排水泵站的设计

1、排水泵站的设计第一节 排水泵站的功用和设置地点中途泵站终点泵站将上游来水提升至下游管道内总干管的终端，把废水排入水体，或把废水送入污水厂污水泵站雨水泵站合流泵站局部泵站将低洼地区以及地下室、地下建筑物的污水唧送至高位区的干管污泥泵站排水泵站 排水泵站在布置时，要考虑当地的卫生要求（臭味、噪音）、地质条件、电力供应以及设置应急出口渠的可能性。第二节 常用排水泵常用的排水泵离心泵混流泵轴流泵螺旋泵潜污泵立式优点它占地面积较小，能节省造价水泵和电动机可以分别安放在适宜的地方，泵放在地下室，电动机放在干燥的地面建筑物中。一、几种常用排水泵1离心泵 离心泵分卧式和立式两种形式螺杆泵气提泵离心泵原理的动画

2、演示离心泵气缚的动画演示主流方向呈辐射状立式缺点对安装技术和机件精度要求都较高检修不及卧式泵方便2轴流泵主流方向和泵轴平行轴流泵的动画演示3混流泵泵内主流方向介乎辐射与轴向之间螺旋泵示意图螺旋泵特点提升絮体易碎的回流活性污泥没有阻塞问题结构简单，可自行制造无需辅助设备无需正规泵站基建投资省低速运行，机械磨损小，维修方便电能消耗少运行费用低占地较大 其泵壳为一圆筒，也可以用圆底形斜槽代替，叶片缠绕在泵轴上，呈螺旋状，叶片呈矩形，泵轴为一圆管，下端有轴承，上端连接减速器，减速器用传动轮连接电动机。螺旋泵最适用于扬程较低（36m），进水水位变化较小的场合（灌溉、排涝、回流污泥提升）。螺旋泵外形空气提

3、升泵 用于提升回流活性污泥。 结构简单，管理方便，当压缩空气有现成来源时，可以采用。6螺杆泵 应用广泛，吸入能力强，噪音小，常用作计量投加和污泥输送。7潜污泵 无需正规的泵站，占地面积小；管路简单，配套设备少。有潜水离心泵、潜水轴流泵、潜水混流泵、潜水螺旋泵。潜污泵安装图二、排水泵的工作特性离心泵 流量较小，扬程较高，用于提升污水。 其最高效率点两侧下降较缓，比较容易控制在高效率状况下运行；水泵的轴功率曲线表明，Q0时，轴功率最小，所以应闭闸启动，以减少电动机的起动电流。 为了适应排水量的变化，常将离心泵并联运行。轴流泵 流量大，扬程低，额定点效率较高，吸水高度很低，仅有12m。 应在出水闸门

4、开启时启动，以减小电动机的起动电流。螺旋泵 扬程低，转速低，流量范围大，效率稳定，适用于农业排水、城市排涝、特别适用于提升回流活性污泥。 当进水水位达到泵轴心管边缘螺旋叶片处时，提升水量Q达到最大值，具有最佳进水位。三、排水泵引水设备真空泵系统 启动迅速，效率高，尤其适用于大、中型水泵和吸水管较长的水泵系统；但操作较繁，自控复杂。水射器(泵) 适用于小型泵站，具有结构简单、占地少、安装容易、工作可靠等特点。第三节 污水泵站设计泵组的选择进水池容积计算确定泵站的建筑形式及泵组与管道的布置起重设备的选择和布置电器设备和自动化设备的选择施工方法的确定泵站的建筑与结构设计污水泵站是排水系统中的重要构筑

5、物污水泵站设计中要解决的问题一、水泵的选择1 泵站设计流量的确定城市的用水量是不均匀的，因而排入管道的污水流量也是不均匀的。要正确地确定水泵的出水量及其台数以及决定进水池的容积，必须知道排水量为最高日中每小时污水流量的变化情况。而在设计污水泵站时，这种资料往往是不能得到的。污水泵站的设计流量一般均按最高日最高时污水流量决定(但最小时也要在高效工作点)。每个泵站的水泵宜选用同一型号，可配置不同规格的水泵，但不宜超过2种。一般小型排水泵站（最高日污水量在 5000m3 以下） , 设 1 2 套机组；大型排水泵站（最高日污水量超过 15000m3 ）设 3 4 套机组，不宜超过8套。一、水泵的选择

6、为了保证泵站的正常工作，需要有备用机组和配件。如果泵站经常工作的水泵不多于四台，且为同一型号，则可只设一套备用机组；超过 4 台时，除安设一套备用机组外，在仓库中还应存放一套。污水泵站的流量随着排水系统的分期建设而逐渐增大，在设计时必须考虑这一因素。泵型工作泵数量/台备用泵数量/台同一型号1415612 62两种型号141562(各一)62(各一)一、水泵的选择2 泵站的扬程为进水池+ h自由水头一、水泵的选择进水池一、水泵的选择二、确定进水池容积二、确定进水池容积污水泵站进水池的容积与进入泵站的流量变化情况水泵的型号、台数及其工作制度泵站操作性质启动时间 等有关。二、确定进水池容积全昼夜运行

7、的大型污水泵站，进水池容积是根据工作水泵机组停车时启动备用机组所需的时间来计算的。对于小型污水泵站，由于夜间的流入量不大，通常在夜间停止运行。在这种情况下，必须使进水池容积能够满足储存夜间流入量的要求。 不小于最大一台泵的5min出水量，底部设集水坑，深度不小于0.5m，池底向坑口倾斜，坡度不小于10%。 进水池大小要满足管道与设备的安装要求。进水池容积还与操作方式有关，人工操作每小时不宜多于4次，自动操作每小时不多于6次。进水池 进水池最高水位和最低水位之间的容积。有效容积有效容积设计要求三、机组与管道的布置特点1 机组布置的特点泵组间水泵机组的平面布置一般按单排布置（可使吸水管直而短，不仅

8、水力学条件好，而且泵组间跨度最小，便于起重设备的布置和操作）；泵组多时，可采用两排或交叉排列布置影响泵组间布置的因素水泵型号 外形尺寸 水泵台数 泵站建筑形式布置要求泵组之间、泵组与墙壁之间有一定的距离，满足维修和安装需要三、机组与管道的布置特点1 机组布置的特点污水泵常常采取自灌式工作。优点：减小进水池的容积； 避免污水泵机组的“开”“停”比较频繁。缺点：吸水管上必须装设闸门，以便检修水泵； 泵房埋深加大，增加造价。吸水管安装要求吸水管中流速0.71.5m/s每台泵布置单独的吸水管，力求短而直，以减小阻力损失吸水口设置喇叭口吸水管水平部分顺水流方向略微抬高，以便排除贮积的空气（坡度0.005

9、）与水泵连接处采用偏心大小头自灌式布置的水泵，吸水管上应安装闸阀。非自灌式布置的水泵，利用真空泵或水射器引水启动，不允许在吸水管进口处装置底阀（易堵塞，影响启动）。2 管道的布置与设计特点出水管采用一条总出水管泵站进水池或上游检查井中没有应急出口或泵站很大时采用两条总出水管出水管中流速0.82.5m/s，不能小于0.7m/s出水管的所有管道应不妨碍交通、检修等，便于安装和拆卸。2 管道的布置与设计特点泵站进水池或上游检查井中设有应急出水口时出水管应有倾向进水池的坡度，以便检修时放空管中存水。离心泵出水管靠近泵的出口处应安装闸阀和止回阀，阀门应尽可能安装在水平管段，以免污物沉淀在阀盘泵站内管道敷

10、设一般用明装，并用法兰盘连接。所有管道应注意稳定并防腐。四、泵站内部标高的确定泵站内部标高主要根据进水管渠底标高或管中水位确定。自灌式泵站进水池底板与机组间底板标高基本一致，而非自灌式（吸入式）泵站，由于利用了水泵的真空吸上高度，机组间底板标高较进水池底板高。四、泵站内部标高的确定进水池五、污水泵站中的辅助设备1 格栅格栅是污水泵站中最主要的辅助设备。格栅一般由一组平行的栅条组成，斜置于泵站进水池的进口处。其倾斜角度为 600 800 。格栅位置进水池污水入口处作用阻挡粗大物质，保护水泵清渣方式人工、机械，目前一般采用机械格栅栅面与水面成60 70角，过栅流速0.6 1.0m/s，栅间空隙20

11、 90mm(随水泵类型和大小而定)参数五、污水泵站中的辅助设备1 格栅五、污水泵站中的辅助设备1 格栅五、污水泵站中的辅助设备1 格栅机械格栅（机耙）能自动清除截留在格栅上的垃圾，将垃圾倾倒在翻斗车或其他集污设备内，大大地减轻了工人的劳动强度，保护了工人身体健康，同时可降低格栅的水头损失，节约电耗。回转式格栅除污机弧形格栅除污机弧形格栅除污机五、污水泵站中的辅助设备2 水位控制器五、污水泵站中的辅助设备 3 计量设备可不考虑计量问题总出口明渠上设置计量槽可采用电磁流量计五、污水泵站中的辅助设备4 引水装置 真空泵或水射器引水启动五、污水泵站中的辅助设备5 反冲洗设备污水中所含杂质，往往部分地沉

12、积在集水坑内，时间长了，腐化发臭，甚至填塞集水坑，影响水泵的正常吸水。五、污水泵站中的辅助设备 6 排水设备泵组间地面应向进水池方向倾斜，坡度0.01以上，并设尺寸不小于400400500mm的集水坑。如机器间污水不能自行流入进水池时，则应设排水泵将集水坑中污水抽到进水池。事故排出口事故排出口设置事故排出口的情况设置位置泵站前第一个检查井处污水泵站不可能具有两个独立电源，也没有备用内燃机时事故排出口的设置，应取得当地环保部门卫生机关的同意 五、污水泵站中的辅助设备7 起重设备 桁架 门与通道（能通过最大设备或部件）六、变电室与配电盘排水泵的电动机电压根据电动机功率大小确定： 电动机功率小于10

13、0 kW，用380 V三相交流电； 电动机功率大于200 kW，用6300 V三相交流电； 电动机功率介于100和200 kW之间，视情况而定。污水泵站建筑要求泵组间的高度应便于设备的吊装泵站的地上部分一般采用自然通风，在地下间应设置机械通风设备无吊车起重设备的泵组间室内净高不小于3.0m有吊车起重设备的泵组间吊起物件与地面物件间有不小于0.5m的净空有高压配电设备的泵组间高度应根据电器设备要求确定七、污水泵站的建筑要求污水泵站建筑形式按泵站间与进水间的组合方式区分合建式分建式常用，进水间与泵组间合建在一个建筑中，用隔墙完全分隔，下层在同一高程上，水泵轴线低于进水室中水位少用，可用于土质差、施

14、工困难、进水间深度大的场合，缺点是水泵启动需用引水设备便于安排设备,需开挖法施工污水泵站建筑形式按泵站平面形状矩形圆形组合对土质要求低，可采用沉井法施工地下部分圆形，地上部分矩形，适用于小型泵站 第四节雨水泵站的设计 雨水的地面径流量很大，雨水泵站的基建费用很高，使用率往往很低，只有当地势平坦、管路较长或出水河道水位很高时，才考虑设置雨水泵站。雨水泵的选择入流管道流量的120% 设计流量 轴流泵和混流泵 雨水泵选择出水量大扬程小雨水泵特点晴天时，要为城市污水工作，另需装设小流量离心式污水泵或小型的轴流泵，以节约电能 合流泵站满足最大设计流量的要求，同时考虑雨水径流量的变化选型要求 不宜少于23

15、台，最好选用同一型号，（不超过2个型号），可不设备用泵（旱季检修） 台数及型号 进水池的设计（不能用进水池调节流量）有效容积设计要求：不小于最大一台泵的30s出水量 调节池：雨水管道的断面一般很大，敷设坡度较小，故将管道本身作为备用调节池来利用进水池的设计应使进水均等地流向每台水泵，必要时可以设置导流壁或锥，以防涡流的形成 为便于检修，进水池最好分隔为几个进水间，分隔常用闸板装置。按水泵轮轴安装的位置 竖式卧式 斜式干室 湿室 按泵组间是否浸水 中层：水泵间特点：检修方便，卫生条件好，因电动机间干燥，运行条件好，造价较高特点：结构简单，造价较低，吸水口处易发生漩涡，设备的拆装、检修和维护较为不

16、便，室内的电器设备容易受潮，卫生条件较差下层：吸水室，连进水池上层：电动机间下层：连进水池（水泵浸于水中）上层：电机间干室湿室1、雨水泵站一般每台泵自成体系。2、出流井防溢流密封，顶部设透气管，并设溢流管，引回进水池。3、出水管直径足够大，使流速水头小于水泵扬程的45。4、出水管设置单向活门。5、吸水口和集水池池底净距离一般等于吸水口半径，距离增加到吸水口直径时，水泵效率下降，此时应在吸水口处设置导流锥。6、进水池入口应设格栅，栅条间距一般采用50100mm。7、终点雨水泵站，应设泄水岔道，以便在河水水位不高时，雨水自流排出。雨水泵站设计要求第五节 排水泵站水力计算以水力学原理为基础，设计所需

17、扬水量和扬程需知最大设计流量，最小设计流量，确定泵的台数和型号布置泵的位置和出水管的线路，并确定水管的口径（进出水管口径常等于泵的进、出口口径，或放大一级。出水管的连接管口径一般比单泵出水管放大一级。）核算所选水泵是否合用，要否修正管线水头计算方法 水流通过管件时有局部水头损失，局部损失的计算公式如下： 为简化计算，常化管件为直管，与直管一起计算水头损失。 直管水头损失的公式为：管件的相当长度公式：当粗糙系数n0.013时，得：81.5150029.570011.735060.6120024.06009.530047.5100018.85007.525041.290016.44505.6200

18、35.580014.04003.8150DDD系数的值 例 2-7 某一工业城镇的人口6000人，居住区生活污水的平均流量为8.5L/s，总变化系数为2.1，则设计流量约为18L/s。工厂甲三班制工作，设计流量为26L/s。工厂乙一班制工作，生活污水和工业废水在8h当中均匀排出，设计流量为6L/s。在终点泵站处的地面高程为41.50m。泵站入流管管的管径为350mm，水面高程为36.45m，管底高程为36.24m。试根据上述条件，进行泵站的水力学设计。 解：（1）泵站的最大入流量为50(18+26+6)L/s。居住区的生活污水的最小时流量估计为平时日流量的1.0，则最小入流量等于8.5 864

19、00 0.01 3600 2L/s。故泵站的最小入流量为2+2628L/s。泵站的汲水能力应能适应2850L/s(100180m3/h)之间的任何入流量。 （2）污水处理厂第一个水池(沉砂池)水面高程假定为45.50m。泵站进水池中的最低水位在入流管管底下1.50m左右，假定为34.85m，泵站进水池中的最高水位比入流管管中的水位低0.080.15m(水流过栅时的水头损失)，定为36.35m，故净扬程在9.1510.65m之间。 （3）根据入流量和净扬程数据并加上估计的管线水头损失2.0m和自由水头1.0m，选用4PW型水泵三台,转速n960r/min，其中一台备用。其高效工作段的流量为20L/s33L/s,总扬程为12.010.5m(读自特性曲线)。 （4）进水池容积采用相当于一台泵5min的扬水量:有效水深为1.5m，则进水池面积为6.7m2。 （5）泵站建筑和水泵及管线布置采用类似教材中图5-17所示的形式。管线布置情况如图5-30所示。管径是根据流速范围决定的，必要时可以修改。 （6）管道水头损失计算总计异径三通喇叭口单向闸闸门弯头直管部件相当长度件数管线并联后管线并联前539191.2-5.60.12-6.63.81.5+0.241-1-5.60.