二泵站设计计算

1、计算与说明一、泵房形式的选择及泵站平面布置泵房主体工程由机器间、配电室、控制室和值班室等组成。机器间采用矩形半地下形式，以便于布置吸压水管路与室外管网平接，减少弯头水力损失，并紧靠吸水井西侧布置，直接从吸水井取水压送至管网。值班室、控制室及配电室在机器间北侧，与泵房合并布置，与机器间用玻璃隔断分隔。最北侧设有配电室，双回路电源用电缆引入。平面布置示意图见图1.配电室控制室值班室泵房机器间图1二、泵站设计参数的确定1 .设计流量该城市最高日用水量为41833.12m3/d由于分级供水可减小管网中水塔的调节容积，故本设计采用分级供水的形式。二级泵站一般按最大日逐时用水变化曲线来确定各时段中泵的分级

2、供水线。参照相似城市的最大日用水量变化曲线，确定本设计分两级供水，并确定分级供水的流量。最大日用水量变化曲线时间泵站一级工作时的设计工作流量:QI=41833.124.64%=1941.06m3/h=539.18L/s泵站二级工作时的设计工作流量：QII-41833.122.76%-1154.59m3/h-320.72L/s2 .设计扬程根据设计要求假设吸水井水面标高为318.83m。则H=HstJhsJhdHc=370.41-314.83122-60.58m其中HI设计扬程Hst静扬程（m）；Zhs吸水管路水头损失（m）,粗估为1m；Zhd压水管路水头损失（m）,粗估为2m；Hc安全水头2m

3、c三、选择水泵1 .水泵原则的基本原则选泵要点：(1)大小兼顾，调配灵活再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、电气设备的配套与设备管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。(3)合理的用尽各泵的高效段单级双吸是离心泵是给水工程中常见的一种离心泵(如SH型、SA型)。他们的经济工作范围(即高效段)，一般在0.85Qp1.05Qp之间(Qp为泵铭牌上ppp的额流量值)。(4)近远相结合的观点在选泵的过程中应给予相当的重视，特别是在经济发展活跃的地区和年代，以及扩

4、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，近期发展采用还大泵轮以增大水量，远期采用换大泵得办法。(5)大中型泵站需要选泵方案比较。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，因而对泵站的造价很有关系。(2)应保证泵的正常吸水条件，在保证不发生汽蚀的前提是下，应充分利用泵的允许席上真空高度，以减少泵的埋深，降低工程造价。(3)应选择效率较高的泵，劲量选用大泵，因为一般而言大泵比小泵要要效率高，(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：再不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组允许短时间内减少供水量的情

5、况下，备用泵只保证事故用水量。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，它的型号和最长运行的工作泵相同。(5)如果给水系统中就有足够大容积的高的水池或水塔时，可以部分或全部代替泵站进行短时间供水，则泵站中可不设备用泵，仅在仓库中贮存一套备用机组即可。2 .初选水泵本设计为了在一级供水是进行灵活调度，减少能量浪费，利用选泵参考特性曲线选择几台水泵并联工作来满足一级供水流量和扬程的需要，在二级供水时，减少并联泵台数来满足二级供水需要。在选泵参考特性曲线

6、上作出设计扬程曲线H=60.43m,选取与其相交的水泵并联。可选用KQSN300-M9型中开式单级双吸离心泵(一用一备)与KQSN350-M9型中开式单级双吸离心泵(一用一备)两种水泵组合来满足供水要求。一级供水时，一台KQSN300-M9型水泵与一台KQSN350-M9型水泵并联供水，二级供水时，一台KQSN350-M9型水泵供水。选一台KQSN350-M9型水泵加上变频装置改成变频泵，来增大调节范围，减少能量浪费。所选水泵的性能见表2。水泵型号规格流里(L/s)扬程(m)转速(r/min)轴功率(kW)效率(%)(NPSH)r(m)重量(kg)KQSN300-M9445131.768148

7、0124.9704.6606219.460153.784270.053175.480KQSN350-M9453188.9771480193.5685.91204315.063235.583378.155258.079表23确定电机采用水泵厂家所指定的配套电机，见表3水泵型号规格电动机型号电机功率(Kw)质量(kg)KQSN300-M9445Y315M-4185985KQSN350-M9453Y355M-42801530表3四、机组布置和基础设计1 .机组布置采用单行顺列布置，便于吸、压管路直进直出布置，减少水力损失，同时也可简化起吊设备。2 .基础尺寸查给水排水设计手册第11册得到KQSN30

8、0-M9型中开式单级双吸离心泵与KQSN400-M13型中开式单级双吸离心泵安装尺寸如表(mm):水泵型号规格电动机型号LL1L2L3BHWACKKQSN300-M9445Y315M-4235212707301840560129576350845728KQSN350-M9453Y355M-4294516208002220700159095161056028基础长度1=地脚螺钉间距+(400-500)=450W+C+(400500450763457500二2170mm取2500mm；基础宽度B=地角螺钉间距+(400500)=550(400500)=550500=1050mm取1500mm；基础

9、高度H=(2.54.0尸W水泵+此机)/化父8父P)=3.0606985/2.51.52400=0.3m(取0.5m)其中Wk泵水泵重量(kg)岫机电机重量（kg）L基础长度（m）B基础范度（m）P基础密度（kg/m3）（混凝土密度P=2400kg/m3）最终确定KQSN300-M9型水泵基础占地2.5m父1.5mx0.5m。同理KQSN350-M9型泵基础占地3.0mx1.5mx1.0m。五、吸水管和压水管路设计1 .管路布置根据当地条件，气候寒冷，泵房选用半地下式，吸、压水管可与室外0.7m冻土层下的管道平接。每台水泵设有独立的吸水管直接从吸水井吸水，各泵在泵房内以横向联络管相连接，且以两

10、条输水干管送至管网。吸水井中最高水位为318.83m,吸水管上设闸阀，以便停泵检修时使用。吸水井中最低水位为314.83m,此时水泵为自吸式引水，需要相应的引水设备，管路布置如图2所示。图22 .管径计算根据每台泵的设计流量初步选定吸水管和压水管管径，计算结果见表4水泵型号流里(L/s)吸水管压水管管径(mm)流速(m/s)1000i管径(mm)流速(m/s)1000iKQSN300-M92204501.385.763502.2019.7KQSN350-M93206001.132.694002.4721.1表4横向联络管的流量按一级供水量计算，Q=539.1L/s,取d=500nmv=2.65

11、n/s,i=18.11广每条输水管按近期一级供水量的75%考虑，即Q=539.180.75-404.3Q/s,取d=700nmv=1.05n/s,i=1.921/。3 .管路附件选配吸水管路选用Z41T-10型明杆楔式闸阀：DN450mm,L=510mm,DN600mm,L=600mm;选用偏心渐缩管：D=450/300mm,L=250mm；选用90弯头。压水管路选用Z41T-10型明杆楔式闸阀：DN350mm,L=450mm,DN400mm,L=480mm；选用H44T(X)-10型旋起式止回阀：DN350mm,L=800mm,重量300kg,DN400mm,L=900mm,重量508kg;

12、联络管上闸阀采用Z41T-10型明杆楔式闸阀：DN500mm,L=540mm。管路附件见表5名称型号规格主要尺寸名称型号规格主要尺寸喇叭口X2DN600<DN450L=750mm喇叭口X2DN900<DN600L=1500mm90°弯头X2DN45090。弯头X2DN600闸阀X2DN450L=510mm闸阀X2DN600L=600mm偏心渐缩管X2DN450<DN300L=250mm偏心渐缩管X2DN600<DN350L=650mm渐扩管X2DN250<DN350L=350mm渐扩管X2DN250<DN400L=450mm止回阀X2DN350L=

13、800mm止回阀X2DN400L=900mm闸阀X2DN350L=450mm闸阀X2DN400L=480mm90°弯头X2DN350十字管X2DN700XDN700渐扩管X2DN350<DN500L=450mm渐扩管X2DN400<DN500L=350mm渐扩管X2DN500<DN700L=550mm闸阀X2DN500L=540mm表5六、泵房机器间长度与宽度因电机功率大于55Kw,故基础间距需大于1.2m,本设计取2m,基础与墙壁间距取为2m。除四个泵基础外，机器间右端按最大一台机组布置，设一块检修场地，平面尺寸为3.0mx1.5m,故得机器问总长度：L=2.52

14、3.0325=24m吸水管闸阀距墙取2m,压水管闸阀一侧留1.5m宽的检修通道，水泵基础与墙壁净距按水管配件安装的需要确定，故得机器间宽度：B=2.00.60.651.50.450.90.483=9.58m考虑到水泵出水侧是管理、操作的主要通道，水泵基础与墙壁净距不宜小于3m,机器间采取标准预制构件屋面梁，机器间平面尺寸最后确定为长24m,宽10m。七、吸水井设计吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。吸水井最低水位=314.83m；水泵吸水管进口喇叭口大头直径D之(1.31.5)d,取1.5M600=900mm;水泵吸水管进口喇叭口长度L之(3.07.0)M(D-d)，取5.0乂(9

15、00600)=1500mm；喇叭口距吸水井井壁距离L之(0.751.0)D,取1.0父900=900mm;喇叭口之间的距离L2(1.52.0)D,取2.0父900=1800mm；喇叭口距吸水井井底距离L>(0.81.0)D,取1.0父900=900mm;喇叭口淹没水深h之（0.51.0）m,取1.0m；吸水井井底标高：314.8310.9=312.93m。所以，吸水井长度为10800mm（根据水泵机组之间距离调整为20000mm）,吸水井宽度为2700mm（最终调整为3000mm）,吸水井高度为6770mm（包括超高0.37m）。计算草图如下:九、复核水泵与电机根据已经确定的机组布置和管

16、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。取最不利管线，如图3所示。图31 .吸水管路水头损失DN450吸水管直长：L=9m,is=5.76父10工吸水管的沿程水头损失“hfs=isL1=95.7610工=0.052m吸水管路局部水头损失Z1计算结果见表7。管道直径/mm管件阻力系数（a#/(l/s)流速v/(m/s)v2/2g水头损失&2/2g450喇叭口0.12201.380.100.01090°弯头0.671.380.100.067闸阀0.071.380.100.007450>300偏心渐缩管0.193.110.490.093合计0.1

17、77表7吸水管路水头损失：'hsbhfs'、hls=0.0520.177=0.229m2 .压管路水头损失压水DN350直管长L2=12m,idi=19.7父10，DN500直管长L3=6m,idi=18.仆10二压水管路沿程水头损失：“hfd-iL=19.71041218.110"6=0.345m压水管路局部水头损失计算见表8:管道直径/mm管件阻力系数油/(L/S)流速v/(m/s)v2/2g水头损失V/2g350止回阀3.02202.200.250.750闸阀0.070.01790。弯头0.890.223250>350渐扩管0.154.481.020.15

18、3350>500渐扩管0.212.200.250.053500闸阀X20.062539.182.650.360.043500>700十字管0.99404.391.050.060.059合计1.298表8压水管路总水头损失："hd='hfd八hd=0.3451.298=1.643m从水泵吸水口到输水管上切换蝶阀之间的全部水头损失:“h2hs八hd=0.2291.643-1.872m3 .水泵的实际扬程Hi=Hst'h'hH=370.4-1314.831.872m5可见初选水泵符合要求。十、消防校核就二泵站来说，消防属于紧急情况。消防用水其总量一般占整

19、个城市或工厂的供水量的比例虽然不大，但因消防期间供水强度大，使整个给水系统负担突然加重。因此，应作为一种特殊情况在泵站中加以考虑。工Q=41833.12m3/d=673.40L/s,按两处同时着火计，q=60L/s。可见,使泵站的负荷增加8.9%,流量增为733.4L/S,可选用两台KQSN300-M9型泵与一台KQSN350-M9型泵并联运行满足消防用水需求。校核以消防时最不利管径水头损失增加20%计，则H=349.4-314.83(370.41-349.401.872)1.22=64.028m参照该泵的具体资料，所选泵可以满足消防时的要求。十、泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算1 .水泵最

20、大安装高度即泵轴距水面高度HSS计算公式如下：HSS=HS-hSSSSS2g式中Hs修正后采用的允许吸上真空度(m);Hs水泵厂给定的允许吸上真空度(m),取4.6m；ha安装地点的大气压值(m),取9.8m；hva实际水温下的饱和蒸汽压力(m),取0.18m。则(Hss=Hs-(10.33-ha)-(hva-0.24)=4.6-(10.33-9.8)-(0.18-0.24)=4.13m所以1382HSS=4.13-38-0.229=3.804m,考虑吸水井最低水包，取1.50m。2 9.8则泵轴标高=314.831.50=316.33m十一、各工艺标高设计KQSN300-M9型泵轴标高为31

21、6.33m,由给水排水设计手册第11册可查KQSN300-M9型泵轴致基础顶面距离H=0.52+0.16=0.68m泵基础顶面标高二泵轴标高-泵轴致基础顶面距离=316.33-0.68-315.65m基础高出泵房底按0.3m计，可得泵房室内地坪高程为=315.65-0.3-315.35m其他工艺标高见表9。水泵型号进水管中心标图/m泵轴致基础顶面图度/m基轴标图/m出水管中心标图/mKQSN300-M9316.0900.680316.330316.020KQSN350-M9316.2010.825316.475316.119表9泵房室内地坪高程为315.350,室外地坪高程为319.500,故

22、泵房为半地下式,地下部分高度为4.15m。计算草图如下：2.起重设备最大起重设备为电机，重量为1530kg,故选用LX型电动单梁悬挂起重机，性能参数：最大起重量为2.0t,跨度8.0m,起升高度12m,选用ZDY12-4型电机，运行速度20m/min,配套CD1型电动的产，起升速度8m/min,运行速度20m/min。5.3.5.3泵房筒体高度泵房高度计算公式如下：H=H1H2H1=abdeh式中Hi泵房地面上高度（m）；单轨吊车梁的高度（m）,取900mm；b滑车高度及起重的产在钢丝绳绕紧状态下的长度（m）,取900mm;d起重绳的垂直长度（m）,（对于水泵为0.85B）;B最大一台水泵或电机的宽度（m）,B取1500mm；最大一台水泵或电机高度（m）,取1.50m；吊起物底部与泵房进口处室内地坪高差（m）,取2.0m；H2泵房地面下高度（m）0H1=0.90.90.851.51.52.0=6.58mH2=泵房外地面标高-泵房内地面标高=4.15m所以H=H1+H2=6.58+4.15=10.73m,取11.5m。十二、附属设备的选择1 .引水设备启动引