3.1.3选泵参考特性曲线（ab线）的求算
b点：
Qb坐标原点流量Hb=Hss+Hsd+2
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
所选方案应为可行方案。
选泵时应注意：
a．在满足最大工况要求的条件下，应尽量减少能量的浪费。
b．合理利用各水泵的高效段。
c．尽可能选用型号泵，使型号整齐，互为备用。
d．尽量选用大泵，但也应按实际情况考虑大小兼顾，灵活调配。
e．∑h值变化大，则可选不同型号泵搭配运行。
f．保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深。
s．考虑必要的备用机组。
h．考虑泵站的发展，实行近远期相结合。
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
<940
1台300QW800-15-55
940-1400
2台300QW800-15-55
第二方案
选用三台
<735
1台250QW600-15-45
735-1340
2台250QW600-15-45
1340-1400
3台250QW600-15-45
（1）绘制水泵一的单泵及并联特性曲线
在高效段范围内去两点坐标，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（Q1,H1）和（Q2，H2）
代入H=HX-SXQ2,解出Sx和HX，求出Q-H特性曲线方程，用描点法绘出Q-H特性曲线。
取点（15，600），（12.9,700）。
解出Sx=1.5×10^-5,HX=20.8
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）
20.8
20.64
20.18
19.38
18.24
16.8
15
12.98
10.56
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）
20.8
20.64
20.18
19.38
18.24
16.8
15
12.98
10.56
表43台水泵一并联Q-H表
取点
1
2
3
4
5
6
Q（m3/h）
0
300
600
900
1200
1500
H（m）
20.8
20.64
20.18
19.38
18.24
16.8
描点法绘图得：
图2单泵及并联特性曲线
（2）绘制水泵二的单泵及并联特性曲线
在高效段范围内去两点坐标，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（Q1,H1）和（Q2，H2）代入H=HX-SXQ2,解得S和HX值，求出Q-H特性曲线方程，用描点法绘出Q-H特性曲线。
。
取点（15，800），（13.5,900）。
解出Sx=8.82×10^-6,HX=20.64
表51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）
20.64
20.55
20.29
19.85
19.23
18.44
17.46
16.32
15
13.5
表62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）
20.64
20.55
20.29
19.85
19.23
18.44
17.46
16.32
15
13.5
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7选泵方案比较表
方案编号
用水变化范围
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
<940
一台300QW800-15-55
12.8
12.8
100
82.78
940~1400
两台300QW800-15-55
12.8-16.3
12.8~13.7
84~100
82.78
第二方案选用三台250QW600-15-45
<735
一台
250QW600-15-45
12.15
12.15
100
82.6
735~1340
两台
250QW600-15-45
12.15~13.5
12.15~13.5
100
82.6
1340~1400
三台
250QW600-15-45
13.5~17.3
13.5~13.7
79-100
82.6
（1）方案比较
1从运行费用方面：
方案一，方案二均能满足用水要求，方案一方案扬程利用率较高,而方案二富余扬程多，利用率较低。
且在用水量低时，方案二会造成很大的能耗，故方案一较优；
2从运行方面维护方面看：
因为使用的是同种型号（或同样）的水泵，管道附件变化较少，便于施工维护，同时也便于泵的轮换工作，互为工作、备用泵；
3发展方面：
方案一起初采用小叶轮，用水量逐渐增大时，将可改换成大叶轮。
同时，也为远期供水预留了水泵位，具有很好扩容的条件；
4方案一水泵效率高，较节能。
例，经过比较几个方案，300QW800-15-55型泵效率高，平时运行费低，且并联输送水量大，能满足发展需要。
选用方案二，选用3台300QW800-15-55型泵，二用一备。
（2）查出所选水泵及电动机的各项参数。
表8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
出口法兰DN
泵重
（吨
备注
300QW800-15-55
800
15
980
55
82.78
-
-
-
300
1.350
表9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
Y315S-6
75
980
380
0.990
-
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。
3.3.2计算机组基础尺寸
基础长度L=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm
=p+400=780+400mm=1180mm
基础宽度B=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm
=y+400=770+400=1170mm
基础高度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基础校核：
a、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
b、基础高度＝1220mm≮50cm,符合要求
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
3.5确定泵站类型
根据泵站的平面形式，泵站的布置形式有圆形和方形；根据泵站机器间地面与室外地面相对标高，泵站又分为地面式、半地下式和地下式泵站。
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
表9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
850
2.00
388
400
1.88
联络管
1485
1.50
591
600
1.46
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（参见tb,P164-166）
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（附尺寸标注示意）
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
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
HAB=B点标高-A点标高
A点标高=喇叭口距池底标高0.8D+池底标高
池底标高=栅前水位标高-栅前水深
取栅前水深0.3m，栅前水位标高=-4.35m
0.8D=0.24m（D为喇叭口直径DN300）
则A点标高=-4.41m
B点标高=联络管埋深高度=0.7+联络管半径图12局部水头损失计算图
=0.7+0.3=1m
故HAB=1-（-4.41）=5.41m
故LAB=竖管+横管=5.41+2.38+1.47+0.48（闸阀长度）+0.31（止回阀长度）+0.255（伸缩节长度）=10.31m
BC管段
LBC=2.38m
CD管段
LCD=1.59+沉砂池设计水位标高-B点标高=1.59+4.20-1.0=4.8m
AB管采用DN400压力管，流速1.88m/s，1000i=12.4
BC、CD管段采用DN600，流速1.46m/s，1000i=4.4
则hy=iL=
（2）计算局部水头损失∑
表10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
400
0.1
850
3.34
0.57
0.057
2
弯头2个
400
0.6
850
1.88
0.18
0.11
3
渐扩管
300
400
0.13
850
3.34
0.57
0.074
4
90°弯头2个
600
1.1
1485
1.46
0.11
0.12
5
渐扩管
400
600
0.12
850
1.88
0.18
0.0216
6
球形伸缩节
400
0.21
850
1.88
0.18
0.038
7
闸阀
400
0.07
850
1.88
0.18
0.0126
8
止回阀
400
2.5
850
1.88
0.18
0.45
9
90°弯头
300
0.52
850
3.34
0.57
0.296
.10
三通管2个
400
600
1.62
1485
1.46
0.11
0.178
1.757
（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=10.39+1.92+2=14.31m
3.10水泵工况点的校核
（1）水泵管道特性曲线
①比阻
=1.76/14852=7.98*10^-7
管道曲线
，列出流量与杨程计算表，再描点作图：
表11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）
10.39
10.42
10.52
10.68
10.90
11.19
11.54
11.95
12.43
表12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）
8.69
8.72
8.82
8.98
9.2
9.49
9.84
10.25
10.73
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
（2）小型污水泵站，由于夜间流量不大，通常在夜间停止运行。
在这种情况下，集水池容积应满足储存夜间流入量的要求。
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