重庆大学泵与泵站课程设计.docx
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重庆大学泵与泵站课程设计
重庆大学泵与泵站课程设计
4.设计总结
1.课程设计任务书
重庆大学本科学生课程设计任务书
课程设计题目
给排水泵站综合设计
学院
城市建设与环境工程学院
专业
给水排水
年级
2011级
已知参数和设计要求：
1.已知某城市最高日设计用水量及各小时用水量。
2.二泵站采用两级供水，即0~4点，每小时供水量为%；4~24点，每小时供水量为%。
3.该城市的最高日最高用水时情况。
4.该城市的最高日最高时和消防用水时及最大转输时情况。
5.该城市不允许间断供水，备用泵至少应有一台。
6.二泵站（清水池附近）地质情况：
地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩。
7.清水池有关尺寸。
8.该水泵站海拔为200米，夏季最高水温为30℃。
9.已知某污水提升泵站最高日最高时设计用水量为900m3/h。
污水进水管管底高程为，管径为DN1000mm，充满度为。
出水管提升后的水面高程为，经70米管长至出水井。
泵站原地面高程为。
学生应完成的工作：
根据上述资料，进行二泵站和污水提升泵站的初步设计，编写设计计算说明书一份，绘制二泵站的平、剖面图一张（1#）。
目前资料收集情况（含指定参考资料）：
1.《水泵及水泵站》（第四版）（1998年）中国建筑工业出版社姜乃昌主编
2.《泵与泵站》（第五版）（2007年）中国建筑工业出版社姜乃昌主编
3.《给水排水设计手册（1、3、5、9、11、12）》（第二版）（2004年）中国建筑工业出版社
4.《给水排水设计手册·材料设备》续册第1、2、4册（2004年）中国建筑工业出版社
5.《钢制管件02S403》、《防水套管02S404》、《室外给水管道附属构筑物05S502》或《全国通用给水排水标准图集》（S1、S2、S3，2002年）中国建筑标准设计研究所
6．房屋建筑制图标准GB/T50001-2001，给水排水制图标准GB/T50106-2001
课程设计的工作计划：
第一周：
二泵站的设计计算，平、剖面图绘制，整理计算说明书；
第二周：
污水提升泵站的设计计算，方案布置草图绘制，完成计算说明书。
任务下达日期2013年12月16日
完成日期2013年12月29日
指导教师（签名）
学生（签名）
2.给水泵站设计
.设计题目
某水厂二泵站初步设计
.设计资料
（1）已知某城市经设计计算的最高日设计用水量为33975m3。
各小时用水量如下表：
小时
用水量
百分数
小时
用水量
百分数
小时
用水量
百分数
小时
用水量
百分数
小时
用水量
百分数
小时
用水量
百分数
1
5
9
13
17
21
2
6
10
14
18
22
3
7
11
15
19
23
4
8
12
16
20
24
（2）在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池（水塔）的共同工作状况时，经方案比较后已决定二泵站采用两级供水，即0~4点，每小时供水量为%；4~24点，每小时供水量为%。
（3）该城市在最高日最高用水时情况：
①二泵站供水量：
425L/s（即%）；
②输配水管网中的水头损失：
m；
③管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头：
28m；
④二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：
。
（4）该城市在消防时（发生在最高日最高用水时）情况：
①二泵站供水量：
480L/s；
②输配水管网中的水头损失：
m；
③管网中要求的最低自由水头：
10m；
④二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：
。
（5）该城市在最大转输时情况；
①二泵站供水量：
236L/s；
②输配水管网中的水头损失：
8m；
③二泵站吸水池最低水位到对置水塔最高水位的高差：
50m。
（6）该城市不允许间断供水，备用泵至少应有一台。
（7）二泵站（清水池附近）的地质情况是：
地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩。
（8）清水池有关尺寸如下图所示（单位：
米）。
（9）该水泵站海拔为200米，夏季最高水温为30℃。
.设计任务
根据上述资料，进行该二泵站的初步设计，编写设计计算说明书，绘制二泵站的平、剖面图一张（1#图）。
.设计计算说明书
设计流量及扬程的确定
二泵站采用两级供水，第一级供水，即0~4点，每小时供水量为%；第二级供水，4~24点，每小时供水量为%。
泵站内吸水管路水头损失可暂估为2m，安全水头取。
（1）最大转输（一级供水）
二泵站设计供水量：
236L/s；
输配水管网中的水头损失：
8m；
二泵站吸水池最低水位到对置水塔最高水位的高差：
50m；
设计扬程：
H1=Zc+Σh2+h安全=8+50++=
由
知s=×10-5
（2）二级供水（该城市的最高日最高时用水）
二泵站设计供水量：
425L/s；
输配水管网中的水头损失：
；
管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头：
28m；
二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：
；
设计扬程H1=Zc+H0+Σh2+h吸水管+h安全=++++=：
所以s=×10-6
（3）该城市的消防用水时流量
二泵站设计供水量：
480L/S；
输配水管网中的水头损失：
；
管网中要求的最低自由水头：
10m；
二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：
16m；
设计扬程：
H3=Zc+H0+Σh3+h吸水管+h安全=++++=；由
知s=×10-6
泵和电动机初步确定
（1）泵的初步确定
参考《泵与泵站》（第五版）“S型离心泵型谱图”和《给水排水设计手册-常用设备》（第11册）的资料，选出可用泵型号:
1）画设计参考线:
在水泵综合性能图上通过以下两点连直线，得选泵时参考的管路特性曲线——设计参考线。
Q=0,H=；Q=1530m3/h,H=67m
在水泵综合性能图上与设计参考线相交的且并联后能满足设计工况点的泵型，都可作为拟选泵，在组成方案时加以考虑。
通过筛选后总结有泵如下：
300S90A、250S65、300S90A
2）选泵方案比较
方案
类型
并联总流量
单泵流量
运行泵型
水泵
扬程
（m）
需要
扬程
（m）
浪费
扬程
（m）
扬程利用率
效
率
轴功率
（KW）
HS
（m）
电机
功率（KW）
电机
电压
（V）
水泵
重量
（Kg）
方案一三台300S90A一台备用
一级
一台300S90A
75
62
13
75
235
280
380
857
二级
二台300S90A
76
67
9
75
210
280
380
857
消防
二台300S90A
73
75
240
280
380
857
方案二六台250S65两台备用
一级
两台并联
67
62
6
78
110
160
380
518
二级
四泵并联
70
67
3
75
90
160
380
518
消防
四泵并联
65
79
120
160
380
518
方案三
两台250S65
两台300S90A（一台备用）
一级
两台250S65
67
62
5
78
110
160
380
518
二级
290
两台250S65
一台
300S90A
69
67
2
70
90
160
380
518
950
75
230
280
857
消防
364
两台250S65
一台
300S90A
62
94
76
100
160
380
518
1000
72
260
280
857
对于设计方案应考虑以下设计原则：
A、首先要满足最高时供水工况的流量和扬程要求；在平均流量时，水泵应在高效段运行，在最高与最低流量时，水泵能安全、稳定地运行；
B、在满足最大工况要求的水量和水压条件下，应尽量减少能量的浪费，以节省运行管理费用；
C、力求泵型统一，使型号整齐，互为备用。
当用水量变化大时，应考虑大小水泵搭配，但型号不宜过多，电机电压应尽量一致；
D、事故时泵站不允许断水，但可以适当降低供水量，其事故供水保证率与管网相同；
E、保证吸水条件，减少泵站埋深，以节省基建投资；
F、应考虑近远期结合，一般可考虑远期增加水泵台数或换装大泵
由表中可以看出，三种方案选泵均满足最高时供水工况的流量和扬程要求，三种方案的效率都比较接近，但是第三种方案扬程利用率较高，要求电机功率也能很好满足，能量利用率高，且满足消防时的要求。
方案一和方案二都分别选用了相同型号的泵，符合泵型统一，使型号整齐，互为备用的原则；方案三采用型号不同的泵，易于调配，基本都处于高效段利用范围内。
从基建上考虑，方案二有六台泵，而方案一和方案三只有三台，进行计算后得知方案三的基础尺寸较小，占地面积小，且水泵的允许吸上真空度值更大，可以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，比较节约成本。
而且结合近远期考虑，方案三具有良好的发展和改善空间，可满足对流量扬程要求更高的未来城市用水需求。
在以上原则的基础上，通过上面表格比较以及绘制水泵特性曲线图（见草图），决定选用方案三：
（二台300S90A和两台250S65），其中1台300S90A为备用泵。
（2）电动机的初步选定
动力设备采用电动机，在水泵选定后，根据水泵样本载明的电动机来选择。
水泵样本参见下面样图。
选择电机时考虑四个因数：
水泵的轴功率N，水泵的转数n，周围的环境和电源电压。
在该方案中水泵样本中常配有合适的电机，可据此选择，并据此确定的电机参数。
水泵外形尺寸图：
水泵外形尺寸表：
型号
外形尺寸
300S90A
L
B
H
644
520
450
1246
470
600
450
898
510
268
325
4-27
进口法兰尺寸
出口法兰尺寸
300
400
440
12-23
200
295
335
8-23
250S65
L
B
H
581
410
350
880
400
510
400
796
450
240
300
4-27
进口法兰尺寸
出口法兰尺寸
250
350
390
12-23
150
240
280
8-23
水泵安装尺寸图：
水泵安装尺寸表：
型号
电动机尺寸
E
L
出口锥管法兰尺寸（mm）
L
H
h
B
A
300S90A
1570
355
905
630
610
4-28
500
848
300
400
440
12-23
250S65
1290
315
760
457
508
4-28
500
2350
796
250
350
390
12-23
选出电机型号：
电动机型号
额定功率
（kw）
轴功率
（kw）
电压
（V）
转速
（r/min）
电机重量
（kg）
Y315M2-4（250S65）
160
93~130
380
1475
1048
Y355L1-4（300S90A）
280
190~247
380
1450
1945
机组的基础设计
查s型水泵的性能表，有300S90A型泵和250S65的外形安装图（见上页示意图），确定机组的基础为整体式基础。
卧式离心泵基础按与泵房结构的联结方式分为分离式（混凝土材料，常用于地面式泵房）、整体式基础（钢筋混凝土材料，一般用于半地下式及地下式泵房，属结构设计部分）。
（1）300S90A水泵组的基础平面尺寸（L、B应符合建筑模数）
300S90A水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则:
泵的质量=857kg，电机的质量=1945kg
250S65水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则:
泵的质量=518kg，电机的质量=1048kg
基础的大小按照大泵的基础平面大小统一设定，所以：
基础长度L＝水泵和电动机长度方向最外螺孔间距+（400～600）=螺钉间距+l2+B+（400~600）
＝450+848+630+500=2428mm
由于基础长度要长于泵和电机总长度2744mm，故取基础长度L=3000mm
基础宽度B＝水泵或电动机宽度方向上螺孔间距最宽者+（400～500）
＝A+（400~600）=610+500=1110mm≈1200mm=
（2）水泵机组的基础高度
300S90A：
基础高度H＝底座地脚螺栓的长度+（~）
=20×Φ（地脚螺栓孔）-（~）m+~）
=20×28-40+125=645mm≈700mm=<{~×（W水泵+W电机）}/（L×B×ρ）=
故取基础最低高度=1m。
250S65：
基础高度H＝底座地脚螺栓的长度+（~）
=20×Φ（地脚螺栓孔）-（~）m+~）
=20×24-40+125=565mm≈600mm=>{~×（W水泵+W电机）}/（L×B×ρ）=
为保持基础的大致相平，便于施工，故取最低高度=。
其中L—基础长度（m）B—基础宽度（m）;
ρ—基础密度（kg/m3）（混凝土密度＝2400kg/m3）
泵站形式的确定
半地下式泵房的机器间包括地上和地下两部分，地面以上建筑的空间可以满足吊装、运输、采光、通风等机器间的操作要求，并且能够设置管理人员工作的值班室、控制室和配电室。
经过计算和通盘考虑，采用半地下室泵房
水泵吸、压水管的直径的确定
为保证流速在经济流速范围内，有：
300s90A：
吸水管路V=s，DN=500
压水管路V=s,DN=400
250S65：
吸水管路V=s，DN=300
压水管路V=s,DN=250
联络管：
V=2m/s,DN=500
联络管后送水管：
DN=600
水泵机组和吸、压水管路的布置
喇叭口的直径：
喇叭口的直径=（~）DN，所以取300S90AD=700mm250S65D=400mm
吸水管吸水管进口在最低水位下的淹没深度h不应小于，取h=
吸水井平面布置：
喇叭口大径最外缘离墙壁内缘的距离为（~）DN，故对直径为400的喇叭口离墙壁的距离取400mm，直径为700的喇叭口取550mm。
所以再根据管道之间的距离可以计算得到吸水井平面×
本设计采用吸上式的引水方式所以应该在吸水管上连接真空泵。
对于水泵机组的布置，横向排列虽然稍微增长泵房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水利条件好，节省电耗，故采用横向排列布置。
横向排列的各部尺寸应符合下列要求：
泵基础到墙壁的净距等于最大设备的宽度加1m，但不得小于2m。
取=3000mm；
出水侧泵基础与墙壁的净距不宜小于3m。
取=4000mm；
进水侧泵基础与墙壁的净距不小于1m。
取=2000mm；
泵基础与配电设备要求=电机轴长+且>。
取=2000mm；
泵基础之间的净距=2000mm；
检修平台宽度取F1=3720mm;
机器间宽7200mm、长24000mm。
泵站范围内吸、压水管路的水头损失计算
按照最不利管路和大泵管路进行水损计算（计算管路见草图）：
吸水管路局部水损：
喇叭口
90°弯管
闸阀
偏心大小头
伸缩管
DN
700
500
500
500-300
500
数量
1
1
1
1
1
局部阻力系数
流速（m/s）
局部水头损失
压水管路局部水损：
伸缩器
消声止回阀
异径三通管
闸阀
偏心大小头
DN
400
400
250,400,500
400
200×400
数量
2
1
3
3
1
局部阻力系数
流速（m/s）
局部水头损失
水表：
暂取水损为
hf=+++++*2++*3+++=
沿程水头损失：
因为管路太短，局部水损占主要损失，沿程水损很小可忽略
所以总水头损失：
∑h=<4m，满足条件。
校核选泵方案---泵站工作的精确计算
计算最高日最大时用水量和最大转输时的供水量情况：
二级供水时管路系统特性曲线的方程式H=Hst+Δh=Hst+sQ2
带入数据得到H=+×10-6×Q2
则在坐标纸上将水泵的Q~H曲线和管路系统特性曲线同时绘上（见草图），得
极限工况时，Q=1775m3/h,H=,而最高日最大时用水量情况时Q=425×=1530m3/h，H=67m，均满足条件且在泵的高效范围内，所以选泵方案可行。
一级供水时管路系统特性曲线的方程式H=Hst+Δh=Hst+sQ2
带入数据得到H=50+×10-5×Q2
则在坐标纸上将水泵的Q~H曲线和管路系统特性曲线同时绘上（见草图），得
极限工况时，Q=1005m3/h,H=,而最高日最大时用水量情况时Q=236×=h，H=62m，均满足条件且在泵的高效范围内，所以选泵方案可行。
水泵最大安装高度的确定
（1）允许吸上真空高度:
300S90A的允许吸上真空高度Hs=；250S65的允许吸上真空高度Hs=。
该水泵站海拔为200m，大气压为，夏季最高水温为30℃,修正系数
（2）泵最大安装高度：
300S90A水泵吸水管路中流速：
s
Hs'=Hv=Hs-（）-（）=-：
取
Hss=Hv-v2/2g-∑hs
Hss=Hv-v2/2g-∑hs=（2*）=
取300S90A安装高度为
水泵轴标高=+=
250S65水泵吸水管路中流速：
s
Hs'=Hv=Hs-（）-（）=-：
取
Hss=Hv-v2/2g-∑hs
Hss=Hv-v2/2g-∑hs=（2*）=
取250S65安装高度为
水泵轴标高=+=
起重设备的型号以及泵房的建筑高度的确定
（1）起重设备
选用LD-A型电动单梁起重机，其基本性能参数如下表所示：
运行机构
运行速度m/min
减速比
电动机
型号
功率（kw）
转速（r/min）
30
26
ZDY12-4
1380
电动机葫芦型号
起升速度
（m/min）
起升高度（m）
运行速度（m/min）
电动机
CD1
8
6
20/30
锥形鼠笼型
LD-A型电动起重机技术数据外型及安装尺寸
工作制度
电源
车轮直径（mm）
轨道面宽（mm）
中级
JL=25%
3相
50HZ380V
220
37-70
起重量
（t）
跨度
（m）
起重机总重
（t）
最大轮压
（kN）
最小轮压
（kN）
h1
h2
3
800
660
CD13-6D型电动葫芦外型尺寸：
c
l
e
h
L1
L2
L3
A
B
H
305mm
930mm
140mm
285mm
205mm
390mm
924mm
144mm
103mm
9~30cm
本泵房选用CD13-6D型电动葫芦和电动机ZDY112-4作为起重设备，满足条件
（2）泵房高度
H=a+b+c+d+e
a.单轨吊车梁与墙之间的高度取a=500mm
b.起重机钢丝垂直长度取b=3000mm
c.起重机电葫芦在钢丝绕紧状态下的高度取c=500mm
d.装载车的高度取d=1000mm
e.泵房检修平台与泵房机器间地面的高度，根据情况而定取e=3400mm
所以代入数据计算得到H=8400mm，即泵房高度=
水泵站水锤的预防
在压力管道中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭或开启，水泵机组突然停车等），使得水的流速突然变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种水力现象称为水锤，也称水击。
水锤引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动，造成等严重引起管道强烈振动，管道接头断开，破坏阀门，严重的造成管道爆管，沿途房屋渍水，供水管网压力降低；引起水泵反转，破坏泵房内设备或管道，严重的造成泵房淹没；造成人身伤亡等重大事故，影响生产和生活等危害。
为减少和消除水锤，在大口径管道上安装微阻缓闭止回阀。
水泵站噪音的预防
水泵噪声又称水泵噪音、水泵声振动、水泵声噪声，属于物理性质上的噪声。
综合来讲，水泵噪声就是水泵在运行时产生的不规则的、间歇的、连续的或随机的噪声。
水泵工作噪声主要包括：
水泵本身运行的噪声、水泵运行引起的管道谐振噪声、水泵运行引起的水流运动和撞击噪声。
采取加装管道柔性橡胶接口的方法可以在一定程度上使管道振动得到减弱，从而减少噪音。
本泵房设计时采用微阻消声球型止回阀在一定程度上达到消除噪音的效果。
泵站采用自然通风，可以避免排风扇产生的噪音。
另外，应定期检查水泵联轴器是否出现机械性疲劳或磨损，使其运行正常。
附属设备的选择
（1）真空泵
真空泵引水其优点是泵启动快，运行可靠，易于实现自动化。
我们选用水环式真空泵。
300S90A要求的最大真空高度<250S65的最大真空高度,所以根据300S90A进行真空泵的选择
通过计算得：
真空泵的排气量Qv=K×（Wp+Ws）×Ha/[T×（Ha-Hss）]
=××（×+××）/[4×=min
最大真空值Hvmax=
根据Qv和Hvmax查询，选用水环式真空泵SK3两台，一用一备，电机采用配套电机。
（2）其他
由于泵房最低没有超过5m，泵房积水经集水槽排至城市污水管网，故不设排水泵。
在管道通过墙体时，还应设置相应的过墙套管。
通风设备:
选用面积较大的推拉窗通风。
计量设备:
选用水表作为计量设备。
泵站的平面布置
通过一系列的综合比较设计（见草图），在满足建筑房屋模数的情况下，确定整个泵房设计长度为，宽度为，
详细尺寸与布置详见泵房设计平面图。
泵站总的设备及管件表
（1）主要设备一览表
编号
名称
型号
单位
数量
备注
1
离心泵
250S65
台
2
2
电动机
Y315M2-4
台
2
3
离心泵
300s90A
台
2
一台备用
4
电动机
Y355L1-4
台
2
5
水环式真空泵
SK3
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