二级泵站设计计算说明书

1、 . 仲恺农业工程学院城市建设学院 泵 与 泵 站 课程设计计算说明书专业班级 给排水151班 学 号 2015205241xx 姓 名 xxx 指导老师 xxx 设计时间 2017.04.2429 设计题目 某水厂二级泵站扩初设计 17 / 18目 录1 设计目的12 设计资料12.1用水状态12.2气候情况12.3二泵站地质12.4设计任务13 设计计算说明书23.1流量的确定、设计扬程的估算23.1.1各级供水量的确定33.2选水泵与电动机33.2.1选泵参考特性曲线(ab线)的求算33.2.2方案比较43.2.3所选水泵与电动机的各项参数63.3机组基本尺寸的确定73.3.1机组尺寸7

2、3.3.2计算机组基础尺寸83.4确定泵站类型与吸压水管布置83.5确定水泵吸压水管以与联络管直径，并计算流速83.5.1计算吸水管直径83.5.2计算压水管直径93.5.3计算联络管直径93.6布置机组与管道，确定泵房平面尺寸103.6.1吸水管路设计103.6.2压水管路设计要求103.7水泵机组布置103.8确定泵轴标高和机器间标高113.8.1计算Hss123.9求工况点133.9.1描出所选水泵的特性曲线，并绘出并联曲线133.9.2绘管路特性曲线133.10选择起重设备，确定泵房建筑高度143.10.1起重设备的选择143.11选择附属设备153.11.1引水设备153.11.2排

3、水系统163.11.3考虑通风与采暖等174 设计心得与体会171 设计目的：本课程设计是给排水专业教学计划的一个重要环节。通过本次课程设计，使学生巩固和加强对泵与泵站的基本理论和基本概念的理解，深化和扩展专业知识，培养学生查阅资料、运用工具书、理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，让学生受到一个工程师所必须的综合训练，初步学会工程设计的原则，方法和步骤，学会应用设计规、设计手册等技术资料和编写设计计算说明书的能力，达到训练泵站设计与基础技能的目的。2 设计资料：2.1 用水状态：某城市最高日用水量49800 m3/ d 考虑，该市各小时用水量见表1。经方案比较后决定二级泵站采用二级供水，即

4、05点每小时供水量为最高日用水量的2.60%，524点每小时供水量为最高日用水量的4.50%。2.2 气候情况（1）夏季最高水温20（2）最低水位-3.8m。2.3 二泵站地质（1）二泵站（清水池附近）的地质情况：地面表层约 3.000米为粘土， 3.000米以下为页岩。（2）水厂地面标高126m,夏季最高水温20。（3）二泵站供水的最不利地面标高为152m，要求直供水至建筑4层。（4）最大供水时输配水管网的水头损失为18m. (5)该城市不允许间断供水，应设泵用泵。2.4 设计任务（1） 根据设计的流量（二级供水量）和粗估扬程，初选水泵和电机（进行方案比较）（2） 要求摘录水泵和电机性能参数

5、与安装尺寸表格（3） 计算水泵机组基础的尺寸（绘草图）（4） 决定泵站类型（5） 吸、压水管路的设计与计算，包括管径确定，闸阀布置与管道安装方式等，要求列出水力计算表（6） 计算吸、压水管路水头损失（7） 精选水泵和电机（8） 确定泵轴标高（计算水泵的安装高度）和机器间地面标高（9） 流量校核与备用泵的选择，校核最大用水时Q2，最大转输时和消防时矛盾不突出，校核略。（10） 选择起重设备，确定泵房建设高度（绘制草图）（11） 配置泵站的附属设施（真空泵、排水泵）（12） 确定泵站平面尺寸（13） 对土建和电气工程提出设计任务书3 设计计算说明书3.1 流量的确定、设计扬程的估算3.1.1 各级

6、供水量的确定(1)最高日用水量49800m3/d(2)二泵站一级供水量Q1=× 2.60%Qd（m3/h）Q1=1.02×2.06% × 49800=1320.7(m3/h)=366.9(L/s) (3) 二泵站一级供水量Q1=× 4.58%Qd（m3/h）Q2=1.02×4.58% × 49800=2285.9(m3/h)=634.97 (L/S)-自用水系数（本次设计取1.02）3.1.2 扬程估算H=(Hst+Hsev)+ h(管道)+ h

7、(泵站)+H（安全）Hst吸水井到控制点的地面高程之差（本次的设计为29.8m）Hsev控制点的服务水头（本次设计直供四楼，即Hsev=20m）h(管道)输水管道中的总水头损失（本次设计为18m）h(泵站)泵站的局部和沿程损失之和（本次设计取2m）H(安全)安全水头（本次设计取2m）Hst=3.8+(152-126)=29.8mH=(29.8+20)+18+2+2=71.8m3.2 选水泵与电动机3.2.1 选泵参考特性曲线（ab线）的求算(1)a点：Qa=Q2=2285.9m3/h=634.97L/s Ha=H=71.8m(2)b点：Qb=30L/s Hb=(Hst+Hsev)+ h+H(安

8、全)Hb=(29.8+20)+2+2=53.8m所以a,b点的坐标分别为（634.97L/s,71.8m）,(30L/s,53.8m)3.2.2方案比较方案一：选用两台14Sh-9并联；方案二：选用两台350s75泵并联。图1 选泵图图2 14Sh-9泵各曲线图图3 350s75泵各曲线图表1 方案比较表方案编号用水变化围（L/s）运行泵与其台数泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）方案一两台350s75410-634.97两台350s7585-78.565-71.876.5-91.577.5-88.1410一台350s75656510081.1方案二两台14Sh-9400-6

9、34.97两台14Sh-981.5-78.165-71.879.8-91.969-81.5400一台14Sh-9656510076.5方案比较：（1）两个方案相比较，扬程利用率相差不大，泵的效率都很高，相对来说方案一比较高。（2）就运行维护方面，两个方案均使用同型号的水泵，方便了施工维护，同时也便于月泵轮换工作互为工，备泵。（3）就发展方面而言，两个方案均可更换切削叶轮或大叶轮，扩容条件都差不多。 （4）就运行经费和造价而言，两个方案都差不太多。电力消耗相比的话，350s75配套的电机功率为355kw比14sh-9的360kw低。故方案一相对较省电。综上所述，方案一优于方案二，采用方案一的两台

10、350s75并联。3.2.3 所选泵与电动机的各项参数3.2.3.1 水泵性能参数表2 水泵性能参数水泵型号流量Q（m3/h）扬程H（m）转速n（r/min）轴功率KW电机功率kw效率汽蚀余量m生产商350S75972801450271355785.8水泵生产12607530485144065319803.2.3.2 电动机性能参数表3 电动机性能参数电机型号额定功率（kw）额定电压（v）重量（kg）Y400-39-4355600034203.3 机组基本尺寸的确定3.3.1 机组尺寸水泵、电机的外形尺寸与安装尺寸，进口法兰与吐出锥管尺寸与其安装高度见表4机组基本尺寸和图4S型泵外形与安装尺寸

11、表4 泵机组尺寸型号泵外形尺寸LL1L2L3L4BB1B2B3B4HH1H2H3H4350S751261.57005805003601250600680600450101762050274356表5 电动机机组尺寸泵型号电动机电动机安装尺寸LL2350S75型号功率（kw）电压（v）L1HhABY400-39-435560001862400120071010003313.51007图4 S型离心泵外形尺寸图5 电动机安装尺寸3.3.2 计算机组基础尺寸本设计采用的是350s75水泵，是不带底座的（1）基础长度L=地脚螺孔间距+400=L3+L2+B+400=500+1007+710+400=2

12、617mm，取2620mm（2）基础宽度B=地脚螺孔间距+400=1000+400=1400mm，取1400mm（3）基础高度H=3.0W/LBW-机组总重量-混泥土密度（本次设计为2400kg/m3）即H=3.0×（4550+3420）/（2400×2.62×1.4）=2.716m3.4 确定泵站类型与吸压水管布置水泵工作时需提供的最大流量为 410 L/S，查350s75泵可得Hs= 3.5 m，又查表得水温为20时，水的饱和蒸气压hva=0.24m;海拔高度为 126 m，大气压ha=10.174m对允许吸上真空高度进行修正，有HS=HS-(10.33-ha

13、)-(hva-0.24)=3.344m泵站附近的地质情况，地面表层约3米为黏土，3米以下为页岩，为了做到高水位自灌，低水位吸水，保证水泵启动稳定。设计为半地下式泵站。3.5 确定水泵吸压水管以与联络管直径，并计算流速3.5.1 计算吸水管直径Q为每台泵可能承受的最大流量，即Q=1476m3/h根据吸水管 DN250mm，V=1.01.2m/sDN250mm，v=1.2-1.6m/s假设吸水管D250mm，取V=1.2 m/s根据（1）式算得D= 660 mm,调整D为标准管径 600 mm，根据（2）式求得v=1.451 m/s1.2 m/s1.451 m/s1.6 m/s，管径600mm符合

14、要求，所以吸水管采用DN600钢管3.5.2 计算压水管直径根据压水管 DN250mm，V=1.52.0m/sDN250mm，v=2.0-2.5m/s假设压水管D250mm，取V=2.0m/s根据（1）式算得D= 511 mm,调整D为标准管径 500mm，根据（2）式求得v=2.089 m/s2.0 m/s2.089 m/s2.5m/s，管径600mm符合要求，所以压水管采用DN500钢管.3.5.3 计算联络管直径联络管的流量为最大流量的70%，即70%Qa=70%2285.9m3/h=1600.13m3/h假设联络管D250mm，取V=2.0m/s根据（1）式算得D= 532mm,调整D

15、为标准管径 500 mm，根据（2）式求得v=2.265 m/s2.0 m/s2.265 m/s2.5 m/s，管径600mm符合要求，所以联络管采用DN600钢管表6 吸压水管以与联络管有关参数泵型管道最大流量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）350s75吸水管14761.26606001.451压水管14762.05115002.089联络管16002.05325002.2653.6 布置机组与管道，确定泵房平面尺寸3.6.1 吸水管路设计图6 清水池中的吸水管设计 根据吸水管路不漏气，不积气，不吸气要求，应使吸水管上升坡度i大

16、于0.005，取0.008，吸水管进口在最低水位的淹没深度h应不小于0.5-1.0m，取800mm。而且为了防止水泵吸入井底沉渣，应满足以下要求：（1）D为吸水管喇叭口扩大部分直径，应等于吸水管直径的1.3-1.5倍，600×1.3-600×1.5，取800mm，进口高于井底不小于0.8D，即650mm（2）吸水口喇叭口边缘距离井壁不小于（0.75-1.0）D，即600-800mm，取800mm（3）吸水喇叭口之前的距离不小于（1.5-2.0）D，即1200-1600mm，取1600mm3.6.2 压水管路设计要求（1）泵站的；压水管路要求坚固而不漏水，通常采用钢管，并尽量

17、采用焊接接口，但为便于拆装与检修，在适当地点可设法兰接口。（2）为了安装上方便和避免管路上的应力传至水泵，一般应在吸水管路和压水管路上设置伸缩或柔性的橡胶接头，为了承受管路中压力所造成的推力，在一定的部位上（各弯头处）应设置专门的支墩或拉杆。（3）在不允许水倒流的给水系统中，应在水泵亚水管上设置止回阀（4）在吸水管与泵和压水管的连接上由于管径不一样，所以要用变径管来连接3.7 水泵机组布置根据本设计二泵站一、二级供水的流量，所需扬程选定了S型水泵，所以水泵排列方式采用横向排列，泵房有2台工作泵，一台备用泵，一台远期规划预留泵基础，其布置见图7图7 泵房布置图（1）A=最大设备宽+1m=1.25

18、0+1=2.250m>2m,所以取2300mm（2）B（压水管长度，不包含吐出锥管，吐出锥管法兰Dg2=350mm）=670+350+350+255+350+1000+300=3275mm>3m，符合要求（3）C=电动机轴长+500mm=1862+500mm=2362mm，取2370mm（4）由于电机和泵凸出基础，所以E=C+凸出部分的长度=C+L-基础长度=2370+3313.5-2910=2773.5，取2780mm（5）D=300+390+650=1340mm>1m（6）H为配电房的宽度等于3000mm，G为走道宽度1200mm，F=300+500=800mm（7）泵房

19、总长度L=3000+2370+2910×4+2780×3+2300=27600mm（8）泵房的宽度B=1340+1250+3275=5865mm 为了符合建筑模数的规定，将D=1340取1375，即泵房总宽为1375+2150+3275=5900mm3.8 确定泵轴标高和机器间标高3.8.1 计算Hss、3.8.1.1 计算局部水头损失v2/2g,见下表表7 局部水头损失序号管件名称局部阻力系数计算流量Q（m³/h）最大流速V（m/s）V²/2g局部水头损失（m）1喇叭口2.0014761.450.1070.214290°钢制弯头1.01147

20、61.450.1070.10813吸水管闸阀0.0614761.450.1070.00644偏心渐缩管0.2014764.260.9260.18525同心渐放管0.3214768.363.5631.14026止回阀1.814762.090.2230.40147启动闸阀0.0614762.090.2230.01348橡胶伸缩街头0.2114762.090.2230.04689维修闸阀0.0614762.090.2230.013410等径三通管1.51600.132.260.2610.391511维修闸阀0.061600.132.260.2610.015712维修闸阀0.061600.132.26

21、0.2610.015713等径三通管1.51600.132.260.2610.391514维修闸阀0.061600.132.260.2610.015715维修闸阀0.061600.132.260.2610.015716等径四通管31600.132.260.2610.783附 联络管水头损失计算 由表6可得，联络管采用DN500钢管，流速为V=2.265m/s,查给排水手册1可得水力系数i=13.2由图7可求得，联通管的长度L=(基础长度+E)×2=（2910+2780×2mm=11.38m联通管的水头损失=13.2×11.38+0.0157×4+0.39

22、15×2+0.783=1.779m3.8.1.2 对允许吸上真空高度的修正（参见教材P79-84）水泵工作时需提供的最大流量为 410 L/S，查350s75泵可得Hs= 3.5 m，又查表得水温为24时，水的饱和蒸气压hva=0.24m;海拔高度为 126 m，大气压ha=10.174m对允许吸上真空高度进行修正，有Hs=Hs-(10.33-ha)-(hva-0.24)=3.344m 由于水池的最低水位为-3.8米，地面3米以下为页岩，取基础露出泵房地面0.28m，泵的轴线高度为0.62m，所以假设安装高度Hss=2.5m最高水温为20时，查P79表2-7得水的饱和蒸汽压hva=0

23、.24m；海拔高度为126m, 大气压ha=10.174m由表6，知吸水管管径为DN600钢管，流速1.451m/s,查给排水手册可得水力系数i=4.31Hv=Hss+i(Hss+Ls)+ v2/2g+v12/2g =2.5+4.31×（2.5+6.08）+0.214+0.1081+0.0064+0.1852+0.107=3.158m< Hs3.344m其中Ls=1200+3000+300+240+1340mm=6080mm所以取Hss=2.5m3.9 求工况点3.9.1 描出所选水泵的特性曲线，并绘出并联曲线见图83.9.2 绘管路特性曲线3.9.2.1 吸水管路水头损失h（

24、吸）= i(Hss +Ls)+ v2/2g 4.31×（2.5+6.08）+0.214+0.1081+0.0064+0.1852=0.5507m3.9.2.2 压水管路水头损失Ld =620+350+350+255+350+1000mm=2.925mh（压）= i Ld+ v2/2g =11.2×2.925+1.1402+0.4014+0.0134+0.0468+0.0134+1.779m=3.4279m3.9.2.3 泵房吸压水管水头损失 h = （吸）+ （压）0.5507m +3.4279m =3.9777m3.9.2.4 求管路特性曲线S= (3.9777+18)/

25、634.972=5.45×10-5H=Hst+ SQ2=49.8+5.45×10-5 Q2由下图可以看出，350S75泵特性曲线和管道特性曲线相交得到的工况点，显然单泵工作时工况点在高效段上，效率将近80%（查阅资料得，离心泵效率达到75%-80%即为高效泵，且达国家A级标准）符合设计要求。图8 泵的各种曲线3.10 选择起重设备，确定泵房建筑高度3.10.1 起重设备的选择因为350s75的水泵总重量为4.45t，而选出型号为CD15-9D型的电动葫芦，其葫芦的重量为0.470t，所以三者（水泵与其电机，电动葫芦）的重量为4.45+0.470=4.92t 由这个重量选出型

26、号为LX型电动单梁悬挂式起重机，跨度为6.5m，起重量为5t，起重机的电动机型号为ZDY12-43.10.2 确定泵房高度图9 泵房高度图由泵房剖面图可推算，H2=3000mm，根据实际情况，可知h=2500mm，又g=300+1200=1500mm  则，可求得f=2500+2500-1500=3500mm，在给排水手册11常用设备中，可查c2=1185，a2=904，n=204  起重绳的长度 d=1.2X      对于电动机d1=710×1.2=852mm    &#

27、160; 对于水泵d2=1261.5×0.85=1073      d2d1  取d=d2=1080mm泵房高度H=n+a2+c2+d+e+500+f+g=204+904+1185+1080+1200+500+3500+1500=10.08m3.10.3 起重机的重量校核最大起重设备重量=泵重量+电动机重量+W（电动葫芦）=4.45+0.470=4.92t5.0t(符合要求)3.11 选择附属设备3.11.1 引水设备真空泵的排气量QV= K漏气系数，一般取1.051.10，本次设计取用1.10Wp一台泵泵壳的容积，本次设计Wp=3.14×（0.35/2）²×（1.25+0.65+0.35+0.35）=0.25 m³Ws吸水池最低水位到泵吸口的空气容积， 查表得WS=0.282×（6.08+2.5）=2.42Ha大气压水柱高度，为10.33mHss安装高度即2.5mT泵的引水时间，本次设计取5分钟Qv=1.1×（0.25+2.42）&