二级泵站设计

1、泵站设计 学院：环境与市政工程班级：学号：姓名：一、设计任务（一）设计目的（1）使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识；（2）培养学生独立分析，解决实际问题的能力；（3）提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力；（4）为适应工作需要打一下的基础。 培养学生具有一定的泵站设计能力同过课程设计，使学生进一步将所学的基础理论、基础技能综合的运用与设计实践，熟悉设计方法和步骤。（二）设计要求1、要求每个学生独立完成设计任务，自己确定设计方案。2、要正确的运用设计资料。3、设计要结合工程实际，全面考虑，尽量的使自己的设计具有实际施工价值。（三）设计题目题目：徽城地区给

2、水工程二级泵站设计，主要设计内容如下：1、 合理选择水泵型号和确定水泵台数。2、 水泵机组布置和机组基础设计。3、 机组吸水管路和压水管路的布置，包括各种管件和管路的布置，闸阀基础设计。4、 选择泵站形式，确定起重方法和起重设备，确定水泵间平面尺寸和高度。5、 水泵安装高度计算，吸水池平面尺寸和深度确定。6、 室外联络管和控制阀门的布置、安装及管理用管沟尺寸和深度的确定。7、 泵站及输水管路水力计算及水量、水压校核，泵站的消防校核。8、 泵站设计工况下，并联各泵的运行工况参数。9、 供水量变化时拟采用的工矿调节方法，并确定调节参数，校核调节运行工况。10、 水泵引水方法选择和引水系统设计。二、

3、设计指导（一）资料分析和熟习设计方法熟悉下列资料：站址地形，地质及水文地质条件，水源水位及变化，当地建筑材料，交通条件，动力资源，社会经济状况。（二）设、设的确定 1、总体布置：站址选择，进出水方式的选择，机房形式的选择，绘制泵站总体布置地形纵剖面图。 2、设，设的确定。（三）方案选择水泵型号、台数，动力机的选择用设计扬程初选水泵的型号，用设计流量初选水泵的台数。根据水泵的型号确定电动机的型号。要求至少对两个选泵方案进行比较以确定最优。根据设计流量、设计扬程以及对泵站供水可靠性的要求，可初步确定工作水泵和备用泵台数，并确定出单台水泵流量和扬程。根据水泵产品样本或给排水设计手册确定水泵型号。在确

4、定水泵工作方式、水泵组合以及水泵型号时，可选择两到三个方案进行技术经济比较，一级泵站可考虑采用切削调节，二级泵站可考虑采用变速调节。确定方案时应注意以下要点：（1）大小兼顾，调配灵活。（2）型号整齐，互为备用。（3）合理地用尽水泵的高效段。（4）考虑近、远期相结合。（四）管路配套：包括进出水管路水头损失计算，精算扬程，绘制特性曲线，管材、管径及附件选配等内容（五）机组布置基础尺寸的确定机组布置（画出草图）（六）安装高程的确定根据选定的水泵拟定水泵进出水管路及附件，进行水泵工作点校核。满足要求时，求出水泵的吸水高度H吸，然后根据进水池最低水位确定水泵的安装高程。（七）泵房设计1、内部布置，平面尺

5、寸的确定，及泵房各控制高程的推求。 2、进水管路布置及布设方式的确定。3、进水建筑物，出水建筑物设计。4、其它辅助建筑物或构件的设计。引水设备起重设备计量设备排水设备（八）精选水泵，水泵扬程的校核（九）绘图（十）整理说明书第一章 设计资料1. 基本情况。徽城地处华东平原，城区建筑多为三层，最高五层。为满足城市生活及生产用水需要，拟建徽城地区给水工程。此工程主要包括取水工程、净水工程及输水工程三个分工程。一、二级泵站是取水工程和输水工程中的一部分。徽城地区水资源丰富，有沿河地表水及地下水可利用。附微城总平面图一张。2. 地质及水文资料。在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。由地质柱状

6、图可看出，02m深为砂粘土，以下是页岩。沿河徽城段百年一遇最高水位40.36m，最低水位32.26m,正常水位36.51m。徽城地下水位多年平均在38.5m左右（系黄海高程）。3. 气象资料。年平均气温15.6，最高气温39.5，最低气温8.6，最大冻土深度0.44m。主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。4. 用水量资料。该地区最大日用水量近期为 万吨/日，远期为 万吨/日。最大日用水量变化情况详见附表。5. 净水厂设计资料。净水厂布置情况见附图。净水厂内沉淀池进水口设计水位42.50m，清水池最高水位40.3m，清水池最低水位38.2m.。清水池容积须本次设计确定。6. 输水管网设计资料。

7、由于城区距水源较远，管网布置成网前水塔形式，净水厂至水塔输水管道长度为2500m。其他情况详见总平面图。根据管网计算结果确定出水塔最高水位为68.3m，水塔最低水位为65.8m。水塔容积尚须本次设计确定，水塔调节容积建议设计在最高日用水量的58。7. 其他资料 地震等级：五级；地基承载力2.5Kg/cm2；可保证二级负荷供电。 第二章 设计流量的计算 第一节 水塔和清水池容积的计算水塔和清水池的容积，由一、二级泵站供水量和用水量变化曲线确定。如果二级泵站每小时供水量等于用水量，流量无需调节，管网中可不设水塔，成为无水塔的管网系统。二级泵站每小时供水量越接近用水量，水塔的容积可越小，但清水池的容

8、积将增大。假如一级泵站和二级泵站每小时供水量接近，则清水池的容积大为减小，可使水塔容积将明显增大，以便调节二级泵站供水量和用水量之间的差额。所以给水系统的总调节水量由水塔和清水池来分组。水塔和清水池的调节容积计算：根据供水量和用水量变化曲线推算，。需要知道24h的用水量变化规律，并拟定泵站的供水线。后者采用最高日用水量的百分数。水塔和清水池的调节容积计算简上表。表中（2）（4）列已定，设置水塔时清水池调节容积为一二级泵站供水差额，水塔调节量为二级泵站供水量与用水量差额。(见附表1和用量水曲线)在设计过程中，如缺乏用水资料，则城市水厂的清水池的调节容积，可平运转经验，按最高日用水量的1020估计

9、。供水量大的城市，因24h的用水量变化较小，可取较低百分数，以避免清水池过大。至于生产用水的清水池调节容积，应按工艺要求确定。清水池中除了储存调节用水以外，还应该有消防用水和水厂内冲洗滤池、排泥等用水，因此，清水池有效容积为： W=W1+W2+W3式中：W1-调节容积； W2-消防用水，居住区和工厂按24h火灾延续时间的消防用水总量计算 W3-水厂生产用水，等于最高日用水量510清水池应有两个，每只容积为W/2（）。如仅有一只，则应分格或采取适当措施，以便清洗检修时不间断供水。在打中城市，因最高日用水量很大，所以据此百分数算出的水塔容积很大，造价很高，这也是我国许多城市不用水塔的原因之一。生活

10、用水的水塔调节容积也可凭以往运转经验，按最高日用水量的68计算用水量时取低值。 水塔总容积为：W=W1+W2(m³)式中：W1-调节容积 W2-消防储水量，按10min的室内消防用水量计算分级供水及水塔调节容积的计算表（见附表一） 用水量变化曲线（见附页图一） 第二节 二级泵站流量和扬程的设计一、 二级泵站供水线 二级泵站的设计供水线根据徽城地区最高日用水量变化曲线拟定。现根据该地区最高日用水量变化数据绘制用水量变化曲线，从而确定二级泵采用分级共水，级数为二级。最大日用水量变化曲线可知，泵站应采用两级供水。一级为22点到次日6点，供水量为2.50.%;二级为6点到22点，供水量为5.

11、00%。该地区最高日用水量近期为4万吨/天，远期为5.2万吨/天。 Q1=400000×2.50%÷3.6=278(L/S) Q2 =400000×5.00% ÷3.6=556(L/S) 考虑到远期的流量要求：Q1=52000×2.50%÷3.6=361 (L/S) Q2=52000×5.00% ÷3.6= 722(L/S)二、 二级泵站压力管径的设计输水管径应按最高时城区中最大日平均时用水量设计流量来确定经济速。选定经济流速时，应考虑技术和经济方面都的要求。从技术上考虑，为了防止输水管因水锤现象而出现事故，最大设

12、计流速不应超过2.53.5m/s；输送原水时，为避免水中杂质在管内沉淀，最低流速不得小于0.6m/s。从经济上考虑，流量一定时管径与流速的平方根成反比。如果流速取的小些，管径增大，相应的造价增加。可是管径大些，则管段的水头损失减少，水泵所需要的扬程降低，日常电费可以节省。相反流速大些，管径虽然小，造价有所下降，但因水头损失增大，所需扬程必须提高。所费的电费势必增加。因此，一般按一年年限内造价和年经费为最经济的流速来确定管径。依据给排水设计手册管径d（mm）2502501000100016001600引水管（m/s）11.21.21.61.52.01.52.0输水管（m/s）1.52.02.02

13、.52.02.52.03.0由于此次设计是向城区供水，为了安全期间故采用两条管道供水：输水管径：按近期流量Q=278L/S设计，初选流速v=1.4m/s相应管径d=600mm，引水管径：按近期流量Q=278L/S设计，初选流速v=1.2m/s相应管径d=650mm。三、 二级泵站扬程的设计净水厂设计资料:净水厂内沉淀池进水口设计水位42.50m，清水池最高水位40.3m清水池最低水位38.2m。输水管网资料：净水厂至水塔输水管长度为2500m。水塔最高水位68.3 m，水塔最低水位65.8m。水塔调节容积设计在最高日用水量的58。二级泵站吸水井设计水位为清水池最低水位与引水管水头损失之差。假设

14、引水管水头损失为1.0m则吸水井设计水位：38.2m1.0=37.2m。二级泵站扬程设计，扬程是按河道中枯水位来考虑的。扬程：水塔最高水位与吸水管最低水位之差。68.3m-37.2m=31.1m，泵站内部水头损失2m，压水管路水头损失，由于输水管较长，局部水头损失忽略不计水泵扬程的计算：H=Hst+h静扬程为水塔最高水位（68.3m）与清水池最低水位(37.2m)之差。所以Hst=68.3-37.2=31.1mh包括泵站内部的损失h1，吸水管路的损失h2以及压水管路的损失h3，由于泵房内部管路尚未布置，所以先假设h1=1m，h2=2.0m，为了确保供水的可靠性，采用两根输水管，管材取铸铁的，管

15、径取为600mm（考虑到远期），则最大供水时：V=Q/A=（4*Q）/3.14d²=1.01m/s查给排水设计手册知Q=278l/s时，选用D=0.6m的压水管，此时V=1.01m/s在经济流速范围内。 D=0.6m时，1000i=1.25，h3=1.25*2500/1000=3.13m H=Hst+h=31.1+1+2+3.13=37.23m所以设计流量和扬程： .Q=278L/S H=37.23m以上设计考虑了近期和远期的设计要求。 第三章 机组选择及方案比较第一节 水泵和电机的选择一、水泵选型原则1、首先选用国家已颁布的水泵系列产品和经有关主管部门组织正式鉴定过的产品。2、所选

16、水泵能满足泵站设计流量和设计扬程的要求。3、同一个泵站所选水泵型号要尽可能一致。4、按平均扬程选型时，水泵应在高效区运行。在最高和最低扬程下运行时，应能保证水泵安全稳定运行。5、有多种泵型可供销选择时，应对两组运行调度的灵活性、可靠性、运行费用、辅助设备费用、土建投资、主机发生事故可能造成的影响进行比较论证，从中选出指标优良的水泵。6、从多泥沙水源取水时，应考虑泥沙含量、粒径对水泵性能的影响。7、泵站主机组的台数一般以48台为宜。二、选型方法1.计算确定泵站设计流量和平均扬程。此时管路尚未布置，其管路水头损失，在粗选泵型的规划阶段可以估算。其方法是根据设计流量的大小，粗拟水泵台数，算出单泵流量

17、，然后采用实际扬程的5%10%估算损失扬程。2.根据泵站的扬程和设计流量查水泵手册找出合适的水泵型号，根据泵站的设计流量大小确定出水泵的台数，并且提出比较方案。也就是说，用平均扬程选出泵型。再用最大最小扬程进行校核，在资料缺乏时，也可采用设计扬程代替平均扬程。3.高扬程泵站,上下级流量之间必须匹配，如不匹配应设置溢流设施，尽量选用型号、标准化、系列化、,新产品。由于某些条件的限制，无法选用同型泵时，水泵的型号要尽量少。台数不宜太多也不宜太少，小型泵站单泵流量控制在0.1-0.3m3/s之间，中型泵宜控制在0.25-05m3/s 之间，大型宜控制在0.4-1.5m3/s 范围内，台数不宜少于3台

18、，不宜多于12 台，一般选为4-6台为宜。根据以上设计要求本设计拟选5台主机组，其中四用一备。三、水泵选型(一)流量设计1 近期设计流量: Q=556L/s2 远期设计流量： Q=722L/s（二）扬程设计水泵扬程： H=Hst +h 式中 Hst -水泵静扬程 设计静扬程 ：Hst=31.1m 设计扬程：HHsth37.23m(室外给水设计规范规定，城市供水中，时变化系数、日变化系数应根据城市性质、城市规模、国民经济与社会发展和城市供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分析确定；在缺乏实际用水资料的情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用1.31.6，日变化系数宜采用1.11.5,净水厂

19、的自用水系数一般取1.051.1。包括压水管水头损失，吸水管路水头损失和泵站内部水头损失。总的水头损失取HST的。该工程中取，其中Hst。根据扬程确定所需泵的型号，由流量来确定所需泵的台数，有以下几种方案： 二级泵站选型方案比较表 方案设计方案用水变化范围（L/S）泵的类型泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）二级泵站方案方案一两台并联一台备用27041014sh-13375041.382.61007072方案二三台并联一台备用25035014SA-10B445141.381.193.96870四、方案比较从表比较可看出，第一种方案略好于第二方案，能耗小。综合考虑选第一方案。本

20、方案主机组共三台，两用一备。五 机组基础的设计（一）机组固定方式的确定采用不带底盘的螺栓连接方式。（二） 机墩尺寸的拟定 查资料得：14Sh-13单级双吸离心泵的外形尺寸为：长L=1.2325+（0.15-0.20）m宽B=1.08+（0.15-0.20）m高H=0.98+（0.15-0.20）mH1=0.62m 第二节 动力机选型一、动力机类型选择电动机与内燃机相比较具有很多优点：重量轻、对环境的污染小，是一种清洁的能源类型，震动小、对机房的影响较小，运转平稳、效率高、安全可靠、便于自动化和今后的发展。二、电动机的类型选择 当单机容量N75KW时，一般选择鼠笼式异步电动机，当单机容量75KW

21、N150KW时，一般选择绕线式异步电动机，当单机容量N150KW时，一般选择双鼠笼式异步电动或同步电动机。本工程单机容量为N=55KW75KW，又因为水泵站的电源是三相交流电，常用的是三相交流感应电动机，在选用感应电动机时，应优先选用鼠笼式电动机。故本设计选用鼠笼式异步电动机。三、动机型号选择根据水泵的单机容量 ，查给排水设计手册可知，与此相配套的电动机的型号，其主要参数如表： 电动机参数 型号额定电压（v）额定功率(kw)转速(r/min)重量(kg)JSQ-147-4600036014803000JSQ-1410-6600050014803550 第三节 二级泵站的校核及土建要求一、校核：

22、1.吸水管路中的损失：hsi=hsf+hsj设吸水管长20m，取14sh-13 Q=278L/S V1=2.00M/S d=600mm 查的1000i=10.7所以，hsf =il=10.7/1000*20=0.214m局部阻力包括一下几个部分：进口喇叭口阻力系数 1=0.56 喇叭口滤网阻力系数 2=3.6 90°弯管阻力系数 3=0.60 偏心减缩管阻力系数 4=0.18所以hsj=（1+2+3）×V12/2g+4×(4Q/(D2×3.14)2/2g =0.8所以hsi=hsf+hsi=0.8+0.214=1.0142、压水管路中的水头损失：hd=h

23、df+hdj设压水管长为15m，取14sh-13型 Q=278L/S d=600mm 查的：1000i=11.7所以，hdf=il=10.9/1000*15=0.164m局部阻力包括一下几个部分：止回阀阻力系数 1=3.0 三通管阻力系数 2=1.2. 闸阀阻力系数 3=0.07 渐扩管阻力系数 4=0.145 hdi=（1+ 2+ 3+ 4）×(4Q/(3.14×D2)2/2g =1.04所以，hd=hdf+hdj=0.164+1.04=1.204所以，泵房内的总水头损失为h=hsi+hdi=0.164+1.204=1.368m<2.445m由此可见，初选的水泵符合

24、要求。3.当管路发生故障时，因单管的流量很大，因此水头损失也很大，此时可调节备用的水泵联合供水，故可满足设计要。4.消防校核消防时，泵站的供水量消防时，泵站的扬程其中 地形高差(m)；自由水压(低压消防制取10m)；总水头损失(m)；泵站内损失（m）。三土建要求 二级泵站的工艺特点是水泵机组较多，占地面积较大，但吸水条件较好。因此，大多二级泵站建成地面式或半地下式。本次二级泵站设计采用半地下式。 二级泵站由于机组台数较多，因而附属的电器设备及电缆线也较多。在进行工业设计时，一结合土建要求与供电要求一并考虑。但是，对于二级泵站，土建造价相对电能消费小，因此，在设计二级泵站时，要着重注意工艺上的要

25、求和布置，土建结构应保证满足工艺布置的要求。 泵站内应设置灭火设备或消火栓，以扑灭可能的火灾。本次泵站采用半地下式，五台水泵呈横向单行布置，这样布置便于沿泵房纵向布置单梁式吊车，吸水管道与压水管道直进直出，可减少水头损失，节省电耗，水泵用真空泵引水启动。沿墙内设有排水沟，集水坑设于泵房一角排水。压水管路上方的走道平台可以通往配电间，从平台有短梯进入。配电间设于泵房一端，一侧设有大门与外面相通，配电间墙壁上设双层玻璃，即可隔音，又可观察整个机器间。 第四章 管道设计 第一节 吸水管选择一. 吸水管设计：（一）布置原则：1尽量减少管路部件。2尽量缩小管路长度。3防止产生温度应力。4防止其他水体进入

26、泵房（尤其是分基型和干室型）。（二）布置要求： 1不积气。 2不漏气。 3不吸气。 （三）布置方式： 采用并联方式联合供水。（四）管道材料选择：由于钢管具有强度高，壁厚，重量轻，便于制作安装和检修，水头损失小，所以选用钢管材料。 二压水管设计 压水管布置原则与吸水管大致相同，为了安全起见，采用双管供水。 第二节 水泵起重设备的选择泵房内的水泵、电动机以及其他附属设备，需要定期检修或更换，因此，要考虑起重设备。起重设备须能吊起泵站内重要的构件或电动机。一般泵站内的设备是固定设备，起吊次数不多，所以较小零部件用手动桥式吊车就可以了。1.泵站起重设备选型依据啊；起重量（t）起重设备形式<0.5

27、移动式吊车或设置固定吊钩0.55 2.0手动起重设备>2.0电动桥式电车 本设计由于14sh-13型水泵较重，即M=1.2t，需拟建电动桥式电车。检修间，主要是供检修大型设备时使用。一些小型设备可利用机组间的空地进行检修。2 排水设备的布置 本设计排水设备沿纵向布置在吸水管和出水管管道下边。水泵周围设有小水沟，水泵渗漏出的水可通过小水沟汇流到排水沟。排水沟宽B=0.05米，深度H=0.5米，坡度I=1/100排水沟和电缆沟平行，其容量取12小时漏水量，集水井的容量和排水沟相等，排水泵在35分钟排干24小时的漏水量。3 起吊设备的选择 最大起吊部件是电机，其重量不超过一吨。故本设计只须采用

28、手动单轨小车使用即可。起吊设备选择参数表 最大起吊重量（KN）<4105050100>100起吊设备类型三脚架配手动葫芦单轨手动滑车单轨电动吊车双轨桥式吊车4、其它设备布置为了满足工作人员的生活需要设计中设有供水设备。厂内生活用选用水塔供水，即从压力管道上设置支管，输水至水塔，然后向厂内各用水位置供水。第三节 水泵外形尺寸1.水泵外形相关数据如图：2.厂房的尺寸的确定 根据水泵的长度和宽度数据确定厂房的平面尺寸，确定数据如下： B=13.0m L=27.0m H=9.8m第五章 二级泵房平面图(见附图)第六章 设计心得 在老师的指导下，我进行了为期五周的水泵与水泵站课程设计，并在后

29、期进行了整理和完善。在设计过程中，我们共同探讨，并积极地向其他同学询问，经过查找相关规范终于完成了这次课程设计。这次设计是对自己的一种锻炼，从中学到了不少东西。从网上和图书馆查询了许多资料，认识到了这门课的重要性。在设计中我结合老师传授的理论知识和自己的学习，对知识有了更深刻的理解并运用到了设计中。这次设计为我们将来的工作打下良好的基础。在设计中，我们进行了计算数据，查资料，制作电子表格，CAD制图工作。由于知识的匮乏，设计中存在很多不足。但我一定会认真总结，发现自己的缺点，总结经验，在以后的设计中取得进步。 附表1 分级供水及水塔调节容积计算表小时一级泵站供水量二级泵站供水量(）清水池调节容积()水塔调节容积()供水量用水量设置水塔0