水泵站设计说明书汇总.docx
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水泵站设计说明书汇总
南华大学给水排水工程专业
水泵站课程设计任务书
班级：
给水排水专业2011班
姓名：
李思然_______
学号：
20114510118____
指导教师：
黄士元老师____
南华大学城市建设学院
二O一四年一月
水泵站课程设计任务书
本课程设计是根据给定的设计资料，设计某城市新建水源工程的取水泵站。
一、设计目的
本课程设计的主要目的是把《水泵及水泵站》中所学的理论知识加以系统化，并见诸于实践对象，使知识得到巩固和提高，同时在设计中培养同学合理处理设计资料和独力工作的能力。
二、基本设计资料
1．近期设计水量11.5万立方米／日
预计远期水量14.5万立方米／日（不包括水厂自用水）
2．原水水质符合饮用水卫生规定，河边无冰冻现象，根据河岸地质情况，已决定采用固定式取水泵房，从吸水池中吸水，吸水井采用自流管进水，取水头部到吸水井的水头损失为：
1.3米。
3．水源洪水位标高为：
44米（1％频率）；枯水位标高为：
36米（97％保证率）；常年平均水位标高为：
40米。
4．净化场混合井水面标高为:
52米，取水泵房到净化场距离为:
1000米。
5．地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。
6．水厂为双电源进线。
三、内容及要求
本设计内容包括设计说明书和设计图纸，要求如下：
1．设计说明书（约8～10页）
（1）总述；
（2）设计流量及扬程的计算；
（3）水泵机组的选择（附水泵工况曲线）；
（4）机组及管路的布置；
（5）泵站内管路的水力计算；
（6）泵站辅助设备选择及泵站总平面布置草图。
2．设计图纸
根据计算说明书成果及泵站布置草图，采用1#图纸按工艺扩初设计要求，正式绘制泵站的总平面图及两个剖面图（比例1：
50—1：
100）。
同时图中应标注各主要设备、管路配件及辅助设备的位置、尺寸、标高等。
泵站的建筑部分可参照实际泵房按比例示意性地表示，在图纸上应列出泵站中主要设备及管材配件的明细表。
目录
一概述···················································1
二设计流量的确定和设计扬程估算···························1
三初选水泵和电机·········································2
四机组基础尺寸的确定·····································8
五吸水管路与压水管路计算·································9
六机组与管道布置········································10
七吸水管路和压水管路中水头损失的计算····················12
八水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算··················15
九附属设备的选择········································15
十泵房建筑高度及平面尺寸的确定··························16
十一参考文献············································17
附泵站平面图和剖面图（1:
100）
一概述
取水泵站也称一级泵站，由水源取水输水至水厂或用户。
其构筑物一般由取水构筑物，集水井，泵房及阀门井，出水井组成。
本设计采用固定式取水泵房，从吸水池中吸水，为使布置紧凑，采用圆筒形泵房，沉井法施工。
泵房内设排水、通风、起吊等设备与人行通道，并为泵站远期发展留有余地。
泵房结构应满足抗浮、抗滑、抗渗要求。
二设计流量的确定和设计扬程估算
1.设计流量Q
考虑输水干管漏损和净化场本身用水，取自用水系数α=1.05~1.1，本设计取α=1.05。
则
近期设计流量为Q=1.05×115000/24=5031.25m3/h=1.398m3/s
远期设计流量为Q=1.05×145000/24=6343.7m3/h=1.762m3/s
2.设计扬程H
（1）水泵所需净扬程Hst
在最不利情况下（即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量），依据设计资料，从取水头部到吸水井的水头损失为1.30m，则吸水间中最高水面标高为44.00-1.30=42.7m，最低水面标高为36-1.30=34.70m，常年平均水位标高为40.00-1.30=38.70净化场混合井水面标高为52.00m，故水泵所需净扬程Hst为：
洪水位时，Hst=γh（52.00-42.70）=9.30m=93kPa
枯水位时，Hst=γh（52.00-34.70）=17.30m=173kPa
常年平均水位时，Hst=γh（52.00-38.70）=13.30m=133kPa
（2）输水干管中的水头损失∑hp
设计采用两条DN1100×14.4铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量，即Q=0.75×6343.75m3/h=4757.81m3/h=1.322m3/s，查《常用资料》（第二版）p384铸铁管水力计算表得管内流速v=1.400m/s，i=0.001879。
所以∑h=1.1×0.001879×1000=2.067kPa（1.1系包括局部损失而加大的系数）。
（1）泵站内管路中的水头损失hy，粗估为20kPa，安全工作水头hp，其值粗估为20kPa。
则水泵设计扬程为
设计枯水位时，Hmax=173+2.067+20+20=215.067kPa
设计洪水位时，Hmin=93+2.067+20+20=135.067kPa
常年平均水位时，H=133+2.067+20+20=175.067kPa
三初选水泵和电机
1．一级泵站具有以下工艺及土建特点
（1）泵房结构应满足抗腐蚀、抗滑、抗渗等要求
（2）泵房结构布置应紧促，尽可能采用圆筒形泵房
（3）尽可能采用沉井法施工
（4）泵房内应设有排水系统
（5）应有良好的通风、起吊设备和人行通道
（6）留有良好的发展余地
2、水泵选择的基本原则
（1）所选水泵机组应满足用户最高日各个时刻（含最大的）流量和扬程的要求，保证供水的安全可靠性
（2）在满足设计流量设计扬程的情况下，应适应工况变化，即工况变化时，扬程浪费最小。
（3）在长期运行中平均工作效率高，即是选用效率较高的泵，运行时能使工况点落在高效段。
（4）水泵气蚀性能良好，即选用允许吸上真空高度Hs较大，必须余量较小的泵。
（5）所配电动机总装机容量小，避免“大马拉小车”。
（6）结构合理，便于安装，维护和管理。
（7）泵站投资较小，即依据所选水泵建造的泵站的造价低。
（8）在水泵供水能力上应考虑近、远期结合，留有发展余地。
（1）水泵和电机的选择
（1）根据需要的设计流量Q=5031.25m3/h，初步确定水泵的台数为2，则每台泵出水量为Q/2=2515.625m3/h。
（2）
根据需要的设计扬程H=21.51m,查水泵型谱图：
初选水泵型号为600S32B。
（3）根据水泵选型原则，查《给水排水设计手册》（第十一册—常用设备）选择水泵型号为600S32B，其性能曲线图如下：
选用近期三台600S32B型水泵，两台工作（600S32B型），一台备用（600S32B型）。
远期增加一台600S32B型水泵，共三台工作（600S32B型），一台备用（600S32B型）。
参数见下表：
性能参数：
泵
流量（m3/h）
扬程（m）
转速（r/min）
轴功率（kW）
电动机功率（kW）
效率
汽蚀余量（m）
泵重量（kg）
600S32B
2628
22
970
187.6
250
84
8.1
2850
尺寸参数（mm）：
泵
型号
L
L1
L2
L3
B
B1
B2
B3
H
H1
H2
H3
n-φd
600S32B
1791
955
940
760
1590
750
1240
1000
1710
900
500
530
4-φ41
电动机
型号
A
B
C
D
E
F
G
H
K
Y355-6
630
900
315
100
210
28
90
355
28
电动机技术数据：
型号
额定功率（KW）
同步转速（r/min）
定子电流（A）
效率（%）
功率因数（cosψ）
最大转矩
额定转矩
堵转电流
额定电流
堵转转矩
额定转矩
重量（kg）
Y355-6
250
985
31.4
93.3
0.82
16
6
0.8
2280
进出口法兰尺寸表：
泵进口法兰
泵出口法兰
600S32B
Dg1
Do1
D1
n-φd1
Dg2
Do2
D2
n-φd2
600
725
780
20-φ30
500
620
670
20-φ26
600S32B型水泵，600——进口直径600mm，S——单级双吸离心泵，32——水泵扬程为32米,B——切削两次。
生产厂家为兰州水泵厂、嘉陵水泵厂、佛山水泵厂。
选用电动机Y355-6（250kW，6kV，IP23水-空冷式），生产厂为湘潭，重庆，兰州，沈阳，西安，内蒙古电机厂，北京重型电机厂。
其尺寸见下图：
2.管道特性曲线的绘制
H=Hst+∑h=Hst+SQ2
式中Hst——用水最高时水泵静扬程，m；
∑h——管路水头损失，m；
S——管路阻力系数，s2/m5；
Q——用水最高时水泵流量，m3/s。
数值代入得：
21.5067=17.3+S×1.7622，得S=1.355。
所以管道特性曲线H=Hst+∑h=17.3+1.355×Q2
管道特性曲线Q-H关系表
Q（m3/h）
0
900
1800
2700
3600
∑h（m）
0.00
0.085
0.339
0.762
1.355
H（m）
17.3
17.385
17.639
18.062
18.655
Q（m3/h）
4500
5400
6300
7200
8100
∑h（m）
2.117
3.049
4.150
5.420
6.860
H（m）
19.417
20.349
21.450
22.720
24.160
Q（m3/h）
9000
9900
∑h（m）
8.469
10.247
H（m）
25.769
27.547
管道特性曲线见图：
以上传统的选泵方法可能存在只有在设计最低水位时才能在高效段某点运行，而在时间较长的设计常年水位下运行时，水泵就不一定能在高小段内运行，即不能保证在长期运行中平均工作效率高的原则，这种情况下，在条件允许时，可考虑调速运行。
四机组基础尺寸的确定
机组基础的作用是支撑和固定机组，便其运行不致发生剧烈震动，更不允许产生基础沉陷。
因此对基础的要求如下：
a.坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械振动荷载。
b.要浇在较坚实的地基上，不宜浇在松软的地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。
结合以上要点及所选泵的类型，本次设计选用混凝土块式基础。
由于所选泵均不带底座，所以基础尺寸的确定如下：
查《给水排水设计手册》水泵与电机样本,确定水泵的安装尺寸：
型号
电动机尺寸
E
L
L2
出口锥管法兰尺寸
L1
H
h
b
A
n-φl
DN3
Do3
D3
n3-φd3
600S32B
977
355
1065
900
540
4-28
200
3426
1076
500
620
670
20-26
计算出600S32B型水泵机组基础尺寸为：
L=L1+L2+b+（0.3~0.6）=3300mm，
B=A+（0.3~0.6）=1000mm，
机组总重量W=Wp+Wm=（2850+2280）×9.8=50274N。
基础深度H=3.0W/（L×B×γ）
式中：
L—基础长度，L=3.3m；
B—基础宽度，B=1.0m；
γ—基础所用材料的容重，对于混凝土基础，γ=24000N/m3
故H=3.0×50274/（3.3×1.0×24000）=1.9m
600S32B型水泵机组基础实际深度取为3.00m。
五吸水管路、压水管路的计算与附件
每台水泵有单独的吸水管与压水管。
吸水管内流速一般采用1.5~2.0m/s，一般选用比水泵进水口直径大一级的进水管径，这样水头损失会较小。
压水管是有压管，以经济流速为依据，一般为2~3m/s，以此选择管径，因此管径会比吸水管小。
已知Q=6343.75/3=2114.58m3/h=0.59m3/s
查《给水排水设计手册—常用资料》（第二版）p336钢管水力计算表得：
1.吸水管：
选四根DN700×10.8铸铁管，则v=1.53m/s，i=0.040kPa/m。
对于吸入式装置，进水管路上的附件有：
喇叭口、弯管、偏心异径接头；对于自灌式泵装置一般不设弯管，需设检修阀门。
每条吸水管设一个KYP型偏心异径可曲挠单球体橡胶接头（DN=700×600mm，L=350mm），一个Z941T-10型电动明杆楔式闸阀（DN=700mm，L=660mm）。
2.压水管：
选四根DN600×10铸铁管，则v=2.02m/s，i=0.083kPa/m。
出水管路上的附件与管线布置有关，一般有同心异径接头（同心渐放管），蝶阀、止回阀、闸阀、弯管、三通或四通管件等，必要时还可能设水锤消除器、调压空气罐等。
每条压水管设一个KYT型同心异径可曲挠单球体橡胶接头（DN=600×500mm，L=350mm），两个D971X（H、F）型电动对夹式蝶阀（DN=600mm，L=154mm），一个KYT型同心异径可曲挠单球体橡胶接头（DN=1100×600mm，L=1150mm）。
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，本设计中便采用了一些自制的配件，在其它设计中，以选用全国通用标准产品为宜。
六机组与管道布置
为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组交错并列布置成两排，两台600S32B型水泵两台为正常转向，两台为反常转向，在订货时予以说明。
泵机组布置原则：
在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。
要正确安排主机组与辅助设备、管路、管件、电气设备、交通道的位置关系，以便满足人行、安全、操作要求。
水泵机组布置情况见取水泵站平面布置草图：
横向排列各个部分尺寸应满足下列要求：
1相邻主机组之间的净距离一般不小于1.0~2.0m,本设计机组之间最小距离为2.1m；
2主机组与辅助设备之间，主机组与墙净距均不应小于0.7m，有起重机的泵房设备与墙距应大于吊钩至墙的极限距离；
3电气设备布置在泵房内时，主机组与电气设备之间的距离不小于2.0~2.5m；
4管件、阀件接头与墙距不小于0.3~0.5m，视阀件外形要求而定；
5辅助设备与墙距不小于0.5m；
6管与管之间的净距B≥0.7m；
7应布置有贯穿泵房全长的主交通道，宽度不小于1.2m；
8主要设备都应该布置在起重机吊钩的行程极限范围内；
七吸水管路和压水管路中水头损失的计算
DN=700
L4=515
取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路。
DN=700
L6=4977
DN=700
L1=2000
DN=700
L2=4096
DN=700
L5=5600
DN=1100
L7=5848
DN=700
L3=2000
1.吸水管路水头损失∑hs
∑hs=∑hfs+∑hls
∑hfs=l1·is=2.000×0.040=0.080m
∑hls=[﹙ζ1+ζ2﹚
/2g+ζ3·
/2g]
式中ζ1——吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.75；
ζ2——DN700闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8考虑，ζ2=0.15；
ζ3——偏心渐缩管DN700×600，ζ3=0.18；
则∑hls=[﹙0.75+0.15﹚×1.532/2g+0.18×2.092·/2g]=0.148m
故∑hs=∑hfs+∑hls=0.080+0.148=0.228m
2.压水管路水头损失∑hd
Σhd=Σhfd+Σhld
Σhfd=[﹙l2+l3+l4+l5+l6﹚id1+l7×id2]
=（4.096+2+5.6+4.977+0.515﹚×0.083+5.848×0.001879
=0.144m
∑hld=[ζ4·
/2g+（2ζ5+ζ6+ζ7+ζ8+2ζ9+ζ10）
/2g+（ζ11+ζ12+ζ13）
/2g]
式中ζ4——DN600×500渐放管，ζ4=0.11；
ζ5——DN600钢制45°弯头，ζ5=0.51；
ζ6——DN600电动蝶阀，ζ6=0.15；
ζ7——DN600伸缩接头，ζ7=0.21；
ζ8——DN600电动蝶阀，ζ8=0.15；
ζ9——DN600钢制90°弯头，ζ9=1.01；
ζ10——DN1100×600渐放管，ζ10=0.37；
ζ11——DN1100钢制斜三通，ζ11=0.5；
ζ12——DN1100钢制正三通，ζ12=1.5；
ζ13——DN1100蝶阀，ζ13=0.15。
则∑hld=[0.11×32/2g+（2×0.51+0.15+0.21+0.15+2×1.01+0.37）×2.022/2g+（0.5+1.5+0.15）×1.412/2g]
=[0.051+0.816+0.218]=1.085m
故Σhd=Σhfd+Σhld=0.144+1.085=1.229m
从水泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为：
∑h=∑hs+∑hd=0.228+1.229=1.457m=14.57kPa
因此，水泵的实际扬程为：
设计枯水位时，Hmax=173+2.067+14.57+20=209.637kPa
设计洪水位时，Hmin=93+2.067+14.57+20=129.637kPa
常年平均水位时，H=133+2.067+14.57+20=169.637kPa
由此可见，初选水泵机组符合要求。
八水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算
为了便于沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需计算。
已知吸水间最低动水位标高为36.00m，为了保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为34.15m（吸水管上缘的淹没深度36.00-34.15-0.55=1.3m）。
取吸水管下缘距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高为34.15-（0.55+0.7）=32.9m。
洪水水位标高为44.00m，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为44.00+1.0=45.00m。
故泵房筒体高度为：
H=45.00-33.45=11.55m
泵房筒体高度取整为12m。
九附属设备的选择
1.起重设备
最大起重量为电机重量Wm=2880kg，最大起吊高度为12.0+2.0=14.0m（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。
为此，选用环状吊车（定制，起重量5t，双梁，跨度17.5m，CD1电动葫芦，起吊高度20m）。
2.引水设备
水泵系自灌式工作，不需引水设备。
3.排水设备
由于泵房较深，故采用电动水泵排水。
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/h，H=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
由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备，进行空-空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。
选用四台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15°，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。
十泵房建筑高度及平面尺寸的确定
泵房筒体高度已知为12m，操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为7.5m，从平台楼板到房顶底板净高为9.1m。
水泵机组、吸水与压水管道的布置以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况见泵房布置详图。
根据水泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从《给水排水设计手册》中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房内径为18m。
十一参考文献
1.上海市政工程设计研究院主编.《给水排水设计手册》（第1册常用资料、第3册城镇给水、第9册专用机械、第11册常用设备、第12册器材与装置、材料设备续册1、材料设备续册2）（第二版）.北京：
中国建筑工业出版社，2009
2.姜乃昌.《水泵及水泵站》（第四版）.北京：
中国建筑工业出版社，2001
3.颜锦文、黄仕元等主编.《水泵及水泵站》.北京：
机械工业出版社，2006
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