某厂新建水源工程的取水泵站设计课程设计说明

1、某厂新建水源工程的取水泵站 设计课程设计说明院（系）名称: 专业名称： 姓名： 指导教师：2014年月摘要摘要第一章概述5一、工程概要5二设计任务6第二章泵站设计计算7设计流量的确定与设计扬程估计71、设计流量计算72、设计扬程H7二、初选泵和电机71、选泵原则82、选泵方案9三、吸压水管路计算131、吸水管132、压水管143、输水干管4、管路附件1418四. 吸压水管路最不利管线损失计算五. 工况点校核1、设计工况校核172、事故工况校核203、消防工况校核21第三章泵房设计24泵房选址24二、水泵安装高程24三、机泵基础尺寸25四、泵房内部布置261、泵机组的布置原则274、泵机组布置2

2、7五、水泵间布置291、水泵安装高度以及泵房内标高的确定292、泵房内平面布置31六、泵房形式及构造311、泵房形式322、屋面形式以及构造323、侧墙、底板构造334、基础构造335、楼梯与栏杆336、门窗347、屋面结构34七、附属设备的选择341、起重设备342、通风设备343、引水设备344、排水设备345、计量设备34参考文献：35第一章概述一、工程概要某厂新建水源工程，近期设计水量25万吨/天，要求远期发展40万吨/天，采用固定式 取水泵房，用两条宜径为1. 4米的自流管从江中取水，水源洪水位标高为37. 00米（频率1%）, 设计水位25. 00米（频率95%）枯水位标高为23.

3、 53米（频率97%）,净化场反应池前配水井 的水面标高为57. 83米，自流取水管全长200米，泵站到净化场输水干管全长1150米，泵站 枢纽布置图见水泵及水泵站课本图4-810利用下述资料进行取水泵站工艺设计。建厂地区地形较开阔，附近有10千伏电网通过，并靠近公路，交通运输方便。当地石 料较丰富，木材缺乏。站址附近，地形比较简单，垂直与泵站轴线80米范围内，变化很小，可用泵站纵断面 图代替站址地形图，表仁泵站纵断面各地形点高程表：桩号高程咪）备注0+00023.50引水自流管末端0+19027.10坡地与田地交点0+23727.20下田块末端0+23732.70上田块始端0+32032.7

4、5上田块末、坡地起点0+37843.50坡地末、台地起点0+38543.80台地末、坡地起点0+41349.30坡地末、坡地起点0+42049.50坡地末山包顶0+43050.20山包顶站址附近多为黄粘土，湿容重厂湿=1900*0，内摩擦角0 = 25,凝聚力 = 10000 kg/m2 （水下凝聚力为0）。回填土的内摩擦角0 = 20；凝聚力为,地基允许承载力R = 20000匕/亦二、设计任务根据所给的设计资料，进行取水泵站的设计。设计内容包括：泵机组类型与数目的确定、 机组布置、吸压水管管径管长的确定以及管路的布置、相关阀门附件的确定、相关辅助设 备的选型、泵房的选址以及相关尺寸的确定、

5、泵房的布置等。设计成果应该包括以下几个部分：1、设计说明书两份：要求1000012000字。2、图纸两张（1号图纸）：取水泵站平、剖图各一套，图纸内容包括合建式泵房、集水池、 水泵机组、出水管道、辅助设备、设备材料一览表等，图上要表示原地面高程线及开挖 线、泵站各建筑物的尺寸、髙程与桩号。第二章泵站设计计算一、设计流量的确定和设计扬程估计1、设计流量计算为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下, 我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：式中 Qr级泵站中水泵所供给的流量(m3 / h):Qd一一 水对象最高日用水量(m3 / d)； a

6、为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数；T一一为一级泵站在一昼夜内工作小时数。考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取自身用水系数为a =1. 02,为减小取水构筑物、输水管渠和净水构筑物的尺寸，要求一级泵站中的泵昼夜均匀工作，故一级泵站的设 计流量一般按照最高日平均时设计，则:一级泵站近期设计流量为:aQd 1.02X25000024 X 3600=2.95(nt3/s)一级泵站远期设计流量为:1.02X40000024X 3600= 4.72(m3/)2、设计扬程H：(1) 泵所需静扬程Hst静扬程即为净化厂配水井水面高程与集水井水面高程差。从取水口到集水井的自流管内的 水损约为lm

7、,泵房吸水间水位标高：枯水水位：H=23. 53-1. 00=22. 53 (m)设计水位：H=25. 00-1. 00=24. 00 (m)洪水水位：H=37. 00-1. 00=36. 00 (m)所求静扬程为Hst：洪水位时：Hst=57. 83-36=21. 83 (m)设计水位时：Hst=57. 83-24=33. 83 (m)枯水位时：Hst=57. 83-22. 53=35. 3 (m)(2) 管路水损EH 输水管内损失(按静扬程10%取)洪水位时：hl=0.10*21. 83=3. 27 (m)设计水位时：h2=0. 10*33. 83=3. 38 (m)枯水水位时：h3=0.

8、10*35. 3=3. 53 (m) 泵站内损失取2m 安全水头取2m(3) 设计扬程：洪水位时：H=Hst+EH=21. 83+3. 27+2+2=29.1 (m)设计水位时：H=Hst+EH=33. 83+3. 38+2+2=41. 21 (m)枯水位时：H=Hst+EH=35. 3+3. 53+2+2=42. 83 (m)二、初选泵和电机1、选泵原则该取水泵站的选泵主要依据以下原则：(1) 在满足用户的流量、扬程需求的条件下确保单泵的高效运行。(2) 选取效率较高的泵。(3) 泵型号尽量保持整齐，互为备用。(4) 充分考虑远期用水流量的影响。(5) 考虑必要的备用机组。(6) 进行消防工

9、况和事故工况以及枯水位的校核。(7) 尽量选用当地成批生产的泵。2、选泵方案(1) 査给排水设计手册第三册可知该取水泵站属于V级小型泵站(装机流量在 210m3/s)，泵站内部配备采用多台泵并联布置，统一供水。在选定泵的台数后可以根据泵 站的设计总流量计算出单泵的设计流量，再结合泵的设计扬程查给排水设计手册第一 册内由于泵型号参数的内容，即可选出流量扬程满足要求又能高效工作的泵及其组合。所 选的泵均定位为调速泵，可适应流量和扬程的变化。(2) 考虑到用水量的变化，确定用水量变化范围，用最高日最高时用水量代替最大用 水量，平均日平均时用水量代替最低用水量，则：取时变化系数为Kh=l. 3,日变化

10、系数为 Kd=l. 3,则：近期最高日最高时用水量为：Qh=2. 95*1. 3=3. 835 (m3A)近期平均日平均时用水量为：Qa晋 =2.27 (tn3A).3r远期最高日最高时用水量为：Qh=4. 72*1. 3=6.136 (m3/)远期平均日平均时用水量为：Qa罟 =3.63 (m3/5)1.3f(3) 选泵方案比较设计流量及扬程：在泵综合曲线上做出点“，当Q=301/s时，泵站内水头损失甚小，此 时输水管和配水管网中水头损失也很小，假定水损之和为2m,则H=Hst+2m=31. 83+2=33. 83m, 在综合曲线上做出b点。与两点之间所连直线相交的泵型流量和扬程满足条件时可

11、以考虑。 根据选泵要点以及所需流量和扬程大小初定以下三种方案。表2：近期枯水位时设计扬程(m)45.80单泵设计流3541.67设计水位时44.33量 W/h)3541.67洪水位时32.333541.67远期枯水位时设计扬程（m）43.51单泵设计流量 3/h）4250.00设计水位时42.044250.00洪水位时30.044250.00方案一：三台相同型号的泵，三用一备，远期增加一台水泵。表3：泵型号Sp （摩阻系数）流量Q扬程H (m)转速n (r/min)m3/h1/s800S-47A5. 5235009704573050701410406000167036功率N (KW)效率n (

12、%)必需汽蚀余量（m）重量Kg轴功率Pa电机功率529.3710816.57300620.389683.786根据最小二乘法计算出来的泵的特性曲线方程为：hp=50. 29-5. 52ql. 852方案二：三用一备，远期增加一台泵泵型号Sp （摩阻系数）800S-761. 38流量Qm3/h3000440055001/s83012201530扬程H 80WOO 4000Q(m加 60001000方案比较:表6：方案编号用水变化范围 (1/s)运行台 数r所需扬 程扬程利 用率泵效率第一方案选用 800S-47A并联，近 期三用一备，远期 再增加一台2270两台43.3136. 4784. 20

13、%84%2950三台44. 9337. 5783. 60%85%3835三台41.5939. 0093. 80%83%第二方案选用 800S-76并联，三 用一备，远期再增 加一台2270两台50. 0436. 4772. 90%83%2950两台44.2137. 5785%83%3835三台47. 7739. 0081. 60%84%第三方案选用 600S-47并联，四 用一备，远期再增 加一台泵2270三台50. 3136. 4772. 50%83%2950三台43. 6437. 5786.10%73%3835四台44.4739. 0087. 80%79%从以上比较可以看出，在流量、扬程供

14、给方面，方案一所选的泵更能有效合理地在髙 效段运行，有利于节约能源，同时有利于泵自身的安全运行；而方案二所选的泵则有富余 的供给能力，可以应付突发状况要求的流量、扬程的增大。方案三四台小泵调节能力强， 可适应更多的流量变化，但扬程利用率不髙。在基础布置上，方案一、二比方案三少选一 台泵，更有利于泵机组的布置，同时还可以减少泵房的体积，减少挖方，降低工程造价。 在泵自身的性能参数方面，方案一所选的泵的效率更高，同时所有泵同时运行的电机功率 之和小于方案二和方案三，所以方案一更加省电节能。综上，从长远发展的角度上，方案一泵机组的配套选取优于方案二和方案三。三、吸压水管路计算吸压水管路的布置要求：1

15、、吸水管路不设联络管；2、压水管路应设置联络管，并要求压 水管路可使任何一台水泵及闸阀停用检修而不影响其他水泵工作且每台泵可输水至任何一条输水管；3、压水管上闸阀的设置，考虑供水安全性和节水效果。1、吸水管(1)管径以及流速设计相关流速的规定如下：DW250mm v =L 0T 2m/sD250mm v =1. 2-1. 6m/s吸水管中水流速度应在121. 5m/s范围内，设计流速v取1. 5m/so已知近期单泵的设计流量取高效段的中间流量值，为1. 41m3A，由设计流量及设计流速计算管径得：4 X n4x1 4TX1OOQ=综上，设计吸水管管径取UOOmmo4 X 1.41故近期吸水管内

16、实际流速为VI = X Qd = .= 1.48mA3.14XP23.14 XI. I2(2)喇叭口布置 选用的水泵为800S47A,吸水管直径d=l 100mm,为1. Im最小淹没水深H： H=0. 5m吸水管喇叭口扩大直径D： D= (1.051.1) d,取L 08d=l. 19m最小悬空高度h： h=(广1.5) D,取1. 1D=1. 3m2、压水管（1）管径设计相关流速的规定如下：DW250mm v =L 52m/sD250mm v =22. 5m/s034X Q13.14X V图1喇叭口示意图型矗肅菊闻 型丽器闻一 一X1000 =4X1.413.14X2.0X 1000 =

17、898mm综上，故设计压水管管径取900mmo 故近期压水管内实际流速为4X Q1 4 X 1.41VI = = = 2.22 m/s3.14XP23.14X0.923. 输水干管输水干管采用两根输水管，按照远期流量设计，取流速为L9m/s：D3 _3.14X V4 X Z.36X 1000 = 1258m.nt3.14X 1.9故输水干管管径取1400mm。3、管路附件表7：管路序号管道部件数目尺寸吸水管1吸水管进口1DNU000. 752伸缩节1DNU000.213手动闸板闸阀1DNU000.154偏心渐缩管1DN1100*DN8000.2压水管5等心渐扩管1DN600*DN9000. 3

18、36逆止阀1DN9001.77伸缩节1DN9000.218液控蝶阀1DN9000.159钢制90弯头1DN9001.07出水干管10等心渐扩管1DN900*DN14000. 4711钢制正=通1DN14001.512钢制正三通1DN14001.513钢制正=通1DN14001.514钢制正二通1DN14001.515钢制正二通1DN14001.5输水干管 俩根）16钢制90弯头2DN14001.1117联络阀（闸阀）2DN14001.517蝶阀2DN14000.2四、吸压水管路最不利管线损失计算取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图:图2最不利管线图表8：最不利管路损失计

19、算管路序号管道部件数目尺寸吸水管1吸水管进口1DN11000. 752伸缩节1DN11000.213手动闸板闸阀1DN11000.154偏心渐缩管1DN1100*DN8000.2压水管5等心渐扩管1DN600*DN9000. 336逆止阀1DN9001.77伸缩节1DN9000.218液控蝶阀1DN9000.159钢制90弯头1DN9001.07出水干管10等心渐扩管1DN900*DN14000. 4711钢制正=通1DN14001.512钢制正=通1DN14001.513钢制正二通1DN14001.514钢制正二通1DN14001.515钢制正三通1DN14001.5输水干管16钢制90弯头

20、1DN14001.1117蝶阀1DN14000.2因吸水管路的水损太小，忽略不计。K压水管路中水头损失EhdEhd=Lhfd+Ehld 沿程水头损失忽略不计即Ehfd=O. 00m 局部水头损失：令并联后总的流量为Q,为设计流量：S h.d = &Q侶2耳= X 0.0835 等心渐扩管DN600X900局部阻力系数，5 =0. 33； 6 DN900逆止阀局部阻力系数，6 =1.7； 7 DN900伸缩节局部阻力系数，7 =0.21； 芒8 DN900液控蝶阀局部阻力系数，*8=0.15； M DN900钢制90弯头局部阻力系数，9 =1. 07；g 10 等心渐扩管DN900X1400局部

21、阻力系数， 10 =0. 47； 广纟15一 DN1400钢制正三通局部阻力系数， =1.5；纟16 DN1400蝶阀局部阻力系数，$ 16 =0. 2。则:V, _r(fS + ?6+f7+f8+f9)1 (fio) 1 , (11)1/ fl； j = ；X I X I X 厶 ld L0.9491.4491.444+ d旦囂_电空X。.圈Q*2压水管并联点后至输水干管闸阀水头损失Ehb=Ehfb+Ehlb沿程水损:10.67严睑 x E10.67 X 2. 951852c l.S52D4.87=10012今參曲 X 1150 = 3-9(m)局部水头损失=?x.836DN1400钢制90

22、弯头局部阻力系数，13 =1.11；-17一一 DN1400蝶阀局部阻力系数，17 =0.2o表9：沿程水损部位管段管长管径（mm）管材造率h 并联点 前压水管5900铸铁管1000并联点后输水干管11501400钢筋混凝土1003.49表10：段 管径7I 管沿 S沿 h管 水 压5009管 铁 铸00 IX19 O241X干 水 输管500041X钢土00IX03 O1A2 O从泵吸水口到输水干管上切换闸阀全部水头损失为Eh=Lhs+Ehd+Ehb=l. 42+3. 49+0. 21=5.12m五、工况点校核1设计工况校核（按近期校核）根据管道布置方案，计算并联管路并联运行，单泵工况点；单

23、泵运行工况点近期工况时，三用一备，只有一条输水管，按照选取一条最不利管道计算水损，同上 述计算过程，则:设计流量时，总流*0=2. 95机彳/壬采用三用一备:5.125.12S = o 69q 佃丸 2.951852洪水位 设计水位枯水位管道特性曲线为：H = Hst+SQ1B5ZH = 19.83+ 0.69Q1852H = 31.83 4- 0.69(?1852H = 33.33 + 0-69 26m3/5-,采用两用一备;洪水位 设计水位枯水位管道特性曲线为：H = Hst+SQ8SZH = 19.83 + 0.69?1852H = 31.83 + 0.69Q1852H = 33.33

24、+ 0.69事故工况校核（按远期校核）事故工况校核要求泵站在一条输水干管的爆管，仅用一条输水干管输水的条件下，在 满足输水量为设计流量的75%,扬程达到设计扬程的同时，每台单泵扔然能够保持高效运 行。由于近期仅采用一条输水干管供水，所以放供水的输水干管破损时，可以采用另一条 备用的输水干管供水。所以该情况对泵站近期的供水影响不大，可以忽略不计，可以不进 行事故工况的校核计算，默认为近期泵站运行可以满足事故工况。此时按照远期校核，开启两根输水管，其中一根输水管故障，另一根输水管的流量为设计流量的75%,即Q、=Q*0 75=4. 72*0. 75=3. 54m3/s洪水位 设计水位枯水位此时仍选

25、一条最不利干管计算水损，计算结果与上述相同,5.125.121.8S22.95 侮 2069管道特性曲线为:fH = 19.83 + 0.69?1852H = 31.83 + 0.69Q1852H = 33.33 + 0.69oderLi泵型号泵外形尺寸（mm）LL1L2L3L4BB1B2B3B3，B3B41800S-47A2500一12001000220087512001000泵外形尺寸（mm）HHlH2H3H44-0 d20741200107207204042进水法三尺寸出水法三尺寸DglDIDolbln- dlDg2D2Do2b2n-ed280010159504224 336007807

26、254020030电机尺寸:泵型号C电动机电机尺寸电机型 号功率(kW)电压（V）L1HhBAn-dl800S-47A6Y500-871060002220500190012509004042ELL2吐出锥管法兰尺寸Dg2D2Do2b2n-Cd28004730159380010159504224033 泵房内底地面标高二集水井地面标高二20. 15m, 水泵进水口中心标高二泵房内地面标高+最小悬空高度+喇叭口直径-1/2进水管直径=20.15+1. 3+1.19-0. 5*1.1=22.09m 水泵轴标高二水泵进口中心线标高+H3=22. 09+0. 72m=22. 81m 电机轴标高二水泵轴标

27、高=22. 81m 水泵底标高：22. 81-H1=22. 08-1. 2=21. 61m 水泵基础底标高：21. 61-1. 42=20.19m 为了将水泵与泵房底板连在一起，水泵基础增加0.04m,则水泵基础实际深度为:21. 61-20.15=1. 46m泵房基础实际深度为146+2=3. 46m 水泵压水管轴线标高二偏心渐缩管轴心标高=22. 09+0. 15=22. 24m 地下部分筒体高度操作平台高度：洪水位标高：37. 00m,考虑2.0m浪高，1. 0m安全超高操作平台标高H3： H3=37+2+l=40. 0m泵房筒体高度二操作平台标高一泵房内底标高=（洪水位标高+2m浪高+

28、lm安全超高）一泵房内底标髙=(37.00+2+1) -20.18=19. 82m2. 泵房内平面的布置设计好泵机组和吸压水管路的平面布置后，根据泵房内部设计的相关规定，充分利用 泵房内部空间，同时又满足机组运行与维护管理的要求。泵房筒体的最大外径为30. 42m, 外墙厚度为08m。布置操作平台上的配电室，值班室，控制室，检修平台布置如下:图6泵房配电间平面图泵井的详细布置见CAD详图。六、泵房型式及构造1、泵房型式根据本地区情况，采用普通干室型泵房。泵房的平面形状、吸水池与机器间的组合情况 划分，泵房采用圆形合建式竖井泵房。采用此种泵房型式的原因有下：1）由泵站的近远期设计流量可知该取水泵

29、站属于IV级小型泵站（装机流量在 210m7s）,比较适合采用圆形。圆形结构受力条件好，便于采用沉井法施工，可降低工程 造价，泵启动方便，易于根据吸水池水位实现自动操作。2）地下室竖井泵房人防条件好，结构牢固，抗震条件好。夏季不受阳光照射，室内温 度较低。同时站址附近多为黄粘土，易于挖方，施工条件好。3）吸水池与机器间合建，方便人工的操作管理。电气设备位于上层，不易受潮。同时, 泵均采用卧式离心泵，自灌工作不需认为启动，因此方便运行管理。2、屋面形式及构造当地木材缺乏，故采用钢筋混凝土预制槽形板平屋顶，预制钢筋混凝土釆用T形梁，构 造如图2所示。3、侧墙、底板构造干室型泵房的侧墙、底板均位于水

30、下，从防渗要求考虑，在侧墙外围及底板下采用三油 二毡防水层，并在侧墙外围做半砖墙作为防水层的保护层，以防三油二毡老化，在底板下 用素混凝土垫底层，厚10厘米，以利于施工并保证底板的结构强度。4、基础构造机组为混凝土基础与泵房连接成整体结构，当检修间或配电间没有地下结构时，为了避 免检修间或配电间与钢筋混凝土干室之间有不均匀沉陷，可将检修间或配电间的基础适当 加深，不能做在填方上，基础构造见参考资料。下图为示意图（图7）：5、楼梯与栏杆楼梯间设计应符合现行国家标准建筑设计防火规范（GBJ16）和高层民用建筑设 计防火规范（GB50045）的有关规定。相关规定如下：a）楼梯梯段净宽不应小于0.9m

31、 （注：楼梯梯段净宽系指墙面至扶手中心之间的水平距离）；b）室内楼梯的踏板宽度应不小于24厘米，一般在28厘米最舒适；立板的高度应不高于20厘米，一般在18厘米最舒适；c）扶手高度不应小于090m。楼梯水平段栏杆长度大于0. 50m时，其扶手高度不应小于1. 05m。d）楼梯栏杆、垂直杆件间净空不应大于0. 11m；e）楼梯平台净宽不应小于楼梯梯段净宽，且不得小于1. 20m；f）楼梯平台的结构下缘儿至人行通道（注：垂直高度）不应低于2m。g）入口处地坪与室外地面应有髙差，并不应小于0. 10m；6、门窗通行汽车大门；（HXB）尺寸为：3.0 X3. 7, 3.0X3. 6, 3. 5X3.

32、5, 4.0X4. 2 （米） 便门：净宽0810米，净高2.022米木制开关窗：（BXH） 1.8X2.4, 1.8X2.1, 1.5X2.1, 2.1X1.87、屋面结构屋面设置包括：石子保护层、二毡三油沥青卷材防水层、水泥砂浆抹平层2cm、矿渣钢 筋混凝土保温层8cm、承重基层。七、附属设备的选择1、起重设备最大起重量为所选择的800S-47A水泵机组，其重量为7300kg,最大起吊高度为19. 82+2. 00=21. 82m （其中2. 0m是考虑操作平台上汽车的髙度）。所设计圆形泵房最大直径 为30. 42m,据此，据此选用LX型电动单梁悬挂桥式起重机，最大起重量为10t,双梁，跨度 30. 5m,配电动行车。2、通风设备由于泵房筒体较深，因此需用风机进行通风。选用两台T35-U型轴流风机（叶轮直径700mm,转速960r/min,叶片角度 15 ,风量 10127 m3/h,风压90Pa,配套电机TSF-8026。3、引水设备本设计采用自灌式工作，不需要引水设备。4、排水设备由于泵房较深，故釆用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集