泵站课程设计.docx
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泵站课程设计
目录
第1节、水泵及水泵站设计任务书······················2
第2节、计算水泵的流量和扬程······················3
第3节、水泵机组的选择····························3
第4节、水泵机组的基础设计························6
第5节、泵吸水管和压水管的计算···················7
第6节、泵房形式的选择····························7
第7节、吸水井的设计······························7
第8节、管道配件的选取····························8
第9节、各工艺标高设计····························8
第10节、复核水泵和电机···························9
第11节、消防及转输校核···························9
第12节、辅助设备的选择···························10
第13节、泵房建筑标高及平面尺寸的确定············11
第14节、设计总结·································11
附件一参考文献····································12
附件二300S125系列水泵外形图·······················12
附件三设计图纸
第1节、水泵及水泵站设计任务书
1.1设计题目：
送水泵站（二泵站）设计。
1.2原始资料：
1.2.1泵站的设计水量为6.25万m3/d。
，
1.2.2管网设计的部分成果：
1）根据用水曲线确定的二泵站工作制度，分2及工作。
第一级，从22时到5时，每小时占全天用水量的2.5%。
第二级，从5时到22时，每小时占全天用水量的4.85%。
2）城市的设计最不利点的地面标高130m，建筑层数7层，自由水压35m。
3）管网平差得出泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为21m。
4）消防流量为200m3/h,消防扬程为15m。
转输流量为50m3/h，转输扬程为60m。
5）清水池所在地面标高为120m，清水池最低水位在地面下5m。
1.2.3城市的冰冻线为1.5m，最高温度为35°，最低温度为-25°.
1.2.4泵站所在地土壤土质良好，地下水位为25m。
1.2.5泵站为双电源。
1.3设计任务：
城市送水泵站的技术设计的工艺部分。
1.4课程设计工作量：
1.4.1设计说明书一份（A4纸打印）。
1）设计概述、设计范围、设计资料。
2）选泵方案。
3）布置机组和管道、机组基础的设计、吸水管和压水管的设计。
4）泵房中各标高的确定。
5）复合水泵和电机。
6）泵站平面图布置，包括配电室、机器间、值班室、修理间等。
1.4.2完成设计图纸
泵站总平面及平面图（机器间两方面）一张，应绘出主要设备、管路、
配件及辅助设备的位置、尺寸、标高，列出主要设备表和材料表（比例尺：
1:
50:
100）。
1.5设计要求：
1.5.1独立按时完成课程设计。
1.5.2要求图面正确、整洁、字迹工整。
第2节、计算水泵的流量和扬程
2.1流量计算：
泵站一级工作时的设计流量
Q1=αQ最高日×2.5%=1.01×62500×2.5%=1578m3/h=438.3L/s
泵站二级工作是的设计流量
Q2=αQ最高日×4.85%=1.01×62500×4.85%=3031.25m3/h=842L/s
2.2扬程计算：
地形高差：
ΔZ=130-125=5m
服务水头：
H服务=35m（7层建筑，含安全水头）
自由水头：
H自由=2m
泵站内损失：
∑H1=2m
管网损失：
∑H2=30m
水泵扬程：
H=ΔZ+H服务+∑H1+∑H2+H自由
=5+35+2+30+2=74m
第3节、水泵机组的选择
3.1求管道特性曲线：
HST=ΔZ+H服务+H自由=5+35+2=42m
S=（∑H1+∑H2）／Q2=32／0.6082=86.57s2/m5
∑H=HST+86.57Q2=42+86.57Q2
管道特性曲线关系表表1
Q
m3/h
600
707
900
1100
1300
1500
1900
2100
∑h
m
2.41
3.34
5.41
8.09
11.30
15.34
24.61
29.48
H
m
38.41
39.34
41.41
44.09
47.30
51.04
60.74
65.46
Q
m3/h
2188
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
∑h
m
32
38.50
41.78
45.19
48.73
52.40
56.21
60.16
H
m
68
74.50
77.78
81.19
84.73
88.40
92.21
96.16
3.2根据管路特性曲线以及水泵的流量和扬程确定的选泵方案如下：
方案一：
送水泵站一级工作采用两台350S125（B）泵并联工作，同型号的一台备用泵。
二级工作时一台350S125（B）泵工作。
1）350S125（B）泵的参数表：
表2
水泵
型号
流量
Q
m3/h
扬程
H
m
转速
N
r/min
轴功率
kw
电动机型号
效率
η
%
汽蚀
余量NPSH
m
型号
功率kw
350S125（B）
697
94
1450
313
JSQ1410-4
355
78
5.8
1027
84
373
85
1363
67
422
80
2）绘制管道特性曲线和泵的性能曲线并确定泵的运行工况点：
由图得到：
并联时，工况点（见M点）
Q=2600m3/hH=80mη泵=79.5%P=960kw
单泵时，工况点（见N点）
Q=1300m3/hH=80η泵=79.5%P=480kw
方案二：
送水泵站一级工作采用三台300S75A泵并联工作，同型号的一台备用泵。
二级工作时一台300S75A泵工作。
1）300S75A泵的参数表：
表3
水泵
型号
流量
Q
m3/h
扬程
H
m
转速
N
r/min
轴功率
Kw
电动机型号
效率
η
%
汽蚀
余量NPSH
m
型号
功率Kw
30S75A
900
70
1450
220
Y355L4-4
280
78
5.8
1170
56
247
84
1332
56
257
79
2）绘制管道特性曲线和泵的性能曲线并确定泵的运行工况点：
由图得到：
并联时，工况点（见M点）
Q=2200m3/hH=68mη泵=79.5%P=960kw
单泵时，工况点（见N点）
Q=1100m3/hH=68mη泵=77%P=320kw
两种选泵方案的比较：
300S125（B）泵的效率高，供水安全可靠，其水泵并联的扬程满足要求，与350S75A型泵在安全条件下相比，比较节省用电，而两者的效率相差不多，最终确定采用方案一，选择300S125型水泵送水。
第4节、水泵机组的基础设计
4.1确定水泵基础的形式
300S125（B）无底座，所以选择基础混凝土块式基础。
4.2查《给水排水设计手册第11册常用手册第二版》确定泵及电机基础尺寸：
泵外形尺寸（mm）表4
型号
L
L1
L2
L3
B
B1
B2
B3
H
H1
H2
H3
n-φd
350S125
1430
809
600
500
1210
550
690
500
1080
620
330
410
4-34
电机安装尺寸（mm）表5
型号
L1
H
h
B
A
n-φd
350S125（B）
1865
560
1130
970
940
4-34
4.3计算基础尺寸
基础长度L＝地角螺钉间距+（400～500）＝L2+L3+B1+（400～500）
＝600+550+490+500=2140mm（取2200mm）
基础宽度B＝地角螺钉间距+（400～500）=A+（400～500）
＝940+460=1400mm
基础高度H＝﹛（2.5～4.0）×（W电机+W水泵）／（L+B+ρ）﹜
＝3×（1580+1700）／（2.2×1.4×2400）
＝1.34m（取1.4m）
其中W水泵—水泵重量；W电机—电机重量（kg）；L—基础长度（m）
B—基础宽度（m）；ρ—基础密度（kg/m3）（混凝土密度ρ＝2400kg/m3）
4.4根据以上计算最终确定水泵机组占地2.2m×1.4m×1.4m。
第5节、泵吸水管和压水管的计算
5.1确定吸水管和压水管的管径
一台350S125（B）型水泵工作时，流量Q=1094m3/h=304L/s，该
流量为吸水管和压水管所通过的最大流量。
根据304L/s在界限流量273～355（L/s）之间，因此初步选定吸水管管径DN1=600mm,压水管管径比吸水管小一号，取DN2=500mm。
5.2确定吸水管和压水管的管径
当吸水管管径DN1=600mm时，流速V1=1.08m/s。
当压水管管径DN2=500mm时，流速V1=1.55m/s。
5.3确定吸水管和压水管辅助设施
每台泵都单独设有吸水管并设有手动常开检修阀门，型号为D371J-10，
DN=600mm,L=154mm,W＝380kg。
压水管设有多功能水泵控制阀，型号JD745X-25,DN=500mm,L=1100mm,
W=1200kg。
并设有联络管（DN=600mm），由两条输水干管（DN=600mm）送往城市管网。
泵房内管路采用直接进出布置，直接敷设在室内地板上。
第6节、泵房形式的选择
根据清水池最低水位标高H=16m,水泵HS=5.8m，确定泵房为矩形半
下式。
第7节、吸水井的设计
7.1吸水管设计要求
吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求，满足正常的吸水条件。
7.2吸水管尺寸计算
吸水井最低水位=清水池最低水位—吸水井水头损失
=16-0.3=15.7（0.3为吸水井水头损失粗略估计）
水泵吸水管进口喇叭口大头直径
D≥（1.3～1.5）d=1.35×600=800mm；
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≥（0.75～1.0）D
=1.0×800=800mm；
喇叭口之间的距离H＇≥（1.5～2.0）D
=2.0×800=1600mm；
喇叭口距吸水井井底距离≥（0.8～1.0）D=1.0×800=800mm；
喇叭口淹没水深h≥（0.5～1.0）H＇=1200mm；
所以，吸水井长度为7200mm（根据管道布置调整为13000mm），吸水井
宽度为3000mm，吸水井的高度为6500mm。
第8节、管道配件的选取
名称
型号
规格
单位
数量
喇叭口
DN800600
个
3
90度弯头
DN600
个
3
蝶阀
D371J-10
DN600L＝154
个
7
偏心渐缩管
DN350600
个
3
三通
DN600600
个
3
多功能阀
JD745X-25
DN500L＝1100
个
3
同心渐扩管
DN350500
个
3
闸阀
DN500
个
1
第9节、各工艺标高设计
9.1确定泵轴安装高度
泵轴安装高度Hss=Hs-ν12／2g-Σhs
查表得：
ξ1=0.15（喇叭口局部阻力系数）；
ξ2=0.67（90度弯头局部阻力系数）；
ξ3=0.06（阀门局部阻力系数）；
ξ4=0.2（偏心渐缩管局部阻力系数）；
ξ5=0.1（三通）；
ξ4=0.21（同心渐扩管局部阻力系数）；
ξ4=0.11（同心渐扩管局部阻力系数）。
计算：
Σhs=（ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5+ξ4+ξ4）ν12／2g（ν1=1.08m/s）=0.09m。
考虑到由于长期的运行，泵的性能下降、管道阻力增加等，取Σhs=1m。
考虑到吸水安全，取Hs=4.8m。
Hss=Hs-ν12／2g-Σhs=4.8-（1.08）2／（2×9.81）-1=3.74m。
泵轴标高=吸水井最低水位+Hss
=16+3.74=19.74m。
基础顶面标高=泵轴标高+泵轴至基础顶面高度
=19.74-0.54=19.2m。
泵房地面标高=基础顶面标高-0.5=18.7m。
第10节、复核水泵和电机
10.1计算吸水管与压水管水头损失：
吸水管损失
Σhs=（ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5+ξ4+ξ4）ν12／2g=0.09
取Σhs=0.5m
压水管损失
压水管由2个DN350500型号的同心渐扩管、两个止回阀、两个DN500
的闸阀、2个DN500600型号的同心渐扩管、DN600600三通及压水管路等组成。
压水口处速度
V1=0.304×4／（3.14×0.352）=3.16m／s
DN500渐扩管处
V2=3502／5002×3.16=1.55m／s
DN600mm压水管路中速度V2=1.55m／s
查《给水排水设计手册第一册》得各管件局部损失系数：
DN350500型号的同心渐扩管ξ1同扩=0.21
止回阀（DN500）ξ止回阀=2.0（斜轴式）
DN500的闸阀ξ闸阀=0.06
DN600600三通ξ三通=1.5
Σhd=ξ1同扩×（V1）2／2g+（ξ止回阀+ξ三通）V22／2g+ξ闸阀（V2）2／2g+h沿程
=0.21×3.162／19.6+（2.0+1.5）1.552／19.6+0.06×1.552／19.6+3.6
=4.15m
10.2求泵的扬程：
H=Σhs+Σhd+ΔZ+H自用+∑H2+H安全
=0.5+4.15+66=70.15m
其中管网损失：
∑H2=30m静扬程：
ΔZ=15-16=-1m
自用水头：
H自用=35m安全水头：
H安全=2m
10.3复核水泵扬程是满足要求
根据已确定的机组布置和管路情况重新计算泵的扬程小于泵的供水扬程，满足要求.
第11节、消防及转输校核
11.1消防校核
消防时，泵站的供水量
Q火=Qd+Q消=2188+200=2388m2/h=663.3L/s
消防时，泵站的扬程
H火=ΔZ+H0火+∑H2+∑H泵站内
=（15-16）+10+30+4.15=43.15m（取50m）
其中管网损失：
∑H2=30m静扬程：
ΔZ=15-16=-1m
自用水压（低压消防取10m）：
H0火=10m
泵站内损失：
∑H泵站内=4.15m
根据H火和Q火，在图上绘制泵站在消防时需要得水泵工况点，见图中得X点，X点在两台水泵并联特性曲线得下方，所以，两台水泵并联工作就能满足消防时的水量和水压要求，说明所选水泵机组能够适应设计小区的消防灭火的要求。
11.2转输校核
转输时，泵站的供水量
Q转输=Qd+Q′转输=2188+50=2238m2/h=622L/s
转输时，泵站的扬程
H转输=60m
根据H转输和Q转输，在上绘制泵站在转输时需要得水泵工况点，见图中得Y点，Y点在两台水泵并联特性曲线得下方，所以，两台水泵并联工作就能满足转输时的水量和水压要求，说明所选水泵机组能够适应转输时要求。
第12节、辅助设备的选择
12.1引水设备
选用水环式真空泵作为饮水设备
真空泵的最大排气量
QV=K×﹛（WP+Ws）×Hα﹜／﹛T×（Hα—HSS﹚﹜
=1.10×﹛（1.5+10）×10.33﹜／﹛5×（10.33-4.0﹚﹜
=4.13m
其中QV—真空泵的最大排气量（m3/s）；
K—漏气系数（1.05～1.10），取1.10；
WP—最大一台泵泵壳内空气容积（m3），取
WP=πDN吸24×3.3=3.14×0.82／4×3=1.5m3
Ws—吸水管中空气容积，取10m；
Hα—一个大气压的水柱高度，取10.33；
T—水泵饮水时间（h），一般＜5min,取3min；
HSS—离心泵的安装高度（m），取4.0m。
真空泵的最大真空度
HVmax=HSS×760／10.33=4.0×760／10.33=294.29mm
根据QV和HVmax查规范选取SZ-4J型真空泵2台，一备一用，与其对应的电动机型号为Y315M18，位置布置在泵房靠墙边处。
12.2计量设备
在吸水管上设真空表，型号为Z-60Z,测量范围为0～760mmHg；
在压水管上设压力表，型号为Y-100B,测量范围为0～1.0MPa；
在压水管上设超声波流量计两台，选取SP-1型，量程为0～15m／s，安装在泵房外输水干管上。
12.3起重设备
选取手动单梁悬挂式起重机SDQ-2，起重量为5t，跨度为7.0m，起升高度3.0～10.0m。
12.4排水设备
设潜水排污泵2台，一用一备，设集水坑一个。
潜水排污泵型号及参数：
50QW15-7-0.75型Q=15m3/hH=7m
n=2820r/minN=0.75KW。
12.5配电室、控制室以及值班室平面尺寸的确定
配电室、控制室以及值班室平面尺寸的确定只要满足安全、舒适、交通等要求，并与泵房总体布局相协调。
第13节、泵房建筑标高及平面尺寸的确定
水泵机组采用单排顺序布置。
水泵间距2m，水泵与配电设备间距3.5m,水泵距大门口4m；水泵距吸水管侧墙2.0m；泵房长27m,宽10m，净高12m；清水池长13m，宽3m，高6.5m。
第14节、设计总结
经过一周的忙碌，短短的几天，我们却花了很大的精力来做上大学以来的第一次课程设计，开始的生疏感和害怕出错的心理，再加上资料的缺乏，让我们在开始的一两天里几乎没有什么进展。
另外，课程学习的不扎实也给我们造成了一定的阻碍，因此这次课设也让我们重新认真地解读这门课，去重新绅士这门课的重要性，在这其中，我们学到了很多，让我们对这门课的知识有了更深的理解。
不止如此，由于平时对CAD绘图的联系较少，操作的不熟练而已严重减慢了我们的设计进度，但是经过几天的不算摸索、请教和练习，绘图的速度有了很大的提高，也使我们认识到了多联系的重要性。
这次课设，使我们对泵站的设计有了初步的了解，虽然时间比较仓促，初次设计的我们也感到难度比较大，但我们并没有因此而放弃。
在设计过程中，我们遇到了很多问题，经过老师的指导和同学们的相互讨论，最终使问题得到解决。
虽然我们的作品很青涩，甚至可能有错误之处，可是我相信，这只是个开始，经过不断的练习和探索，我们定会不断成长，不断进步，将课本知识运用到实践中去，真正做到学以致用,我觉得这才是我们这次课设最大的收获。
相信，经过我们的不断努力，以后会设计出更好的作品。
附件一参考文献
1、《水泵与水泵站》第四版姜乃昌主编中国建筑工业出版社1998
2、《给水排水设计手册》第1、10、11册以及续册2中国建筑工业出版社
3、《泵站设计规范》GB/T50265-97
4、给水排水制图标准（GB/T500106-2001）中华人民共和国建设部主编
附件二300S125系列水泵外形图及各部件安装尺寸
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