课程设计1.1111111111

1、第一章 设计任务1.1 设计要求1.1.1 设计题目：送水泵站（二级泵站）设计1.1.2 泵站设计水量：12.5万m3/d。1.1.3 设计任务 城市送水泵站技术设计的工艺部分。根据水量、水压变化情况选泵，工作泵和备用泵型号和台数。 泵房型式的选择 机组基础设计；平面尺寸及高度 计算水泵吸水管和压水管力直径：选用各种配件和阀件的型号、规格种及安 装尺寸（说明特点）。吸水井设计：尺寸和水位布置机组和管道 泵房中各标高的确定：室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵房建筑高度 等。 复核水泵及电机：计算吸水管及泵站内压水管损关、求出总扬程、校核所选 水泵，如不合适，则重选水泵及电机。重新确定泵站的各级

2、供水量。 进行消防和转输校核.计算和选择附属设备设备的选择和布置计量设备起重设备排水泵等确定泵站平面尺寸、初步规划泵站总平面泵房的长度和宽度，总平面布置包括：配电室、机器间、值班室、修理间等。1.1.4 图纸要求泵站平面及剖面图（机器间），应绘出主要设备、管路、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高，列出主要设备表和村料表（比例尺1：100）。1.2 二级泵站设计资料1.2.1 泵站设计水量为12.5万 m3/d1.2.2管网设计的部分成果：泵站最高时用水量每小时占全天用水量的（5.5 ）%， 最低用水量占全天用水量的（2.5）%。 城市的设计最不利点的地面标高（80）米，建筑层数（6 ）层，自由水

3、压 （30）米。管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为（45）米；消防流量为（2000 ）m3/h，消防官网水头损失扬程为（ 20）米。 清水池最高标高为（ 60 ）米；清水地最低水位标高（ 59 ）米。1.2.3.城市冰冻线为（1.5）米，最高温度为（ 30 ），最低温度为（ -25 ）1.2.4.最大冻土深度（0.6）米，地下水位（2.5）米。1.2.5.泵站所在地土壤良好，地下水位为（ 25 ）米。1.2.6.泵站为独立双电源。第二章计算说明书2.1水泵和电机的初步选择2.1.1 二级泵站的组成及特点2.1.1.1 二级泵站的组成(1)水泵机组 包括水泵和电动机，是泵站

4、中最重要的组成部分；(2)吸压管路 指水泵的吸水(进水)管路和压水(出水)管路，水泵通过吸水管从吸水井(池)中吸水，经水泵加压后通过压水管路送至用户；(3)引水设备 指真空引水设备(如真空泵、引水罐等)和灌水设备。当水泵工作为吸入式启动时，需引水设备；(4)起重设备 指泵站内设备及管道安装，检修用的吊车、电动葫芦等设备；(5)排水设备 指排水泵、排水沟、集水坑等，用以排除泵站地面污水；(6)计量设备 指流量计、压力计、真空泵、温度计等；(7)采暖及通风设备 指采暖用的散热器、电热器、火炉及通风机等设备；(8)电气设备 指变、配电设备；(9)防水锤设备 指水锤消除器等；(10)其他设备 包括照明

5、、通信、安全与防水设施等。在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外，还设有高低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。2.1.1.2 二级泵站的特点：二级泵站通常设在净水厂内，经水厂净化后的水进入清水池储存，清水池中水经管道自流入吸水井，水泵从吸水井吸水，经加压后送入城市输配水管网。其工艺流程如：清水池吸水井送水泵站输配水管网用户。基本特点：泵站埋深较浅，通常建成地面式或半地面式，为了适应用户水量、水质的变化，需要设置多台水泵机组，因而，泵房面积较大，泵房一般为矩形形状，砖混结构。2.1.2 泵站设计参数的确定设计流量的确定2.1.2.1设计工况点的确定 Qmax采用城市最高日最高时用

6、水量，Qmax=1150000.055/3.6=1756.94(Ls) HP=(Z0Zp十Hsev十h管网十h输水十h站内)1.05（m）式中：HP 泵站按Qmax供水时的扬程；Z0 管网最不利点的地形标高；80m。 Zp 泵站吸水池最低水面标高；59m。 Hsev 管网最不利点的自由水头；6层=28m。 h管网 最高日最高时供水量时管网水头损失：28m。h输水 最高日最高时供水量时输水管水头损失：有时输水管很短，这部分损失常包括在h管网内； h站内 泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为22.5m；取2.5m。 1.05 安全系数。 HP=(Z0Zp十Hsev十h管网十h输水十h站内)1.

7、05=（80-59+28+28+0+2.5）1.05 =83.475（m）2.1.2.2校核工况点的确定 Q=Qmax+Q消 =1756.94+1388.89=3145.83 (L/s) HP=(Z0Zp十10十h管网十h输水十h站内)1.05（m）式中：Q消 城市消防用水量； Q 消防时泵站总供水量； h管网 消防时管网的水头损失；20m。 h输水 消防时输水管水头损失； 10 消防时的自由水头；10m。 HP 消防时泵站的扬程。HP=(Z0Zp十10十h管网十h输水十h站内)1.05=（75-59+10+20+0+2.5）1.05=51.175（m）2.1.3选择水泵2.1.3.1水泵选择

8、的基本原则 水泵的选择包括确定水泵的型号和台数。所选定的泵站中工作泵的最大供水量和扬程满足Qmax和Hp。水泵选择的基本原则选泵要点：（1）大小兼顾，调配灵活 在用水量和所需的水压变化较大的情况下，选用性能不同的泵的台数越多，越能适应用水量变化的要求，浪费的能量越少。（2）型号齐全，互为备用希望能选择同型号的泵并联工作，这样无论是电机、电器设备的配套与贮备管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。（3）合理地用尽各泵的高效段调速泵是给水工程中常用的一种离心泵。它们的经济工作范围（即高效段），一般在0.5QpQp之间（Qp为泵铭牌上的额定流量值）。（4）近远相结合的观点在选泵过程应给予相当的重视。

9、特别是在经济发展活跃的地区和年代，以及扩建比较困难的取水泵站中，可考虑近期用小泵大基础的办法，近期发展采用换大泵轮以增大水量，远期采用换大泵的措施。（5）大中型泵站需作选泵方案比较。考虑因素（1）泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部布置等有影响，因而对泵站造价很有关系。（2）应保证泵的正常吸水条件。在保证不发生气蚀的前提下，应充分利用泵的允许吸上真空高度，以减少泵站的埋深，降低工程造价（3）应选用效率较高的泵，如尽量选用大泵，因为一般而言大泵比小泵的效率高。（4）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，以满足在事故情况下的用水要求：在不允许减少供水量的情况下（例如冶金

10、工厂的高炉与平炉车间的供水），应有两套备用机组。允许短时间内减少供水量情况下，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，它的型号和最常运行的工作泵相同。2.1.3.1画设计参考线查给水排水设计手册S型单级双吸离心泵的性能表可知：16SA-9 ,28SA-10单独或并联工作可满足供水要求。曲线图如下： 方案二并联曲线图2.1.3.1.选泵方案比较该泵站采用表的方法列出各方案每台泵或泵的组合在哪种用水量变化范围内使用，能量浪

11、费情况及效率。在选泵时，根据用水量变化曲线，注意出现用水机率高的范围。使选定方案在该用水范围内有较高的运行效率。方案比较如下表所示：方案编号用水变化范围运行泵及其台数泵效率方案一两台20SH-6一台28SA-10480一台20SH-682%600960两台20SH-662%-75%9601400一台28SA-1085%-93%14001760一台20SH-6一台28SA-1086%92%73%-67%方案二两台16SA-9一台28SA-10500一台16SA-985%6501000两台16SA-980%-85%10001400一台28SA-1083%-87%1400-1800一台28SA-10

12、两台16SA-983%82%92%-90% 从上表中可以看出，第二种方案能量利用略好于第一种方案，特别是在出现机率较大的阶段，能量浪费较少，泵的效率优于第一种方案，故选用方案二。按照发生火灾时的供水情况，校核泵站是否能满足消防要求。把泵站中备用泵与最大供水时所用的工作泵并联起来，画出并联曲线，该方案中消防时所需工况点(Q，HP)位于该并联曲线之下则校核合格，说明泵站的备用泵开动后总流量和扬程都超过消防时所需流量和扬程的要求，因此，再选用16SA-9， 28SA-10各一台作为备用泵。2.1.3.1.动力设备的选用 动力设备采用电动机，水泵选定后，根据水泵样本载明的电动机来选择。选择电机时一般考

13、虑四个因素：水泵的轴功率N轴，水泵的转数n，周围的环境和电源电压。 所选水泵配备的电动机的功率、转数、电压及型号，可列成下表说明。水泵型号轴功率转数重量电动机型号功率电压重量16SA-9473kw1450r/min1910kgJRQ1410-4630kw6000kv3600kg28SA-101252kw960r/min5800kgY1600-8/1430500kw6000kv6200kg2.2 水泵机组的基础设计2.2.1基础设计在确定水泵型号和台数及配套的电动机之后，机组（水泵与电机）尺寸大小随之而定,尺寸大小如图所示：则28SA-10基础长度L=地脚螺栓间距+（400500）=3.858+

14、0.5=4.358基础宽度B0=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400500）=1.99+0.5=2.49基础高度H=地脚螺栓长度+（0.150.2）=24d+（0.150.2）=2428+178=850mm按基础重量校核基础高度H，= 3（5800+9600）/24004.42.5=1.6m经比较取基础高度为850mm16SA-9基础长度L=地脚螺栓间距+（400500）=2.878+0.5=3.378基础宽度B0=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400500）=1.12+0.5=1.62基础高度H=地脚螺栓长度+（0.150.2）=24d+（0.150.2）=2416+178=562mm按基础重量

15、校核基础高度H，= 3（1910+3600）/24003.41.6=1.26m经比较取基础高度为1.26m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2400 kg/m3)。2.2.2水泵机组的基础布置：横向排列(泵轴线呈一直线布置)横向排列这种布置形式适用于侧向进水、侧向出水的S型双吸式水泵，进出水管顺直，水力条件好，这种布置形式虽然泵房长度大些但跨度小.如图所示：根据比较机组采用横向排列。横向排列的各部尺寸应符合下列要求：(1) 泵房大门口要求通畅，一般用管外壁和墙壁的净距A表示。A=最大设备宽度+1m，A=2.306+1=

16、3.306，取4m。（2） 关于管之间的净距B大于0.7m，保证工作人员能较为方便地通过。（3） 管外壁与配电设备保持安全操作距离C1.2米，取3m（4） 泵外形突出部分与墙壁的净距D1m，取3m（5） 电机外形凸出部分与墙壁的净距E3m，取3m 泵房总长度为42m，总宽度为12m。经检验，设计满足室外给水设计规范GB500132006。2.3水泵吸水管路和压水管路设计 2.31布置图式吸水管从专设的吸水池吸水，吸水管上不设闸阀，吸水管进口应设喇叭口。压水管彼此连通，经连通管后的总压水管的根数等于管网输水管数为两根。在每台水泵的压水管上有逆止阀和闸阀，此外，在连通管上设闸阀。吸水管布置图示和压

17、水管布置图示见设计图。2.32管径计算吸水管管径根据泵的最大抽水量及设计流速决定。可按下述数据决定： d250mm v采用1.01.2m/s； d=2501000mm v采用1.21.6m/s； d1000mm v采用1.52.0m/s。 压水管管径按通过的最大流量及设计流速决定，设计流速可按下述数据决定： d250mm v采用l .52. 0m/s；d=2501000mm v采用2.02.5m/s； d1000mm v采用2.03.0m/s。 一台16SA-9型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=450L/s。 吸水管管径:当Q=450L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=700mm，流速v=

18、1.17m/s，单位管段的水头损失1000i=2.34压水管路：对压水管路的基本要求是耐高压、不漏水、供水安全、安装及检修方便。(1) 压水管路常采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要经常检修处采用法兰接口。(2) 为了避免管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适当位置上设补偿接头或可挠性接头。(3) 离心泵必须要关闸启动。(4) 当不允许水倒流时，需设止回阀。压水管管径：当Q=450L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=500mm，流速v=2.29m/s，阻力系数1000i=13.8。每台16SA-9水泵都单独设有吸水管，并设有闸阀，型号为 Z941T-10 DN700m

19、m L=660 压水管设有止回阀，型号为 HH44(X)-10， DN500mm 闸阀，型号为Z941T-10 DN700mm L=540mm 一台28SA-10型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=450L/s。吸水管管径:当Q=1300L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=1000mm，流速v=1.67m/s，单位管段的水头损失1000i=2.93压水管管径：当Q=1300L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=500mm，流速v=2.04m/s，阻力系数1000i=5.13。每台水泵都单独设有吸水管，并设有闸阀，型号为 Z941T-10 DN1000mm L=840压水管设有止回阀，型号为

20、HH44(X)-10， DN900mm，闸阀，型号为Z941T-10,L=780，DN900mm并联后的管径根据设计流量计算管径：当Q=1760L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=1000mm，流速v=2.27m/s，阻力系数1000i=5.5。根据以上标准标准根据泵的最大流量16SA查设计手册1可得吸、压水管径及喇叭口直径见下表：吸水管压水管喇叭口16SA-9700mm500mm1000mm28SA-101000mm900mm1400mm总压水管管径在站外按输水管管径决定。2.33、管道敷设：设立在管沟中，沟底应有1坡度坡向集水坑。2.34管道敷设地点该泵站埋深不大，站内管道直径均大于50

21、0mm，设在专门的地下室中，这时闸阀应在机器间内操作，地下室高度为4米，地下室顶盖可以揭开以便把管件运入或拆出。2.4 吸水井的设计喇叭口垂直布置：喇叭口淹没深度 取h=0.7水泵吸水管进口喇叭口大头直径D（1.3d=1.41000=1400取1400mm喇叭口距吸水井井壁距离=(0.751.0)D=0.751400=1050mm取1500mm喇叭口之间距离=（1.52.0）D=1.51400=2100根据泵安装方式确定取3.5m喇叭口距吸水井井底距离(0.60.8)D=(0.60.8)1400=8401120,取1100mm所以，吸水井的长度=nD+(n-1)(1.5-2.0)D+2（0.7

22、5-1.0）D=51400+421400+21400=3500mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为36m。吸水井的宽度=（0.75-1.0）D+4D =51400=5250mm取7000mm吸水井有效高度吸水井最高水位标高吸水井最低水位标高+吸水喇叭口最小淹没深度+吸水喇叭口距井底距离60-59+1.1+1.4=3.5m吸水井有效容积应不小于最大一台泵5min的抽水量。抽水量：1300300=390000L 有效容积：363.87=957600L.满足要求。该泵站将离心泵的吸水井设在泵房前，水泵吸水管伸入井内吸水。最多台水泵吸水管共用一井将吸水井分成格，中间隔墙上设置连通管连通，以便

23、分隔清洗使用。吸水井的平面布置及各部位的尺寸如图所示。2.5、水泵安装高度的计算2.5.1、水泵安装高度的计算根据选定的水泵在给谁排水设计手册第11册水泵性能曲线上找出最大允许吸上真空高度HS，由下式计算该泵的安装高度Hss。 式中，hs 吸水管中水头损失； 为安装真空表处的流速头； HS= HS-(10.33-ha)-(hva-0.24),查表得的当水温为30C时，hva=0.43HS= HS-(10.33-ha)-(hva-0.24)=1.01-（0.43-0.24）=0.82mhs=0.297mv2/2g=0.1mHss=0.82-0.297-0.1=0.423m 由于安装高度过低，采用

24、自灌式。泵的安装高度为58.6m，清水池距离泵站为200m距离太大时吸水管长度过长，因此该泵站在距离泵站1m的地方设置吸水井，清水池和吸水井用管道连接，水靠重力由清水池流入吸水井。综合最低水位、最高水位、土方开挖量及各部分尺寸要求，确定泵的安装高度为58.6米2.5.2、泵站平面，高程布置及尺寸的确定在机组及管道布置决定之后，可以决定泵站尺寸。该二级泵站为半地下式，平面形状采用矩形。房屋面积大小根据机组及管道布置所必须的间距确定，站内除机组管道外设置仪表台，配电盘和开关箱以及其它辅助设备、机组设备、管道。泵站总平面尺寸包括变压器室、配电室、机器间值班室等单元。泵站高度应满足设备起吊要求，其高度

25、通过计算确定。具体规定：（1）当一台水泵机组吊起时应能在已安装好的机组上方自由通过且距机组顶应不小于0.5米；（2）起重机最高点与屋面大梁底部距离不应小于0.3m；（3）地下式泵房尚需满足吊运时吊起物底部与地面层地坪间的净距不小于0.3m；（4）水泵层净高不宜小于4.0m.该给水二级泵站中附有一个小的储藏室见设计图，用以存放润滑油，小的零配件及修理工具等。泵站中门窗、过道、管道间距离等详见泵站平面布置图。泵站所在地地面标高为61m，最高水位为60m，最低水位为59m。由于泵的吸水能力只有1m，故泵采用自灌式布置。泵站各部分标高详见设计图剖面图2.6复核水泵和电机2.6.1普通校核根据已经确定的

26、机组布置和管路情况重新计算泵房内的管路水头损失，复核所需扬程，然后校核水泵机组： 止回阀：DN=900，=0.26 DN=500，=0.41 闸阀：DN=700，=0.06 DN=1000，=0.05 DN=500，=0.06 DN=900，=0.05 吸水管总水头损失hs=2052.340.001+(1.021+0.211+0.06) 1.17219.6=0.47+0.09=0.56 有三台相同泵0.56 3=1.68hs=2052.930.001+(1.081+0.271+0.05) 1.67219.6=0.6+0.2=0.8 有两台相同泵0.8 2=1.6压水管总水头损失 =2(0.21

27、1+0.261+0.051+0) 2.04219.6=0.23m =3(0.061+0.411+1.081+0.37) 2.29219.6=1.5m 泵房内管路水头损失H=+hs=1.68+1.6+0.23+1.5=5.01m所以，水泵泵扬程为HP=(Z0Zp十Hsev十h管网十h输水十h站内)1.05=(80-59+28+12+5.01) 1.05=86.11m与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。2.6.1消防校核消防时，泵站的供水量Q=Qmax+Q消 =1756.94+1388.89=3145.83 (L/s)消防时，泵站的扬程HP=(Z0Zp十10十h管网十h输水十h站内)1.05=（75-59+10+20+0+2.5）1.05=51.175（m）与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。2.7 设备的选择2.7.1引水设备该二级泵站采用自灌式，故不用真空泵起动。2.7.2计量设备在吸水管上设真空表，型号为Z60Z，测量范围为0760mmHg，在压水管上设压力表，型号为Y60Z，测量范围为0.01.0MPa，在压水管上设超声波流量计流量计，选取SP-1型，量程为0-15m/s，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。2.7.3起重设备根据泵房设备重量选取LH