污水泵站设计计算(给排12级)

1、污水泵站设计计算专业班级 姓 名 学 号 1 熟悉原始资料及总体设计原则在开始设计之前应仔细研究设计的原始资料，根据设计内容，复习教材的有关部分，收集需用的规范手册及参考资料。并明确设计题目、设计目的、设计任务、设计原则、工程情况等基础资料。污水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间。2 格栅设计2.1 栅条间隙数根据给水排水设计手册五第192页，选用中格栅， 设过栅流速取v=0.9 m/s，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角=60°，栅前水深h=0.5m。则栅条间隙数n=取 n = 462.2 格栅尺寸取栅条宽度s=0.01m，则格栅宽度取进水渠宽,渐宽部分展开角，则进水

2、渠道渐宽部分长度：栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：取栅前渠道超高，则栅前槽高栅槽总长度：2.3 过栅水头损失式中，过栅水头损失，m； 计算水头损失，m； 重力加速度，9.81； 系数，一般取3； 阻力系数，与栅条断面形状有关，,当为矩形断面时， 3 污水泵机器间设计3.1 污水泵流量的确定、设计扬程的估算3.1.1 污水泵流量取最高日最高时设计水量为提升泵站的设计流量。Qmax=1400m3/h3.1.2 污水泵杨程估算设泵吸压水管路的总损失初估为2-4m,安全水头为1-2m，有效水深为1.52m,2个闸门的水头损失都取0.05m。计算水泵最低吸水水位。水泵扬程可初步按下式计算： H=HS

3、T+h+2=Hss+Hsd+hs+hd+2式中 Hss吸水管地形高度(m),为集水池内最低水位与水泵轴线之高差； Hsd压水地形高度（m），为泵轴线与输水最高点（即压水管出口处）之高差；hs和hd污水通过吸水管路和压水管路中的水头损失（包括沿程损失和局部损失）。其中12m为安全水头，取2m。取有效水深为1.7m格栅前水位=来水管设计水位-闸门1水头损失=-4.30-0.05=-4.35m格栅后水位=格栅前水位-过栅水头损失=-4.35-0.09=-4.44m最高水位=格栅后水位-闸门2水头损失=-4.44-0.05=-4.49m最低水位=最高水位-有效水深=-4.49-1.7=-6.19mHS

4、T=沉砂池设计水位标高-最高水位=4.20-（-6.19）=10.39mH=HST+h+2=10.39+3+2=15.4m 3.1.3 选泵参考特性曲线(ab线)的求算 b点：Qb坐标原点流量 Hb=Hss+Hsd+2图1 QW潜污泵型谱图3.2 污水泵设计方案确定3.2.1 提方案所选方案应为可行方案。选泵时应注意： a在满足最大工况要求的条件下，应尽量减少能量的浪费。 b合理利用各水泵的高效段。 c尽可能选用型号泵，使型号整齐，互为备用。 d尽量选用大泵，但也应按实际情况考虑大小兼顾，灵活调配。eh值变化大，则可选不同型号泵搭配运行。f保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深。s考虑必要的

5、备用机组。h考虑泵站的发展，实行近远期相结合。所提方案如下表：表1 选泵方案方案编号用水变化范围（m3/ h）运行泵及其台数第一方案选用两台<9401台300QW800-15-55940-14002台300QW800-15-55第二方案选用三台<7351台250QW600-15-45735-13402台250QW600-15-451340-14003台250QW600-15-45（1）绘制水泵一的单泵及并联特性曲线 在高效段范围内去两点坐标，用抛物线法拟合水泵特性曲线方程，先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2，在水泵特性曲线取两点（Q1,H1）和（Q2，H2）代入H=HX-SXQ

6、2,解出Sx和HX，求出Q-H特性曲线方程，用描点法绘出Q-H特性曲线。取点（15，600），（12.9,700）。解出Sx=1.5×10-5 , HX=20.8取点列表：表2 1台水泵一Q-H表取点123456789Q（m3/h)0100200300400500600700800H(m)20.820.6420.1819.3818.2416.81512.9810.56表3 2台水泵一并联Q-H表取点123456789Q（m3/h)02004006008001000120014001600H(m)20.820.6420.1819.3818.2416.81512.9810.56表4 3台

7、水泵一并联Q-H表取点123456Q（m3/h)030060090012001500H(m)20.820.6420.1819.3818.2416.8描点法绘图得：图2 单泵及并联特性曲线（2）绘制水泵二的单泵及并联特性曲线在高效段范围内去两点坐标，用抛物线法拟合水泵特性曲线方程，先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2，在水泵特性曲线取两点（Q1,H1）和（Q2，H2）代入H=HX-SXQ2,解得S和HX值，求出Q-H特性曲线方程，用描点法绘出Q-H特性曲线。取点（15，800），（13.5,900）。解出Sx=8.82×10-6 ,HX=20.64表5 1台水泵二Q-H表取点1234

8、5678910Q（m3/h)0100200300400500600700800900H(m)20.6420.5520.2919.8519.2318.4417.4616.321513.5表6 2台水泵二并联Q-H表取点12345678910Q（m3/h)020040060080010001200140016001800H(m)20.6420.5520.2919.8519.2318.4417.4616.321513.5描点法绘图得：图3 水泵二的单泵及并联特性曲线3.2.2 进行方案比较后，确定设计方案表7 选泵方案比较表方案编号用水变化范围运行泵及其台数泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）

9、泵效率（%）第一方案选用两台300QW800-15-55<940一台300QW800-15-5512.812.810082.789401400两台300QW800-15-5512.8-16.312.813.78410082.78第二方案选用三台250QW600-15-45<735一台250QW600-15-4512.1512.1510082.67351340两台250QW600-15-4512.1513.512.1513.510082.613401400三台250QW600-15-4513.517.313.513.779-10082.6（1）方案比较 从运行费用方面：方案一，方案二

10、均能满足用水要求，方案一方案扬程利用率较高,而方案二富余扬程多，利用率较低。且在用水量低时，方案二会造成很大的能耗，故方案一较优； 从运行方面维护方面看：因为使用的是同种型号（或同样）的水泵，管道附件变化较少，便于施工维护，同时也便于泵的轮换工作，互为工作、备用泵； 发展方面：方案一起初采用小叶轮，用水量逐渐增大时，将可改换成大叶轮。同时，也为远期供水预留了水泵位，具有很好扩容的条件； 方案一水泵效率高，较节能。例，经过比较几个方案，300QW800-15-55型泵效率高，平时运行费低，且并联输送水量大，能满足发展需要。选用方案二，选用3台300QW800-15-55型泵，二用一备。（2）查出

11、所选水泵及电动机的各项参数。表8 水泵性能参数表水泵型号Q(m3/h)H(m)转速r/min轴功率(KW)效率(%)允许吸上真空高度Hs叶轮直径D进口法兰DN出口法兰DN泵重(吨备注300QW800-15-55800159805582.78-3001.350表9 配用电机性能参数表电机型号功率(KW)转速r/min电压(V)重量(吨)参考价格Y315S-6759803800.990-3.3 水泵机组基础尺寸的确定图4 潜污泵尺寸图图5 潜污泵安装尺寸图3.3.1 查出水泵的外形尺寸及安装尺寸根据给排水设计手册第11册及网络等资料，查出所选泵的安装尺寸。3.3.2 计算机组基础尺寸基础长度L=地

12、脚螺栓孔间距+（400500）mm =p+400=780+400mm=1180mm基础宽度B=地脚螺栓孔间距+（400500）mm =y+400=770+400=1170mm基础高度H=3.0w/LBr=3.01350(1.181.172400)=1.22m式中： W-机组总重量 r-混泥土容重2400kg/ m33.3.3基础校核：a、基础重量=1.181.171.222400=4042.40kg机组重量=1350kg 满足基础重量=机组重量×3，符合要求b、基础高度1220mm50cm ,符合要求顶面高出室内地坪取30cm>1020cm3.4 水泵机组布置本泵站分三期建设，

13、本设计为最后一期工程。（1）水泵机组布置原则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、接头配件最少、水头损失最小，降低平时运行费用，并应考虑泵站有扩展的余地。水泵机组的排列决定泵房建筑面积的大小，应尽量缩小泵房面积，降低造价。（2）泵站排列方式污水泵站一般有图5三种排列方式：图6 污水泵站排列方式3.5 确定泵站类型根据泵站的平面形式，泵站的布置形式有圆形和方形；根据泵站机器间地面与室外地面相对标高，泵站又分为地面式、半地下式和地下式泵站。应根据吸水面高度、地质情况、供水要求的可靠程度、水泵的充水方式、水泵允许吸上真空高度等因素选择。

14、污水泵站启动频繁，应采用自罐式吸水方式；方形泵房有利于设备布置。3.6 计算吸、压水管及联络管直径表9 吸、压水管及联络管管径计算表泵型管道最大流量Q（m3/h）估计流速V（m/s）计算管径D（mm）选用管径D（mm）实际流速V（m/s）300QW800-15-55吸水管无吸水管压水管8502.003884001.88联络管14851.505916001.463.7 布置机组与管道，确定泵房平面尺寸（1）机组、设备间距布置要求（参见tb,P164-166）图7 泵房机组间布置图（2）吸水口间距和离墙距离应符合图8要求（附尺寸标注示意）图8 吸水口间距及离墙距离 图9 机器间尺寸计算图（3）确定

15、机器间长、宽，并画出机器间布置如图9 （4）压水管路设计要求泵站内的压水管路要求坚固而不漏水，因污水宜腐蚀管道，采用铸铁管。为便于拆装与检修，在适当地点设法兰接口。为了安装上方便和避免管路上的应力传至水泵，一般应在压水管路设置伸缩节或柔性的橡胶接头。为了承受管路中内压力所造成的推力，在一定的部位上(各弯头处)应设置专门的支墩或拉杆。在不允许水倒流的给水系统中，应在水泵压水管上设置止回阀。（5）确定泵房机器间平面尺寸要求查出阀门、管件长度，并图示。图10 机器间尺寸计算图3.8 确定水泵机组安装标高和机器间标高图11 高程计算图3.9 吸、压水管的水头损失计算（1）沿线水头损失计算管道沿程水头损

16、失hy=iL其中：L管段长度i水力坡降（单位长度管段的水头损失) AB管HAB=B点标高-A点标高A点标高=喇叭口距池底标高0.8D+池底标高池底标高=栅前水位标高-栅前水深取栅前水深0.3m，栅前水位标高=-4.35m0.8D=0.24m（D为喇叭口直径DN300）则A点标高=-4.41mB点标高=联络管埋深高度=0.7+联络管半径 图12 局部水头损失计算图=0.7+0.3=1m故HAB=1-（-4.41）=5.41m故LAB=竖管+横管=5.41+2.38+1.47+0.48（闸阀长度）+0.31（止回阀长度）+0.255（伸缩节长度）=10.31mBC管段LBC=2.38mCD管段LC

17、D=1.59+沉砂池设计水位标高-B点标高=1.59+4.20-1.0=4.8mAB管采用DN400压力管，流速1.88m/s，1000i=12.4BC、CD管段采用DN600，流速1.46m/s，1000i=4.4则hy=iL=（2）计算局部水头损失 表10 局部水头损失计算表序号管件名称管件局部阻力流量Q最大流速v(m)局部水头损失(m)直径系数(m3/h)(m/s)（mm）1喇叭口4000.18503.340.570.0572弯头2个4000.68501.880.180.113渐扩管3004000.138503.340.570.074490°弯头2个6001.114851.46

18、0.110.125渐扩管4006000.128501.880.180.02166球形伸缩节4000.218501.880.180.0387闸阀4000.078501.880.180.01268止回阀4002.58501.880.180.45990°弯头3000.528503.340.570.296.10三通管2个4006001.6214851.460.110.1781.757（3）总水头损失 各管段水头损失为沿程水头损失和局部水头损失之和。再计算总水头损失，即计算A-D管路水头损失，为AB管段、BC管段、CD管段水头损失之和。则水泵所需总扬程：H=10.39+1.92+2=14.31m3.10 水泵工况点的校核（1）水泵管道特性曲线比阻=1.76/14