小弘的泵站设计.docx

1、小弘的泵站设计1 确定设计流量及扬程1.1 设计流量的确定二级泵站一般按最大日逐时用水变化曲线来确定各时段的分级供水线。用水量时变化表表1.1.1小时用水量%小时用水量%小时用水量%小时用水量%小时用水量%小时用水量%13.0353.9595.02134.35174.51214.3622.9564.17105.47144.06184.49224.6732.6674.41114.80154.08194.16234.4242.7684.80124.62164.33204.33243.90用水量时变化曲线图1.1.11.2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

2、较后已决定二泵站采用两级供水，即04点，每小时供水量为2.5%；424点，每小时供水量为4.5%。1.1.1. 该城市的最高日最高用水时情况1） 二泵站供水量：425L/s（即4.5%）；2） 输配水管网中的水头损失：23.5m；3） 管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头：16m；4） 二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：25.5m。1.1.2. 该城市的最高日最高时和消防用水时情况1） 二泵站供水量：480L/s；2） 输配水管网中的水头损失：33.3m；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：26m。1.2 泵站设计流量计算泵站内吸

3、压水管路水头损失估为2米。安全水头可取2米。1.1 1.2. 1.2.1. 一泵站设计流量应为：式中一级泵站中水泵所供给的流量（）；供水对象最高日用水量（）；为计及输水管道及净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.051.1；为一级泵站在一昼夜内工作小时数。计算得=1557.2；1.2.2. 二泵站设计流量应为：式中为计及输水管道及净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.011.02。1.2.3. 二级供水计算得：白天二级供水量为： =1560.6=433.5L/s；夜间一级供水量为： =866.4=240.7L/s；消防设计流量为： =1745.3=484.8L/s；水泵泵站类型等级为V

4、。1.3 泵站设计扬程计算1.2 1.3. 1.3.1. 一泵站所需扬程应为：；式中：泵站的扬程（m）；静扬程，采用吸水井的最枯水位与净化构筑物进口水面高差（m）；吸水管路的水头损失（m），与通过流量Q的平方成正比；输水管路的水头损失（m），与通过流量Q的平方成正比。1.3.2. 二泵站所需扬程应为：；式中：最低动水位与给水管网中控制点的地面标高差（）；管路中的总水头损失，与通过流量Q的平方成正比；给水管网中控制点所要求的服务水头；1.3.3. 计算得：二级泵站最大日白天最大时扬程为=25.5+（2+23.5）+16+2=69.0m。二级泵站最大日夜间最大时扬程为=25.5+（2+7.25）+

5、16+2=52.8m。二级泵站最大日最大时消防供水扬程为： =26+（2+33.3）+10+2=73.3m。2 水泵初选及方案比较1.3 1.4. 2.1 选泵的主要依据选泵的主要依据是所需的流量、扬程及其变化规律。2. 2.1. 2.1.1 选泵要点1)大小兼顾，调配灵活，合理使用水泵的高效段；2)型号整齐，互为备用；3)考虑泵站的发展，实行近期和远期建设相结合；4)大中型泵站需作方案比较；5)合理选择水泵的构造形式；6)保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深；7)大小兼顾，合理调配的原则下，尽量选大泵；8)考虑必要的备用泵；9)选泵后应进行校核；10)因地制宜，尽量选用当地成批生产的水泵

6、型号。2.1.2 选泵的主要原则（1）选泵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，水泵应能安全、稳定运行。所选水泵特性曲线的高效率范围应尽量平缓，以适应各种工况的流量和扬程要求。对于特殊的工况，必要时可另设专用水泵来满足其要求(例如不设专用消防管道的高压消防制系统，为满足消防时的压力一般可另设消防专用泵)，本设计不设消防专用泵。（2）尽可能选用同型号水泵，互为备用；或扬程相近、流量大小搭配的泵。（3）水泵选择必须考虑节约能源，除了选用高效率泵外，还可考虑运行工况的调节；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。对于埋深较大的

7、水源泵房，远期可采用更换水泵的方式，减少泵房面积。（4）应在保证水泵的正常吸水条件，在不发生气蚀的前提下，尽可能选用允许吸上真空度值大或必需汽蚀余量值小的泵，应充分利用水泵的允许吸上真空高度，以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，降低造价。同时应避免泵站内各泵安装高度相差太大，致使各泵的基础埋深参差不齐或整个泵站埋深增加。（5）水泵的台数及流量配比根据供水系统的运行调度要求、泵房的性质及规模、近远期结合方式等作综合考虑，并结合调速装置的应用进行多方案比较后确定。（6）水泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部布置、泵站造价等有影响，因此要合理选择水泵的构造形式。（7）选泵时应尽量结合地区条件优

8、先选择当地制造的成系列生产的、比较定型的和性能良好的产品。2.1.3 备用泵的选择原则根据供水对象对供水可靠性的不同要求，选用一定数量的备用泵，以满足供水对象对供水可靠性的不同要求：在不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组。允许短时间内减少供水量的情况下，备用泵只保证供应事故用水量。允许短时间内中断供水时可只设一台备用泵。城市给水系统中的泵站，一般也只设一台备用泵。通常备用泵的型号可以和泵站中最大的工作泵相同。当管网中无水塔且泵站内机组较多时，也可考虑增设一台备用泵，它的型号相最常运行的工作泵相同。如果给水系统中有足够大容积的高地水池或水塔时，则泵站中可不设备用泵，仅在仓库中贮存一套备用机

9、组即可。备用泵与其它工作泵一样，应处于随时可以启动的状态。2.2 水泵初选IS型单级单吸悬臂式离心泵，虽然是用给水的，而且检修方便，但是却适用于流量比较小的供水，不适合本次设计。单级双吸式离心泵是在给水工程中常用的一种离心泵（如Sh型、SA型），本设计初选水泵为单级双吸式离心泵。由于采用并联式设计，固所选水泵扬程差距不应过大，拟采用同型号水泵并联使用，可方便统一安装规格以及操作方式、运行电压。方案一水泵参数表1.4.5a名称转速（r/min）流量(L/s)扬程m效率%轴功率Kw电机功率Kw汽蚀余量m台数250S651450108.2569.8376.9296.321322.65250S65型水

10、泵特性曲线图1.4.5a方案二水泵参数表1.4.5b名称转速（r/min）流量(L/s)扬程m效率%轴功率Kw电机功率Kw汽蚀余量m台数300S90A1450216.576.8973.9220.842802.62300S90A型水泵特性曲线图1.4.5b方案三水泵参数表1.4.5c名称转速（r/min）流量(L/s)扬程m效率%轴功率Kw电机功率Kw汽蚀余量m台数8SA-7A295086.674.4776.1483.031102.658SA-7A型水泵特性曲线图1.4.5c2.3 方案比较选泵利用率参数比较表表1.4.6a编号供水情况运行水泵供水量(m3/h)水泵效率(%)水泵扬程(m)所需扬

11、程(m)扬程利用率(%)方案一二级250S652866.478.6267.5252.879.0一级250S6541560.676.8769.8669.098.8消防250S6551745.375.0075.0073.397.7方案二二级300S90A1866.472.672.7552.872.6一级300S90A21560.673.8876.8069.089.8消防300S90A21745.375.0073.1173.3100.0方案三二级8SA-7A3866.477.0178.2952.867.4一级8SA-7A51560.676.1174.3969.079.6消防8SA-7A61745.3

12、77.0778.6873.393.2由表1.4.3a中可以看出，选泵的三中方案均选用各自同一种型号的泵，型号整齐、调配灵活，管理方便，能够互为备用，选泵近似满足最高时供水工况的流量和扬程要求，三中方案的都存在夜间供水工况下扬程利用率低下的现象。方案一扬程利用率和效率都较高，而且都处于高校段范围内。二级供水扬程利用率低于90%，但相应的水泵效率最高，能在一定程度上弥补扬程利用率的损失，同时在后期对其中一台水泵叶轮进行切削可符合扬程利用率大于90%的设计要求。方案二消防供水不在水泵高校段之中，但扬程利用率接近100%，其余一级、二级供水工况下水泵扬程利用率偏低。方案一、方案二，符合规范9.1.11

13、的装置效率要求，方案三扬程利用率过低，不做讨论。选泵能耗参数比较表表1.4.6b编号供水情况运行水泵供水流量(m3/h)单机功率Kw总功率Kw日耗电量Kw*h方案一二级250S652866.4101.57203.148510.16一级250S6541560.696.22384.88消防250S6551745.3102.03408.12方案二二级300S90A1866.4236.47236.479791.88一级300S90A21560.6221.15442.30消防300S90A21745.3237.12474.24方案三二级8SA-7A3866.480.51241.539273.12一级8S

14、A-7A51560.683.07415.35消防8SA-7A61745.380.77484.62由表1.4.3a中可以看出：方案一能耗最小，分别为方案二、方案三的87%和91%，效率明显高于其他两种选泵方案。综合上述因素，根据GB50265-2010中9.1.3，决定选用方案一（5台250S65），其中1台为备用泵，水泵选用重庆水泵厂生产水泵。2.4 选泵校核在消防期间的强供水情况下，系统负荷增加，但仍然能满足水压需要。2.5 供水的可靠度泵站采用4台250S65大型泵联合供水，并有2台250s65作为备用泵。选泵的型号相同,并联可靠度较高,且并联工作时便于调节流量扬程大小。大型泵具有启动迅速

15、，自动化程度高，供水安全要求高等优点。在二级供水运行时，两台250S65单泵工作，一级供水运行时，四台250S65多泵并联工作，消防供水启动时，五台250S65多泵并联工作，满足不同时段不同的流量需求，并且在并联工作的水泵有损坏的情况下，其他泵仍可以继续供水，提高了泵站运行调度的灵活性和供水的可靠性。2.6 电机选择及安装尺寸参照根据所要求的最大功率、转矩和转数选用：一般1.051.5，电动机的启动转矩大于水泵的启动转矩，转数与水泵的设计转数基本一致。根据投资少、效率高、运行简便等条件，确定电动机类型：常用三相交流异步电动机，有时用同步电动机。所选电机为Y315M1-4，电压为380V,功率为

16、132KW。电机基本参数如下：电机基本参数表表1.4.8水泵型号轴功率（KW）电动机型号额定电压（V）功率（KW）转速（r/min）电动机重量（Kg）250S65190Y315M1-4380132145010603 泵站形式3.1 水泵外形参数机组（水泵和电动机）安装在共同的基础上。基础的作用是支撑并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许基础沉陷。因此，对基础的要求是：坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械震动荷载；要浇制在较坚实的地基上，不易浇制在松软地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。卧式水泵均为块式基础，由于水泵流量较小采用底座式安装，其尺寸大小一般均按所选

17、水泵安装尺寸所提供的数据确定。250S65型泵外形尺寸图2.1表2.1250S65型水泵主要外形尺寸表外形尺寸LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3n-d1046.55814103508504005104007963255204504-27表2.2250S65型水泵法兰尺寸表进口及吐出锥管法兰尺寸出口法兰尺寸DN1D01D1n1-d1DN2D02D2n2-d225035039012-231502402808-23250S65型泵安装尺寸图图2.2对于所选300TSS-90A型的水泵，其主要安装尺寸见下表。注：不采用原配出口椎管，采用150300异径接管。表2.3 250S65型水泵底座尺寸

18、表带底座六孔安装尺寸电动机尺寸底座尺寸EH2LL4hHL1L2L3L5bb11340865315184425012006006107605006002400表2.4 250S65型水泵法兰尺寸表进口及吐出锥管法兰尺寸DN3D03D3n3-d31502402858-233.2 最大安装高度的计算相关的计算公式如下：式中修正后采用的允许吸上真空高度(m)；水泵厂给定的允许吸上真空高度(m)；安装地点的大气压（即），mH2O，海拔高度与大气压（）关系见表2.4；实际水温下的饱和蒸汽压力，mH2O，水温与饱和蒸汽压力（）的关系见表3.1。海拔高度与大气压（）关系表表3.1.1海拔m-600010020

19、0300400500600大气压（mH2O）11.310.310.210.110.09.89.79.6海拔m800900100015002000300040005000大气压（mH2O）9.49.39.28.68.47.36.35.5水温与饱和蒸汽压力（）表3.1.2水温05102030405060708090100饱和蒸汽压0.060.090.120.240.430.751.252.023.174.827.1410.33式中最大安装高度(m)；修正后采用的允许吸上真空高度(m)；吸水管从喇叭口到泵进水口的水头损失(m)。根据该水泵站的具体实际情况：该水泵站海拔为200米，；夏季最高水温为30

20、，所以最不利饱和蒸汽压为；计算得；即水泵厂给定的允许吸上真空高度：；取吸水口最不利直径250mm，计算得：取安装高度为-1.2m。图3.2 吸水管轴标高意图（因为偏心变径头关系吸水管轴心比水泵吸水口轴心低50mm）3.3 水泵的引水方式水泵引水有自灌式和抽吸式两种形式，真空吸水高度较低的大型水泵，自动化程度和供水安全性要求较高的泵房，水泵顶部标高可以在吸水井最低水位以下，以便自动灌水，随时启动水泵。表3.2.1 各种引水方式比较表引水方式适用条件特点（优缺点）有底阀水下底阀压力水管冲水1.小型水泵(水泵吸水管直径在300mm以下)2.压水管路内经常有水1.水头损失较大；2.底阀需经常清洗和修理

21、；尤其当用于取水泵时。易被杂草、石块等堵塞，使底阀关不严密影响灌水启动；3.底阀在水下检修麻烦；4.优点是引水装置简单高架水箱灌水1.小型水泵水泵吸水管直径在300mm以下)2.压水管路内经常因停泵而泄空无水时3.适用于吸水管较短所需注人水量不多水上底阀水上底阀小型水泵(水泵吸水管径在400mm以下)1.底阀安装于吸水管上端 90弯头处，拆装检修方便；2.水头损失较水下底阀小无底阀液（气）射流泵、水射器1.适用于小型水泵2.有足够压力的自来水或专用水泵提供压力水1.水头损失小；2.优点是结构简单，占地少，安装方便.工作可靠，维护简单；3.缺点是效率较低，并需供给大量压力水真空泵直接允水适用于启

22、动各种规模型号水泵。尤其适合于大、中型水泵及吸水管道较长时1.水头损失小；2.优点是真空泵的启动迅速，效率较高；3.缺点是要设置真空泵等设备和管路；使水泵启动、操作麻烦。自动控制（一步化操作)较复杂常吊真空充水目前用于中、小型水系启动较多，大型水泵使用较少，适用于虹吸进水系统1.水头损失小；2.优点是长期真空吊水，使水泵启动方便迅速便于一步化自动化操作；3.缺点是真空泵装置和真空管路复杂、真空泵自动启停频繁、初始运行抽气时间较长自吸泵（自吸式离心泵）适用于水泵频繁启动的场合1.吸水管路无底阀，水头损失小；2.启动方便，仅需灌一次水即可自行启动水泵；3.由于采用了球阀控制的回流切换机构，使之效率

23、已接近普通离心泵，但水泵价格较贵经过综合比较，又已知二泵站处的地质情况是：地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩，页岩不易开挖。不适合采用自灌式引水方式。对于吸水管直径在300mm以内的城市供水泵站，压水管路内经常有水，结合生产实习参观经验，采用压水管引水。此法设备简单，一般中小型水泵多被采用。水泵水管容积为：V=0.30.34（3.8+0.5+0.851.2+0.5）=0.41m，取充满时间为3min，引水管最低压力为67.52mH2O，流量为2.28L/s。取金属管道最大设计流速为10m/s，则经计算管径为：0.2mm，取最小管径15mm普通输水管，采用焊接方法接入止回阀后压水管道，并连

24、接水泵泵壳注水孔。3.4 泵站形式清水池的埋深、地质情况、供水要求的可靠程度，水泵的充水方法和水泵允许吸水高度等因素选择。清水池示意图 图3.4.03. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.4.1 泵站的类型此次设计的是级泵站（送水泵站），二级泵站吸水水位范围小，通常不超过3-4 米，因此泵站埋深较浅，一般可以建成地面式或半地下式。根据给定的清水池尺寸图，计算离心泵的安装高度为0.87m。泵的机组埋在地下一部分，然后最低水面为-5.00m，所以此二泵站修建成半地下式泵站。3.4.2 清水池的埋深清水池埋深为6m。其上覆土0.5m，消防水位-4.30m,满足清水池抗浮要求，避免池顶面直晒

25、，并符合保温要求。3.4.3 地质情况及相关施工方法（1）二泵站半地下式。根据地质情况：地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩。页岩承重能力较好，粘土开挖难度与成本不高。（2）采用柱墩式基础，墙壁用砖砌于地基梁上，根据泵站当地气候湿暖，外墙采用一砖。（3）为防潮，墙身用防水砂浆与基础隔开。（4）从抗震角度，泵防最好建成半地下式。（5） 在管道穿过墙壁处采用柔性穿墙套管可减少噪声的传播。（6）从抗震角度，泵防最好建成半地下式。（7）泵站内还应有水位指示器，当清水池中水位最高或最低时发出信号，采用与池水不接触式水位计，便于检修。（8）泵站内外应设置灭火设施或消火拴。4 水泵机组及吸压水管路布置4

26、.1 水泵机组布置4.1.1 水泵机组的布置原则水泵机组的排列是泵站内布置的重要内容，它决定泵房建筑面积的大小。机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组布置应保证运行安全，装卸、维修和管理方便，管道总长度最短、接头配件最小、水头损失最小，并应考虑泵站有扩建的余地。4.1.2 水泵机组的布置方式根据给水排水工程快速设计手册（第一册给水工程）152153页水泵机组各种布置方式的比较见表5.2.1。水泵机组各种布置方式的比较表5.2.1布置形式优缺点适用条件平行单排优点：悬臂式水泵的吸收管可以处于顺直状态；布置紧凑，泵房建筑面积小；电动机轴抽出方便；缺点：泵房跨度大；管道配件较多；水力条件较差用单轨起吊水泵和电动机较不方便单级单吸悬臂式离心泵，如IS，BJ，B，BA型泵和单级双吸离心泵，如Sh型泵均适用。 一般适用于小泵房。直线单行优点：泵房跨度小；进出水管顺直，水力条件好；可减少水头损失和电耗缺点：1 泵房较长；管道配件拆装不便侧向进水和侧向出水的水泵，如sh型，SA型单级双吸卧式离心泵中小水厂采用较广泛；水泵的台数不宜超过5-6台；吸水管阀门也可以放在泵房里横向双行优点：布置紧凑，泵房建筑面积较小； 管件配制简单，水力条件好缺点：泵房跨度大；水泵倒顺转布置，订货和检修麻烦；泵房内较挤，检修空间小；常需采用桥式起重机适