《泵与泵站》设计教学课件

1、给水泵站的工艺设计第1页，共66页。设计资料 (l) 基础资料 基础资料对设计具有决定性作用和不同程度的约束性。 包括：主管部门对设计工作的主要指示、决议、设计任务书、有关的协议文件、工程地质、水文与水文地质、气象、地形等等。第2页，共66页。 (2) 参考资料 参考资料仅供参考，不能作为设计的依据。 例如：各种参考书籍，口头调查资料，某些历史性记录及某些尚未生产的产品目录等。设计资料 第3页，共66页。泵站工艺设计步骤和方法(1) 确定设计流量和扬程。(2) 初步选泵和电动机或其它原动机，包括 水泵的型号，工作泵和备用泵的台数。(3) 设计机组的基础。(4) 计算水泵的吸水管和压水管的直径。

2、(5) 布置机组和管道。(6) 精选水泵和电动机。第4页，共66页。泵站工艺设计步骤和方法(7) 选择泵站中的附属设备。(8) 确定泵房建筑高度。(9) 确定泵房的平面尺寸，初步规划泵 站总平面。(10) 向有关工种提出设计任务。(11) 审校，会签。(12) 出图。(13) 编制预算。第5页，共66页。任务书1.1.1 设计题目：送水泵站（二级泵站）设计1.1.2 泵站设计水量：8万m3/d。1.1.3 设计任务 城市送水泵站技术设计的工艺部分。选泵:根据水量（Q）、水压(H)变化情况选泵，工作泵和备用泵型号和台数。 泵房型式的选择 机组基础设计；平面尺寸及高度1.1 设计要求第6页，共66

3、页。 计算水泵吸水管和压水管力直径：选用各种配件和阀件的型号、规格种及安装尺寸。 吸水井设计：尺寸和水位 布置机组和管道 泵房中各标高的确定：室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵房建筑高度等。1.1.3 设计任务第7页，共66页。 复核水泵及电机：计算吸水管及泵站内 压水管损关、求出总扬程、校核所选水 泵，如不合适，则重选水泵及电机。重 新确定泵站的各级供水量。 进行消防和转输校核1.1.3 设计任务第8页，共66页。 计算和选择附属设备 设备的选择和布置 计量设备 起重设备 排水泵等1.1.3 设计任务第9页，共66页。确定泵站平面尺寸、初步规划泵站总平面泵房的长度和宽度，总平面布置包括：配

4、电室、机器间、值班室、修理间等。1.1.4 图纸要求泵站平面及剖面图，应绘出主要设备、管路、配件及辅助设备的位置、尺寸标高，列出主要设备表和村料表（1：100）。1.1.3 设计任务第10页，共66页。1.2.2管网设计的部分成果： 根据用水曲线确定的二级泵站工作制度，分2级工作。 第一级，从（22）时到（6）时，每小时占全天用水量的2.5 %； 第二级，从（6）时到（22）时，每小时占全天用水量的5 %。1.2 二级泵站设计资料1.2.1 泵站设计水量为8万 m3/d第11页，共66页。1.2.2管网设计的部分成果： 城市的设计最不利点的地面标高108m， 控制点自由水压35 m。 管网平差

5、得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为21 m； 消防流量为200 m3/h，消防扬程为15 m。 清水池所在地面标高为 100 m；清水地 最低水位在地面以下 5 m。第12页，共66页。1.2.3 城市冰冻线为1.5 m，最高温度为35 ，最低温度为 -20 1.2.4 泵站所在地土壤良好，地下水位为10m。第13页，共66页。参考文献给水排水设计手册（第1册）第二版.北京：中国建筑工业出版社，2019.给水排水设计手册（第11册）第二版.北京：中国建筑工业出版社，2019.给水排水设计手册（第12册）第二版.北京：中国建筑工业出版社，2019. 李亚峰,尹士君主编.给水排水工程

6、毕业设计指南.北京：化学工业出版社，2019.李亚峰等编著.水泵及水泵站.北京：机械工业出版社.第14页，共66页。附录第15页，共66页。泵站分类 按照水泵机组设置的位置与地面的相对标高关系：地面式泵站地下式泵站半地下式泵站第16页，共66页。送水泵站(也称二级泵站)（1）组成清水池 取水泵房 切换井 管网 高地水池第17页，共66页。（2）吸水井作用：有利于水泵吸水管道布置， 也有利于清水池的维修。形式：AB二级泵房分离式清水池池内式第18页，共66页。水泵选择流量扬程以及其变化规律第19页，共66页。二级泵站的设计流量Qh 对于小城市的给水系统，大多数采用泵站均匀供水方式，即泵站的设计流

7、量按最高日平均时用水量计算 对于大城市的给水系统，宜采取泵站分级供水方式，即泵站的设计流量按最高日最高时用水量计算。 最大日用水量变化曲线第20页，共66页。选泵要点(1)大小兼顾，调配灵活 已知：用水区的用水量从最大为795 m3h到最小为396 m3h，逐时变化。12Sh19型水泵特性曲线第21页，共66页。选泵要点(1)大小兼顾，调配灵活 已知：用水区的用水量从最大为795 m3h到最小为396 m3h，逐时变化。四台不同型号水泵Q-H曲线第22页，共66页。(2)型号整齐，互为备用 从泵站运行管理与维护检修的角变来看，如果水泵的型号太多则不便于管理。 由第一条：在用水量和所需的水压变化

8、较大的情况下，选用性能不同的水泵的台数越多，越能适应用水量变化的要求，浪费的能量越少。 综合以上要点： 如选用5台泵的泵站，采用1：2：3：3：3，这样配置的水泵可应付12种工况变化。第23页，共66页。(3)合理地用尽各水泵的高效段可按不同方案计算后综合选泵按最大日平均小时流量的70(即0.7Q日平均时)按最大日平均小时流量的100(即1.0Q日平均时)按最大日平均小时流量的130(即1.3Q日平均时)(4)要近远期相结合。“小泵大基础 ”(5)大中型泵站需作选泵方案比较。第24页，共66页。例 根据给水管网设计资料，己知最高日最高时 用水量为920Ls，时变化系数Kh为1.7，日 变化Kd

9、为1.3，管网最大用水时水头损失为11.5m，吸水管水头损失为1.5m。泵站吸水井最低水位到管网中最不利点地形高差为2m，用水区建筑物层数为3层，试进行送水泵站水泵的选型设计。第25页，共66页。第26页，共66页。 备用泵的选择： (1)在不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组； (2)允许短时间内中断供水时可只设一台备用泵。 (3)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，它的型号与最常运行的工作泵相同。第27页，共66页。 (4)如果给水系统中有足够大容积的高地水池或水塔时，则

10、泵站中可不设备用泵，仅在仓库中贮存一套备用机组即可。 备用泵相其它工作泵一样，应处于随时可以启动的状态。第28页，共66页。小结： 1、水泵类型选择 水泵类型主要根据扬程选择，常用有离心泵、轴流泵、混流泵等。一般情况下，泵站设计扬程H小于l0m，宜选用轴流泵；520m，宜选用混流泵；20l00m，宜选用单级离心泵，大于100m时可选用多级离心泵。第29页，共66页。小结： 当混流泵与轴流泵都可使用时，应优选混流泵， 当离心泵与混流泵都可使用时，若扬程变化较大，一般宜选用离心泵。第30页，共66页。2、水泵台数的确定：(1)建设费与运行费。一般在同样流量情况下，机组台数越少，建设费和运行费越小。

11、(2)运行管理。一般来说，机组台数少，管理运行较方便。(3)流量调节能力。机组台数少，流量调节能力较差。第31页，共66页。2、水泵台数的确定：(4)备用机组：对于灌溉泵站，装机39台时，其中应有l台备用， 9台时，应有2台备用。对于重要城市供水泵站，工作机组3台时，应增设1台备用机组，3台，应增设2台备用机组。综上，水泵台数要考虑各方面的因素分析确定。 一般情况下，中小型泵站以39台为宜。流量变化幅度大的泵站，台数宜多；流量比较稳定的泵站，台数宜少。第32页，共66页。1、根据所要求的最大功率、转矩和转数选用电动机。2、根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电动机的电压。 (1)功率在1

12、00kW以下，选用380V220V或220127V的三相交流电； (2)功率在200kW以上，选用l0kV(或6kV)的三相交流电；(3)功率在100-200kw之间，视泵站内电机配置情况而定， 3、根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式。4、根据投资少，效率高，运行简便等条件，确定所选电动机的类型。常用电动机第33页，共66页。泵站自动测控系统1控制方式 集中型控制、分散型控制、集散型控制和分布型控制2集散型控制 三级控制(即就地现场的手动控制、车间自动控制和中央控制室集中控制)。第34页，共66页。水泵机组的布置与基础水泵机组的布置 1、 纵向排列(即各机组轴线平行单排并列) 适用于

13、如IS型单级单吸悬管式离心泵。第35页，共66页。机组之间各部尺寸要求：(1)水管外壁和墙壁的净距A：A=最大设备的宽度加1m，但A 2m。 (2)水管与水管之间的净距B：B0. 7m (3)水管外壁与配电设备的安全操作距离C：当为低压配电设备时C 1. 5m，高压配电设备C 2m。 第36页，共66页。(4)水泵外形凸出部分(基础)与墙壁的净距D ：D 1m (5)电机外形凸出部分(基础)与墙壁的净距E： E=电机轴长0.5m，但E 3m (6)水管外壁与相邻机组的突出部分的净距F：F 0.7m(1m)第37页，共66页。2、横向排列 适用侧向进、出水的水泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA

14、型水泵第38页，共66页。机组之间各部尺寸要求： (1)水泵凸出部分(基础)到墙壁的净距Al：A1=最大设备的宽度加1m，但Al 2m(2)出水侧水泵基础与墙壁的净距B1：Bl 3m(3)进水侧水泵基础与墙壁的净距Dl ：Dl 1m第39页，共66页。(4)电机凸出部分与配电设备的净距C1：C1电机轴长十0.5m。但是，低压配电设备应Cl1.5m；高压配电设备C12.0m。 (5)水泵基础之间(电机与水泵凸出部分)的净距E1值与C1要求相同， E1=C1 (6)为了减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房外面。第40页，共66页。3、横向双行排列 适用在泵房中机组较多的圆形取水泵站； 这种

15、布置形式两行水泵的转向相反需配置不同转向的轴套止锁装置。第41页，共66页。水泵机组的基础 卧式水泵均为块式基础，其尺寸大小一般均按所选水泵安装尺寸所提供的数据确定。(1)对于小泵：基础长度L底座长度L1十(0.15-0.20)(m)基础宽度BB底座螺孔间距(在宽度方向上)b1十(0.15-0.20)(m)基础高度H底座地脚螺钉的长度l1十(0.15-0.20)(m)(2)对于不带底座的大、中型水泵： 可根据水泵或电动机(取其宽者)地脚螺孔的间距加上0.4-0.5m，基础高度确定方法同上。第42页，共66页。布置机组小结：(1)相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道(2) 方便检修(3)泵站内主

16、要通道宽度应1.2m。(4)辅助泵(排水泵、真空泵)通常安置于泵房内的适当地方，尽可能不增大泵房尺寸。第43页，共66页。吸水管路与压水管路对吸水管路的要求(1)不漏气 管材及接逢(2)不积气 管路安装(3)不吸气 吸水管进口位置第44页，共66页。不漏气：管材严密不积气对吸水管路的要求：第45页，共66页。吸水管在吸水井中的位置(1)淹没深度h 0.5-1.0m，否则应安装隔板(2)吸水管的进口到井底距离( 0.8D)(3)吸水管喇叭口边缘到井壁距离 （ 0.75-1.0） D(4) 吸水喇叭口之间距离（ 1.5-2.0）D不吸气第46页，共66页。 吸水管中的设计流速建议数值：D250 m

17、m时，为1.01.2 m/s；D250 mm时，为1.21. 6 m/s。在吸水管路不长,且地形吸水高度不很大的情况下，可采用比上述数值大些的流速，如1.62.0 m/s。例如水泵为自灌式工作时，则吸水管中流速就可适当放大第47页，共66页。对压水管路的要求(1) 不漏水(2) 方便检修 法兰连接(3) 安全 橡胶接头、止回阀(4) 操作方便 D400mm，电动阀第48页，共66页。 止回阀安装：水泵与压水闸阀之间优点：检修时，防止水倒灌水泵启动时，阀板受力均衡缺点：压水闸检修时需放空第49页，共66页。压水管路的设计流速为: D250 mm时，为1. 52.0 m/s； D250 mm时，为

18、2.02.5 m/s； 上述设计流速取值较给水管网设计中的平均流速要大，因为泵站内压水管路不长，流速取大一点，水头损失增加不多，但可减少管子和配件的直径。第50页，共66页。吸水管路和压水管路的布置(1)吸水管泵站内吸水管一般没有联络管三台水泵时吸水管路的布置第51页，共66页。(2)压水管(A)能使任何一台水泵及闸阀停用检修而不影响其他水泵的工作(B)每台水泵能输水至任何一条输水管。输水管不同方式比较第52页，共66页。三台水泵时压水管路的布置(a)检修阀1时，两泵一管工作 检修阀2时，一泵一管工作(b)保证两台泵向一条输水管送水第53页，共66页。吸水管路和压水管路的敷设 保证使用和修理上的便利 (1) 管道与外壁距离 (2) 支墩及拉杆设置 (3) 放水口 (4) 地沟设置 (5) 冰冻线、防腐防震 (6) 不宜架空 (7) 电气安全第54页，共66页。引水(1)吸