水泵及水泵课程设计.docx
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水泵及水泵课程设计
新疆大学
课程名：
水泵及水泵站课程设计
姓名：
向坤
年级：
2011级
学院：
建筑工程学院
专业：
给水排水工程
学号：
005
设计计算说明书
1.总述
设计任务
（1）确定设计流量和扬程，泵站内吸压水管路水头损失可暂估计为2m，安全水头可取2m。
（2）初步选电动机，包括水泵型号，工作和备用泵的台数。
（3）设计机组的基础，（根据水泵及电动机产品样本查出机组的安装尺寸或机组地板的尺寸和总重量，据此进行基础的平面尺寸和深度的设计）。
（4）决定泵站的形式（据此地质及水泵注水方式等因素来选择）。
（5）决定水泵吸压水管的的直径并计算其流速。
（6）水泵机组和吸压水管的布置（包括布置图式、平面尺寸，管路上附件与配件长度，计算机器间需要的最小宽度和长度）。
（7）计算泵站范围内吸压水管路的水头损失，计算一台最大泵路线，水表的损失可估算为。
（8）计算水泵的最大的安装高度，确定水泵轴及机器间的地面标高。
（9）确定泵房的建筑高度，起重设备的型号。
（10）选择真空泵，排水泵等附属设备。
（11）进行泵站平面布置，定出泵站的平面尺寸（写明计算和确定步骤及说明）。
泵站总平面布置包括：
操作平台（控制、配电系统）；水泵、电机、管道、闸阀、排水、真空、通风，交通等。
（12）编写说明书，汇总泵站的设备和管件表。
（13）绘制泵站平剖面图（2号图纸一张，平立剖三个面，附主要设备和材料表）。
设计依据
（1）某市新建一个送水泵站，日最大设计水量90000
；
（2）给水系统工艺设计中拟定本站分二级工作：
1）一级供水从5时到22时，每小时水量站全天用水量的%；
2）二级供水从22时到4时，每小时供水量占全天用水量的%；
（3）建筑层数4层，输水管和给水管网总水头损失，泵站地面至设计最不利点地面高差，吸水井最低水位在地面以下。
（4）送水泵站地面标高，自由水头20m。
试设计该送水泵站。
（5）《给水排水管道工程》
简要分析
该送水泵站采用分级供水方式，即按最高日逐时用水量变化曲线确定水泵各时段的分级供水线，每个供水时段采用不同的水泵并联组合供水。
这种供水方式泵站的设计流量应为最高日最大时用水量
。
取水泵站设计扬程基本计算公式如：
（m）
其中
——泵站所需扬程，m；
——水泵静扬程，m；
——水泵吸水管起端至管网控制点间管道总的水头损失，m；
——管网控制点所要求的自由水压，m；
——安全水头，一般取1～2m。
2.设计流量及扬程计算
设计流量
送水泵站日最大设计水量
。
第一级工作从5时到22时，每小时水量占全天用水量的%：
第二级工作从22时到5时，每小时水量占全天用水量的%：
比较
、
，选择流量较大的分级工作流量作为送水泵站的设计流量。
水泵扬程
2.2.1送水泵站一级工作扬程：
输水管网损失，水厂内损失以及水表水头损失：
+2+=m
最不利点距地面高差：
m
吸水井距地面高差：
m
自由水头：
m
安全水头：
2m
泵站一级工作扬程：
2.2.2送水泵站二级工作扬程：
输配水管网的压力损失，按水力学公式计算，可得
=
m
则泵站二级工作扬程：
=+++2+20=m
3.水泵机组的选择
根据水泵设计扬程和流量确定的选泵方案如下：
为保证供水的安全可靠性，共选择五台水泵（其中1台备用），送水泵站一级工作采用四台14SH-9相同规格的水泵并联工作。
二级工作时两台14SH-9停用，其他两台泵继续工作。
备用泵为一台14SH-9。
以下为14SH-9型号泵的参数。
水泵参数表
型号
流量
扬程
转速
轴功率
配带电动机
效率
必需汽蚀余量
叶轮名义直径
泵口径
泵重
Q
H
n
Pa
功率
型号
η
进口
出口
m3/h
m
r/min
kW
kW
%
m
mm
mm
mm
14SH-9
972
80
1480
271
355
Y4501-4
78
493
350
250
1200
1260
75
303
85
1440
65
319
80
1.四台泵并联同时工作时流量与扬程的关系
1250L/s
四台泵并联工作曲线
由图可知四台泵并联工作时的扬程大于水泵提升静扬程
，剩余能量用来克服管网中的水头损失。
因此，该方案是合理的。
2.确定电机
根据水泵样本提供的配套可选电机，选定Y4501-4异步电机，其参数如下：
型号
功率
KW
电流
A
电压
V
转速
r/min
功率
因数
Y4501-4
630
380
1485
4、水泵基础的基础设计及布置
14SH-9水泵安装尺寸（mm）
L3
L2
B
A
4-d1
440
999
860
790
32
水泵机组基础采用混凝土块状基础。
14SH-9型水泵不带底座，查表可得其基础尺寸计算如下：
基础长度L=地脚螺栓间距+（400～500）
=L3+L2+B+（400～500）
=440+999+860+448
=2747mm
基础宽度B=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400～500）
=A+（400～500）
=790+420
=1210mm
基础高度H=地脚螺栓长度+（～）m
=24d+200
=24×32+200
=968mm
=
按机组重量校核基础高度
=
经比较取基础高度H为。
5.水泵吸、压水管路计算
当泵站为一级供水时，泵站出流量为1250L/s，单台水泵的出流量Q=s；二级供水时泵站出流量为s，单台水泵出水量Q=310L/s。
则单台水泵吸、压水管路应按Q=310L/s设计。
管材均采用钢管。
（1）吸水管管径
14SH-9型水泵，当Q=310L/s时，由钢管水力计算表差得管径d=500mm，流速v=s，i=‰。
（2）压水管管径
14SH-9型水泵，当Q=310L/s时，管径d=450mm，流速v=s,i=‰。
以上计算吸、压水管道流速均在允许流速范围内，符合要求。
6.机组和管路布置
根据吸水井最低水位和水泵的吸水性能，确定泵房为矩形平面布置，半地下式。
五台水泵机组采用横向排列布置。
相邻机组基础之间间距为2200mm。
根据工艺要求，泵房总长度为33000mm，宽度为21000mm。
泵房采用半地下式，平面为矩形。
泵房左端设一进出设备的大门。
配电室、控制室、值班室设在泵房右侧地上一层。
吸水管路和压水管路采取直进直出的方式敷设在室内地面下。
每台水泵设单独吸水管，并设有手动阀门，阀门型号为D37J，DN600，L=154mm，W=380kg。
压水管道上设型号为D941X-10电动蝶阀，DN500，L=350mm，W=600kg,并设有液压缓闭式蝶阀，型号为HD741X-10，DN500，L=350mm，W=1358kg。
采用DN600联络管与每台水泵出水管相接。
在联络管上设有型号为D371J-10的电动蝶阀2个。
在联络管上接出两条DN600输水管，将水输至城市管网。
７.吸水井设计
吸水井尺寸按满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求设计。
吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。
吸水井最低水位：
Hmin=
吸水井最高水位：
Hmax=清水池最高水位-清水池至吸水井水头损失= 水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥～d，取×500=670mm
水泵吸水管进口喇叭口长度L≥～×（D-d），取×（670-500）=510mm
喇叭口距吸水井井壁距离≥～D，取×670=670mm
喇叭口之间距离≥～D，取×670=1340mm
喇叭口距吸水井井底距离≥，取536mm
喇叭口淹没水深h≥～1T1，取
吸水井井底标高：
所以，吸水井长度＝670×5+670×2+1340×4＝10050mm（注：
最后还要参考水泵机组之间距离调整确定）。
吸水井宽度＝670×2+670＝2010mm。
吸水井高度＝1800+536+1000+300=3630mm（包括超高300）。
所以，吸水井长度为10050mm，最后根据水泵机组之间距离调整为l8000mm，水井宽度为2010mm（最后调整为3000mm），吸水井高度为3700mm（包括超高300mm）。
经计算吸水井有效容积为200m3，大于泵站一台泵5min的抽水量，故满足要求。
8.确定水泵线标高。
（1）水泵轴线标高
14SH-9型水泵允许吸上真空高度[Hs]可在水泵性能曲线上查得，当Q=310L/s时，[Hs]=_______m。
水泵允许安装高度为：
Hss=[Hs]-
吸水管长度暂按10m估算，其沿程压力损失：
iL=
×10=
吸水管局部压力损失为：
=++
=
其中ε1吸水管进口喇叭口局部阻力系数，取；
ε290°弯头局部阻力系数，取；
ε3阀门阻力系数，取；
ε4偏心渐缩管局部阻力系数，取；
v吸水管中流速，v=s;
v1水泵进水口处流速，v1=s。
由以上计算可得到吸水管路总压力损失为：
=为安全起见以及长期运行后，泵性能有可能下降，因此，取
。
因此Hss=
由此可以计算，水泵泵轴标高=吸水井最低水位标高+Hss=
（2）其他各主要标高。
基础顶面标高=泵轴标高-泵轴基础顶面高度（H1）=
泵房地面标高=基础顶面标高=
同理，据泵轴标高，查水泵机组外形尺寸图，即可推算出水泵进、出口中心标高等，
其计算结果见图5-56.
9.水泵扬程的校核
根据水泵机组及管路布置平面图，重新计算泵站内吸、压水管路压力损失，复核水泵扬程。
泵房内吸、压水管路总的压力损失
（压水管压力损失为m，计算过程从略），可见小于估算值，故初选水泵机组符合要求。
10.消防时校核
消防室泵站供水量Q火为：
Q火=Q1+Qx=
消防时泵站扬程H火为：
H火=ZC+H0+
=
在消防时，开启台水泵，完全能满足火灾时对流量和扬程的要求。
11,辅助设备的选择
（1）引水设备。
当吸水井水位低于水泵轴线时，水泵启动需采用真空泵引水。
真空泵的抽气量QV：
QV=k
（m3/min）
=
=
真空泵所需的真空值Hvmax为：
Hvmax=/
根据QV、Hvmax，选取型水环式真空泵2台（一用一备），布置在泵房一侧空靠墙边处。
（2）计量设备。
在压水管上设超声波流量计，选取型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。
（3）起重设备。
选取单梁悬挂式起重机SD×Q，起重量2T，跨度～,起升高度～。
根据起重机的要求计算确定泵房净高度12m。
（4）排水设备
设潜水排污泵2台，一用一备，设集水坑一个，容积为××=。
12.设计图
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