水泵设计计算.docx
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水泵设计计算
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，以便于稳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×104m3/d，用水最不利点地面标高m、服务水头24m，泵站处的地面标高m、水池最高水位m、水池最低水位标m，经计算管网水头损失m。
试进行泵站工艺设计。
2、地区气象资料：
最低气温：
-5~15℃，最高气温：
35~41℃，最大冰冻深度15㎝。
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〕。
六、设计依据
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—31日〕，要求学生集中时间完成全部内容，时间安排如下：
2、泵站规模计算及运行方式确定1d
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8：
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、绘制标注标准，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、图纸绘制标注标准、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、图纸绘制标准、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、图纸绘制标准、字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，答辩时问题答复不全面正确，设计期间有缺勤现象。
设计图纸一般。
不及格：
凡有以下情况之一者以不及格论：
1〕未到达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，答复以下问题错误。
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泵站的设计水量为万m3/d。
1.3消防用水量300L/s。
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％。
第二级，从20：
00到6：
00，每小时占全天用水量的％。
1.4.2最大用水时水泵站所需扬程为m，其中几何压水高m；
1.4.3最大用水加消防时泵站所需扬程为m，其中几何压水高m。
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0m。
1.7清水池最低水位标高m，清水池最低水位在地面以下3m。
1.8地下水位标高m。
1.9给水管网的设计最不利点的，建筑层数为8层，自由水压为36米。
1.10冰冻深度m。
第二节水泵机组的选择
2.1泵站设计参数确实定
供水流量/（L/s）
水头损失/m
集水井最低水位与控制点地面高差/m
自由水压/m
泵站内
输水管
管网
二级供水
2
2
消防供水3个火点
2
2
泵站一级工作时的设计流量：
泵站二级工作时的设计流量：
泵站一级工作时的设计扬程为：
其中
—最大用水时几何压水高（m）；
—水泵站内水头损失（m）〔初步估计为2m〕；
—安全水头〔初步估计为1m〕。
泵站二级工作时的设计扬程：
3×22+1.5=m
其中
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：
泵站最大用水加消防时的设计扬程为：
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，从而到达节约能源的目的。
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
，所以
因此
绘制水泵Q-H曲线
管路特性曲线关系表见下：
Q/m3/h
Q/m3/s
∑h
H
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
根据上述分析反复比较水泵特性曲线，选择500S59A型水泵
100
80
60
40
20
H/m
需能曲线
五台并联
一台水泵
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Q/m3/h
选泵表：
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〕
＝
〔取3200mm〕
基础宽度B＝相应地角螺钉间距大者+〔400～500〕
＝
基础高度H=
＝
其中
—水泵重量〔kg〕;
—电机重量〔kg〕;
—基础长度〔m〕
—基础宽度〔m〕;
—基础密度〔kg/m3〕（混凝土密度ρ＝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〕
＝
〔取3010mm〕
基础宽度B＝相应地角螺钉间距大者+〔400～500〕
＝
基础高度H=
＝
其中
—水泵重量〔kg〕;
—电机重量〔kg〕;
—基础长度〔m〕
—基础宽度〔m〕;
—基础密度〔kg/m3〕（混凝土密度ρ＝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
，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=600mm,压水管管径DN＝500mm。
根据公式
计算得：
当吸水管管径DN＝600mm时，流速m/s；
当吸水管管径DN＝500mm时，流速m/s；
一台500S59型水泵工作时，其最大流量
，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=500mm,压水管管径DN＝450mm。
根据公式
计算得：
当吸水管管径DN＝600mm时，流速m/s；
当吸水管管径DN＝500mm时，流速m/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
，DN＝500mm，L＝540mm，W＝678kg。
压水管设有电动操作阀，型号D971X〔H、F〕，DN＝200mm，L＝60mm，W＝57kg。
手动常开检修阀门，型号为
，DN＝200mm，L＝330mm，W＝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=152mm，W＝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和水泵Hs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〕=清水池最低水位－清水池至吸水井水头损失＝m；
水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥×600=840mm；
水泵吸水管进口喇叭口长度L≥〔3.0～7.0〕×〔D－d〕=4×〔800-600〕=800mm；
喇叭口距吸水井井壁距离≥×800＝760mm；
喇叭口之间的距离≥×800＝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hm。
备用泵的各持寸为：
D=800mm,距井壁距离700mm,距井底600mm
所以，吸水井长度为7400mm〔根据管道布置调整为7400mm〕，吸水井宽度为3200mm〔最终调整为3200mm〕，吸水井高度为mm。
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=470mm安装在吸水管上
四通
DN600600600
个
2
L=940mmH=940mm安装在吸水管上
蝶阀
DN600L=150mm
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
台
2
一台备用
起重机
SC
台
1
第八节泵房尺寸确实定
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。
泵房高度确实定：
H0=h1+h2+h3+h4+h5
H=H0+h6+h7
H0—电动机层楼板至起重机梁轨面的高度
h1—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
h3—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
故H=H0+h6+h7=12m。
根据500S59A系列水泵及其配套电动机安装尺寸可得：
，
，
。
则水泵轴线标高=m。
泵房挖深=2.855m。
泵房底面标高=泵站地面标高-泵房挖深=m。
基础埋入水泵房底平面m。
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，DN500mm。
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Y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，起升高度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。
假设无此要求，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、方法和相关技术标准，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，使用设计手册和标准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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