华北地区某城镇给水泵站设计课程设计说明书.docx
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华北地区某城镇给水泵站设计课程设计说明书
目录
一．水泵与泵站课程设计任务书....................................................................3
二．摘要....................................................................................................5
三．设计任务书
（一）水泵选择.........................................................................................6
1、选泵基本数据参数.................................................................................6
2、选泵.....................................................................................................7
（二）绘制单泵草图和水泵基础尺寸确定...........................................................9
（三）吸、压水管道计算.
1、管路布置................................................................................................12
2、管径计算................................................................................................12
3、吸水管...................................................................................................12
4、压水管...................................................................................................12
5、管路附件选配........................................................................................12
（四）水泵安装高度的确定
1.确定泵轴标高.......................................................................................13
2.泵站内地面标高....................................................................................15
3泵房尺寸的确定......................................................................................16
1）机器间长度.....................................................................................16
2）机器间宽度................................................................................16
3）管路敷设...................................................................................16...
（五）附属设备选择与泵房高度的确定
1.起重设备..............................................................................................16
2.真空泵..................................................................................................17
3．通风.................................................................................................17
（七）管材及敷设............................................................................................18
（八）主要参考文献和设计成果图...............................................................18
第一章泵站课程设计任务书
华北地区某城镇给水泵站设计任务书
一．任务书依据：
根据华北某城镇建委批准的文件，提出某城镇给水泵站设计任务书。
二．设计资料：
城镇给水泵站，经管网设计计算得出如下资料：
市名
项目
乙市
Qmax（米3/时）
1800
Qmin（米3/时）
360
Z1（米）
395.58
Z2（米）
392.54
H
（mH2O）
20
Σh
（mH2O）
6.8
Z0,max（米）
397.08
Z0,min（米）
392.78
Qmax—最大供水量（米3/时）。
Qmin—最小供水量（米3/时）。
Z1—泵站外地面标高（米）。
Z2—管网计算最不利点标高（米）。
H
—最不利点要求的自由水头（mH2O）。
Σh
—相应最大供水量时由泵站至最不利点输水管及管网的总水头损失（mH2O）。
Z0,max—吸水池最高水位（米）。
Z0,min—吸水池最低水位（米）。
采用无水塔供水系统。
最大供水量至最小供水量之间的各供水量发生机率假定是均等的。
泵站附近地形平坦。
当地冰冻深度0.82米。
最高水温24oC。
吸水井距泵站外墙中心线3米。
经平面布置,泵站出水管须在吸水井对面,输水管采用两条。
距泵站最近的排水检查井底标高比泵站外地面低1.40米，排水管径400mm，检查井距泵站5米。
水厂地质为亚粘土，地下水位低于地面5米。
变电所与泵站分建，泵站设计不考虑高压配电及变压器布置。
一般故障及检修时应保证70%的供水量。
三.设计要求：
1．选泵
根据设计资料要求拟定可能的水泵组合方案，从技术、经济、操作管理各方面进行分析比较，最后确定选择的方案。
2．确定泵站高程及形式
对泵站高程及形式应有必要的说明论证。
3．泵房平面布置
泵房平面布置包括：
泵房外部平面与泵房内部平面布置。
外部平面布置包括：
泵房与吸水井，两者之间的吸水管，压水管由泵房引出的位置等；
内部平面布置包括：
机组，吸水管，压水管，闸阀，管沟（需要时），排水设施，附属设备，电气、控制开关柜等位置，值班室。
水工艺与工程专业主要完成泵房工艺设计，但工艺图应对各有关专业做必要的考虑。
4.附属设备的考虑和选择
本设计只要求考虑必须的附属设备，如引水设备，起重设备等。
设计应表明这些设备的用途和所选型号。
5.说明书
说明书内容应表达设计者在设计过程中所考虑的主要问题及确定方案的依据；主要数据来源及计算过程；重要的计算草图（计算用和绘图用）；图纸不宜说明并易引起疑问的问题亦可在说明书中进行必要的解释。
说明书前应编排目录。
作为工程设计的基本训练，要求撰文简练，论述逻辑性强，文字通顺，书写工整。
6.图纸
要求完成A1图纸一张，图中包括平面图、立剖面、横剖面各一图，主要设备材料表，施工说明等。
对管道系统图（给水系统、排水系统、真空泵管道系统）不做要求。
四、评分标准：
1、优秀；2、良；3、中；4、通过；5、不通过。
摘要
本设计为华北乙市给水泵站的设计，采用无水塔供水系统。
最大供水量至最小供水量之间的各供水量发生机率假定是均等的。
泵站附近地形平坦，水厂地质为亚粘土，地下水位低于地面5米。
变电所与泵站分建，泵站设计不考虑高压配电及变压器布置。
一般故障及检修时应保证70%的供水量。
其基本设计思路为根据城市最大最小供水量和供水地形，在满足最不利点供水要求的情况下，分别计算最大、最小流量所对应的扬程，以此扬程范围和流量范围选取可能采用的型号的水泵，在经过方案比较，根据设计资料要求拟定可能的泵的组合形式（互为备用），水泵组合方案，从技术、经济、操作管理各方面进行分析比较，最后确定选择的方案。
通过水利计算，在不产生气蚀情况下，确定最大安装高度，再根据泵及其基础的尺寸大小在满足设计规范的基础上，确定高程布置和平面布置，选择合适材料、设备。
绘制立面图，剖面图及泵房平面图材料列表。
校核安装高度，兼顾泵房的排水、通风、运输、安装维修等。
3设计计算说明书
3.1水泵的选择
3.1.1基本参数计算
（1）设计流量：
本设计选择乙市给水泵站，由资料可知
设计最大供水流量
=1800
=500L/s，（1m³=1000L）
设计最小供水流量
=360
=100L/s
（2）设计扬程：
由资料可知：
=392.54m
=395.58m
=6.8m
=20m
相应的最大扬程
及最小扬程
计算式如下：
=
+
+
；其中
=
+
式中：
——泵站出水压头；
——泵站内部吸水管、压水管水头损失总和，一般在最大供水量时取2~3米，本设计选用3米；
——吸水池计算水位至泵站外地坪的高差，水位低于地面时为正值，反之为负值。
当吸水位有最高水位最低水位时，计算水位可取最低水位值。
最小扬程是相应的最小供水量的扬程，比较简单的估算方法是按照最大供水量时的有关数据Qmax，H等推求出HST及管网阻力系数S值之后按下式：
H=HST+S
2计算，式中
初步设计泵站内部吸水管、压水管水头损失总和
=3m,但是，选泵的最大扬程应在以上计算基础上再取安全水头3m。
在最大供水量时
最大扬程计算如下：
=
+
+
+3
=
+
=20+6.8+（392.54-395.58）=23.76m
=
+
+
+3=23.76+3+（395.58-392.78）+3=32.56m
最小扬程设计如下：
=HST+S
2
HST=
-
-
=32.56-6.8=25.76m
∴S=
=6.8/（500×500）=2.1
=HST+S
2=25.76+2.1
100×100=26.03m
综上所述，管道特性曲线为H=HST+S
2=25.76+2.1
2
2、选泵
（1）选取可能使用的水泵
在该课程设计中，只考虑sh型泵，所以在sh型水泵性能曲线型谱图上，以
及
做两条水平线，以
及
做两条竖直线，形成一个矩形框，在这个范围内进行选择（凡能交此矩形上下边的水泵都是可能用的型号），初选结果如下：
查《给排水设计手册》11册，得Sh型吸离心泵性能表，涉及到的水泵性能如下：
泵型号
流量Q
扬程
转速
功率N（KW）
效率
最大允许吸上
H
n
η
真空高度
m3/h
L/S
（m）
（r/min）
轴功率Pa
配套电机功率kw
（%）
（m）
250S39A
324
90
35.5
1450
42.3
55
74
6
468
130
30.5
49.2
79
576
160
25
50.9
77
300S32
612
170
36
1450
75
110
77
4.5
790
219
32
79.2
81
900
250
30
86
81
300S32A
537
149
29.5
1450
58.1
75
80
4.5
702
195
24.7
60.7
84
790
219
22.8
68
78
250S39A
360
100
42.5
1450
54.8
75
76
6
485
134
39
62.1
83
612
170
32.5
68.6
79
（2）组合方案：
设计中应考虑所有可能的组合方案，各组合方案既能满足最大供水，又能满足最小供水及中间的各种供水量。
组合方案所使用的水泵就是上表查出的“可能使用的型号”中能够合理搭配的2~3种型号。
因本设计的泵站属于中等规模，以两种型号为宜。
组合原则是全部工作泵开动时总流量符合最大供水量。
此外工作泵应能组合出4~5条并联曲线，这样，几条曲线有4~5个交点，凡供水量在两交点之间时，供水能量均有不同程度的无益消耗，但这是不可避免的。
现有以下两种方案，即方案一和方案二。
方案一：
2台250S39型水泵和2台300S32型水泵和1台300S32型备用泵。
方案二：
2台250S39A型水泵和2台300S32A型水泵和1台300S32A型备用泵。
这两种方案的组合工作特性曲线，见坐标纸（附后）。
（3）、组合方案的比较
对方案一和方案二从下列几个方面粗略比较。
a.水泵台数——满足最大供水量的水泵台数为总工作泵台数，另外还要考虑备用泵。
工作泵总台数与备用泵台数之和为泵站设置的水泵总台数。
（方案一水泵总台数为5，方案二中水泵总台数为5；）总台数与泵站总平面面积有关，同时闸阀、管件等相应变化。
一般说来，相同的供水量，水泵台数多时，造价提高。
b.总电耗——估算每日电耗。
计算从最大到最小供水量变化幅度的每日电耗是困难的，这需要相当详细而准确的用水资料，而这类资料一般是不具备的。
但是，为了比较各方案对供水变化的适应水平，可以采取粗略估算的方法。
日电耗低的方案，其运行费用必然较低。
电耗
（见泵与泵站第五版第15页），粗略计算为方案二较好。
c.维护管理——从泵站运行管理和维修的角度来看，如果泵的型号太多则不方便管理，一般期望能选择同型号的泵并联，这样无论是电机还是电器设备的配套和贮藏，管道配件的安装于制作均会带来很大方便。
方案一较好。
d.发展的可能性——进一步增大供水量的措施比较简单。
设计中要考虑这种可能性，措施有：
增加泵（泵站内适当预留地）；换叶轮（选泵时用较小直径的叶轮，必要时换成大直径的叶轮）；换泵（以小换大）。
设计中除考虑水泵外，对管道直径，水泵基础等都应有相应考虑。
相比而言方案二中叶轮直径较小。
所选方案涉及的各泵性能参数表
方案编号
用水变化范围
（m3/h）
运行泵台数
泵扬程
（m）
所需扬程
（m）
有效功率（kw）
轴功率（kw）
泵效率
电耗（kw.h）
方案1
360-612
一台250S39
42.5-32.5
25.5-26.3
51
72
71﹪
2298
两台250S39
两台300S32
612-900
一台300S32
36-30
26.3-27.3
71
85
84﹪
2704
900-1224
两台250S39
41-32.5
27.3-28.7
50
70
72﹪
2222
1224-1800
两台300S32
36-30
28.7-32.4
72
82
87﹪
2648
方案编号
用水变化范围
（m3/h）
运行泵台数
泵扬程
（m）
所需扬程
（m）
有效功率（kw）
轴功率（kw）
泵效率
电耗（kw.h）
方案2
360-550
一台250S39A
34.5-26
25.5-26.2
38.2
52
73﹪
1675
两台250S39A
两台300S32A
550-790
一台300S32A
29-22.8
26.2-26.9
48.3
65
74﹪
2089
790-1100
两台250S39A
34-27
26.9-28.1
40.3
50
80﹪
1612
1100-1500
两台300S32A
30.5-23
28.1-30.3
45.0
60
75﹪
1920
1500-1800
两台250S39A
一台300S32A
29-26.5
30.3-32.4
43.5
56.3
77﹪
1807
另外，本设计不要求做出具体发展措施，但在比较方案时，凡有发展条件的方案，应列为方案有利因素。
方案一、二24小时电耗分别为9872kw.h和9103kw.h即方案二省电；虽然方案一型号简单，便于维护管理，但从节约能源方面考虑，选取方案二。
（注：
上表中所计算泵的有效功率Nu
，其中Q，H分别为工况点时的流量和扬程。
参照教材泵与泵站第五版第62页，利用图解法找到并联工况点。
）
方案二所涉及到的水泵
水泵型号
转速（r/min）
电机型号
电功率
250S39A
1450
Y250M-4
55
300S32A
1450
Y280S-4
75
（二）、绘制单泵草图和水泵基础尺寸确定
（1）、S型单级双吸离心泵外形尺寸和安装尺寸见《给排水设计手册11》，安装图见《05给水排水标准图集》05S2.
水泵型号
L
L1
L2
L3
B
B1
B2
B3
H
H1
H2
H3
n-Фd
进水口（mm）
出水口（mm）
250S39A
943.5
512
410
350
890
440
510
400
735
450
200
260
4-27
250
200
300S32A
1062.5
574
520
450
880
410
600
450
824
510
260
310
4-27
300
250
水泵尺寸
水泵型号
l4
h
H
L1
L2
L3
b
b1
b2
E
H2
L
DN3
Do3
D3
n-Фd
250S39A
930
575
250
1578
250
1080
540
680
680
300
550
1889
250
350
395
8-23
安装尺寸（带底座）
水泵型号
L1
H
h
B
A
n-Фd
E
L
L2
DN3
Do3
D3
n3-Фd3
300S32A
930
575
250
1578
250
1080
540
680
680
300
550
1889
250
安装尺寸（不带底座）
（2）、水泵基础尺寸的确定：
水泵基础用素混凝土浇筑，考虑浇筑水泵基础时应预留地脚螺栓孔，地脚螺栓长约为螺栓直径的20～30倍,螺栓直径可由水泵样本查得,基础厚度通常取螺栓长再加上150毫米。
a取50~100毫米，b取100~150毫米，水泵基础顶面至少高出泵房内地坪100~150毫米。
300S32A型水泵（带底座）
水泵基础长L=底座长度L1+（0.15~0.2）m=1.578+（0.15~0.2）=1.760m
水泵基础宽B=b1+（0.2~0.3）m=0.68+0.3m=0.98m
基础高度H=（20~30）d+0.15=30*27+150=960mm=0.96m
同理得300S32A型水泵（不带底座）基础长L=2.052m，基础宽B=0.96m,基础高度H=0.96m。
基础尺寸
查《给排水设计手册》Sh型泵安装尺寸得出：
水泵
电动机
Wp+Wm/Kg
L/m
B/m
H/m
型号
Wp/Kg
型号
Wm/Kg
250S39A
400
Y250M-4
465
865
1.76
0.98
0.96
300S32A
434
Y280S-4
465
899
2.052
0.96
0.96
水泵基础尺寸图
300S32A
250S39A
（三）．吸、压水管道计算
1．管路布置采用横向排列方式，便于吸、压水管路直进直出布置，减少了损失，节省电耗。
2．管径计算
《泵站设计规范》GB/T50265-97规定：
离心泵进水管道设计流速取1.5-2.0m/s；出水管道设计流速宜取2.0-3.0m/s。
根据单泵运行流量计算吸压水管径，见下表
吸水管
压水管
流量
L/S
管径
mm
流速
m/s
i
流量
L/S
管径
mm
流速
m/s
i
250S39A
160
350
1.60
10.4/1000
160
300
2.19
24/1000
300S32A
220
400
1.69
10.0/1000
220
350
2.20
19.7/1000
3．吸水管每台泵宜设单独吸水管，吸水管上须设闸阀，吸水管应坡向吸水池，坡度为0.005，水平管段变径处采用偏心异径管；采用真空引水启动时，吸水管在吸水井中采用喇叭口进水；吸水管上靠近水泵处一般安装真空表。
4.压水管各泵压水管与输水管的连接常采用联络管，压水管上设闸阀和止回阀，止回阀应在闸阀与水泵之间，以便检修。
5.管路附件选配查《给水排水设计手册12》器材与装置,见下表
管路附件选配表
名称
型号规格
主要尺寸/mm
喇叭口
DN350钢制
DN400钢制
=400
=600
弯头
法兰式DN350
法兰式DN400
法兰式DN300
t=400
t=495
t=385
闸阀
DN300ZP41T-10
DN3502ZP41T-10
DN4002ZP41T-10
L=420
L=450
L=480
止回阀
DN300HH49X-10
DN350HH49X-10
L=270
L=290
偏心渐缩管
DN350*250
DN400*300
L=350
L=350
渐扩管
DN250*350
DN200*300
L=370
L=370
伸缩节
DN350VSSAFC型
DN300VSSAFC型
L=420
L=420
（四）.水泵安装高度确定
1.确定泵轴标高
（1）本设计采用吸上式充水
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