给水泵站设计

辽宁石油化工大学毕业设计PAGEPAGEIVPAGEPAGEIV送水泵站设计（）摘要泵站是为水提供势能和压能，解决无自流条件下的排灌、供水和水资源调配问题的唯一动力来源，是解决洪涝灾害、干旱缺水的重要工程措施和实现水利现代化的重要标志之一。送水泵站也称为二级泵站，其作用是净水构筑物净化后的水输送给千家万户。本设计主要是送水泵站，根据设计资料，通过流量和扬程，反复分析比较，参考水泵型谱图，最终选择300S58型水泵五台，四台工作，一台备用。由钢管水力计算表，吸水管管径选择D=500mm，压水管管径选择D=400mm，输水干管D=600mm。根据清水池最低水位标高和水泵HS的条件，确定泵房为矩形半地下式。水泵机组采用单排横向排列形式布置泵房左端设一进出设备的大门，控制室、配电室、值班室设在泵房右侧地上一层。水泵间距2.5m，水泵与配电设备间距2.5m，水泵距大门口7.0m；水泵距吸水管侧墙2.0m；泵房长21.0m，宽7m，高6.0m；清水池长11.0m，宽2.6m，高7.0m；将吸水井长度确定为12m，吸水井宽度最终调整为2.7m，吸水井高度为2.8m。字数不够关键词送水泵站；参数；泵房；辅助设备；设计计算；Designofwaterpumpstation（）AbstractPumpstationistoprovidepotentialenergywaterandenergy,underno-flowconditionsofirrigationanddrainage,watersupplyandwaterresourceallocationprobleminsinglepowersource.Pumpstationistoaddressimportantmeasuresoffloods,droughtsandwatershortagesandrealizingwaterconservancymodernizationofoneoftheimportantsymbols.Alsoknownasthesecond-stagepumpingstationofwaterpumpingstation,waterpurificationstructureswhoseroleistopurifywaterafterbeingadministeredtomillionsofhouseholds.Thisdesignismainlyawaterpumpstation,accordingtothedesigndatathroughtheflowandlift,repeatedanalysisandcomparison,refertothepump-spectrabeforechoosingthetype300S58pumpsfive.Hydrauliccalculationofpipeform,selectD=500mmsuctionpipediameter,pipediameterselectionD=400mm,waterpipeD=7600mm.UnderthepoolminimumwaterlevelelevationandwaterpumpHSconditionstodeterminewhetherthepumproomisrectangularhalf-underground.Pumpswithsinglerowoftransversearrangementfeaturespumpingstationsleftoneinandoutofthedoor,controlroom,switchroom,callroomlocatedintherightsideofthepumpingstationonthegroundfloor.Waterpump2.5minterval,waterpumpsandpowerdistributionunitspacing2.5m,pumpsfromthegateof7.0msidewallofwaterpumpfromthesuctionpipe2.0m.Pumpingstation21.0m,width7m,high6.0m,andclearwaterponds11.0m,width2.6m,high7m.Thesuctionwellslengthof12m.Wellseventuallyadjustedtothewidth2.7m,wellsis2.8m.Keywords:Thepumpingstation;Parameter;Pumproom;Auxiliaryequipment;Designcomputing目录TOC\o"1-2"\h\z\u1前言 11.1泵 11.2泵站 21.3送水泵站 72设计内容 92.1设计资料 92.2工艺流程 92.3设计内容 93设计计算 123.1水泵机组的选择 123.2泵站设计参数的确定 133.3选择水泵 133.4水泵机组的基础设计 163.5水泵吸水管路和压水管路设计 183.6布置机组 193.7吸水井的设计 223.8各工艺标高的设计 223.9复核水泵和电机 243.10消防校核 243.11辅助设备的选择 253.12泵房形式、建筑高度和平面尺寸的确定 274．结论 30致谢 31参考文献 32PAGEPAGE311前言1.1泵1.1.1泵的定义和作用从能量的观点来看，泵是一种能量转换机械，它将动力机的机械能量转给液体。使液体获得能量而得到提升、增压、输送，压送水的泵称水泵。泵一般是用来将液体从地势较低的地方抽吸上来，沿管路输送到地势较高的地方去。例如，我们日常见到的，用泵把河流，池塘中的水抽上来往农田里灌溉；又如把地下深井里的水抽吸上来并送到水塔上去等。由于液体经过泵后压力可以提高，所以泵的作用也可以用来将液体从压力较低的容器中抽吸出来，并克服沿途的阻力输送到压力较高的容器中或其他需要的地方，例如，锅炉给水泵从低压水箱中抽吸水往压力较高的锅炉汽包内给水[1]。1.1.2泵的分类(1)水泵按原理分：叶片式水泵、容积式水泵、其他类型泵。其中：叶片式水泵包括：离心泵、轴流泵、混流泵。离心泵按叶轮工作数目分为单级泵，多级泵；按叶轮结构分为单吸泵，双吸泵；按工作用途分为油泵，水泵，凝结水泵，蒸汽泵，排灰泵；按工作压力分为低压泵，中压泵，高压泵。轴流泵按轴的安装方式分为立式泵，卧式泵，斜式泵。容积式水泵包括：往复泵和转子泵。(2)按使用部门分：农业用泵、工业用泵和特殊用泵等。(3)水泵按用途分：水泵、沙泵、泥沙泵、污水泵、污物泵、井用泵、潜水电泵等。(4)水泵按动力类型分：手动泵、畜力泵、风力泵、太阳能泵、电动泵、机动泵[2]。1.2泵站1.2.1泵站的定义泵装置及辅助设备和相应的建筑物组成了泵站。能够提供有一定压力和流量的液压动力和气压动力装置[3]。1.2.2泵站的分类(1)给水泵站：①按照水泵机组设置的位置与地面的相对标高关系，可分为地面式泵站、地下式泵站与半地下式泵站。②按照操作条件及方式，可分为人工手动控制、半自动化、全自动化和遥控泵站等。③按泵房位置变动与否可分为固定式泵房和移动式泵房。④按基础及水下结构的特点可分为分基型、块基型、干室型和湿室型等形式。⑤按水泵类型，可分为卧式泵泵房、立式泵泵房和深井泵房。⑥按泵站供水情况，可分为均匀供水泵站和分级供水泵站。⑦按泵房外形可分为矩形泵房、圆形泵房和半圆形泵房。⑧在给水工程中，常见的分类是按泵站在给水系统中的作用可分为取水泵站，送水泵站、加压泵站及循环水泵站。(2)排水泵站：①排水泵站按其排水的性质，一般可分为污水(生活污水、生产污水)泵站、雨水泵站、合流泵站和污泥泵站。②按其在排水系统中的作用，可分为中途泵站(或叫区域泵站)和终点泵站(又叫总泵站)。③按泵启动前能否自流充水分为自灌式泵站和非自灌式泵站。按泵房的平面形状，可以分为圆形泵站和矩形泵站。④按集水池与机器间的组合情况，可分为合建式泵站和分建式泵站。⑤按照控制的方式又分为人工控制、自动控制和遥控三类[4]。1.2.3我国泵和泵站的发展状况随着国民经济及工农业的发展，给水排水工程的兴建与改建规模日益扩大，泵行业在设计制造和应用技术方面也在不断提高。近年来，随着CAD优化设计、可靠性设计和微机测试技术的推广应用，从设计开发、材料选用、加工工艺、调式、检测等生产全过程都建立了较完整的ISO质量认证保证体系，并不断引进国际先进技术，逐步建立了机泵网系统和实行了广泛的技术合作体系。目前，国内可以生产多种型号、规格、多品种、不同材质的多种系列泵，最大的水泵叶轮直径达5.7m，而小型微型泵如同纽扣般大小，在材质上研制了氟塑合金泵、陶瓷泵、玻璃钢泵、无泄漏节能型的磁力驱动泵，以及体积小投资省多种材料的潜水泵。[5](1)系列化、标准化程度日趋完善的同时，向专业化、特殊用泵化发展。自1958年以来，在统一型号系列分类定型尺寸等方面做了大量工作。自1975年以来，我国陆续生产了ISO国际标准系列泵，适应排污排渍以及给水用的大中型不同材质的轴流式、离心式潜水泵。为了满足高层建筑给水的需要，引进了日本先进技术只在的双蜗壳单吸多级离心泵MS型系列、原国家经委、原机电部联合推广的节能产品DG型锅炉给水泵系列，适用于航空、冶金、化工、轻工、食品有关防腐、有毒、易燃、贵重液体，无泄漏节能型磁力驱动泵，抽送高压液体用的高速泵正在引进与研制之中。(2)向大型化、高速化发展。我国目前生产最大的轴流泵单机容量6000KW、混流泵7000KW、离心泵8000KW；高压锅炉给水泵单机容量60000KW；新型离心潜水泵抽送流量已达500L∕s。相应扬程110m，最大出水量达8m3∕s，并有再扩大的趋势。大型化必然导致高速化，在20世纪80年代，国际水平的多级分段式离心泵转速7500r∕min，现已增至10000r∕min。我国目前使用的进口同类产品转速4600r∕min。高速泵产品转速30000r∕min，相应扬程H=2000m以上。仅此还不能完全满足高压液体的输送，因此大型化的同时必然高速化。(3)泵站自动化水平逐步提高。我国泵站自动化装备还不够完善，技术水平还不够高，但自动化管理模式正在被人们所接受，并努力去实现。从机组起动、监视运行、停机全过程以及多级抽水泵站系统的调节、优化调度，在逐步实现自动化的过程中计算机技术及网络系统的应用日趋广泛，管理水平也在逐步提高[6-7]。随着经济的发展与计算机技术的进步，我国泵站泵站自动化技术逐渐发展起来，泵站监测系统自70年代至目前为止，已发展到一定水平，可分为一下三个阶段：起步阶段：至1969年，江都一、二、三站先后投产。1972年在江都站进行自动化试验，在站上建一总控室，对整个枢纽进行遥测、遥控，但由于元件质量问题，无法正常使用。完善阶段：80年代以来，监测系统不断提高与完善，泵站中陆续使用自动化设备。江苏皂河站及淮阴站，投产时未设监控装置，至80年代，皂河站配置微机，淮阴站进行就地监控，用无线传送进行遥测，但两个站均由于元件质量问题，未达到监控目的。1983年投入运行的我国西北地区最大的新疆博斯腾湖泵站，该站采用当时比较先进的DJK-F-T型集中控制装置，在机组运行中发挥了一定的作用。又如1986年投入运行的湖北汉川二站，采用自动监测系统，利用JYT-850型综合调度端，对站内运行参数自动巡检。应用阶段：进入90年代，计算机技术飞速发展，自动化技术在泵站中得到了很大的发展和应用。江苏省在大型泵站中，已全部采用微机监控，如1993年竣工的徐州沙集站，1996年建成的淮安三站，及1997年进行节能改造的江都一、二站等项目均采用自动监测系统[8-9]。1.2.4国外泵站的发展状况泵站与其它水利建筑物不同，它无需修建挡水和引水建筑物，对资源和环境无影响，受水源、地形、地质等条件的影响较小，且具有投资省、成本低、工期短、见效快、灵活机动等优点。但是，泵站运行要耗能，设备维护和更新费用高。尽管如此，许多国家还是把泵站工程建设列为优先考虑的重点。尤其是荷兰、日本和美国等国家，他们的发展速度较快，技术更先进、管理更完善，有许多东西值得我们借鉴和学习[10]。(1)荷兰泵站工程发展状况：荷兰是一个地势低洼的国家，约有四分之一的国土面积低于海平面，历史上即以筑堤、排水、围海造田而著称，再加上部分地区开垦沼泽地等，其排水问题十分突出。为了解决这些矛盾，荷兰政府兴建了众多的大型排水泵站，迄今已从围海造田中增加土地面积约60万公顷。荷兰排水泵站的特点是扬程低、流量大。其泵站的数量和大泵的台数都是我国泵站数量的三倍以上。荷兰比较注重科研的投入，科研力量很强，研究机构齐全，设施非常完善，对水泵及其进、出水流道均有比较系统的研究[11]。(2)日本泵站工程发展状况：日本是一个岛国，国土面积大部分为山地、丘陵，人均拥有的耕地面积较少。为获得土地面积，日本采用了大规模拦海造地的方法，同时兴建了一批排水泵站，以解决易涝地区的排渍问题。19世纪前后，围绕大河流域的水田开发取得进展，初步形成现在日本水田面积300万hm2的规模。1868年明治维新后，近代科学技术和日本传统的水田农业技术结合，日本的灌溉排水设施得到广泛建设，不断发展提高。1970年前后，日本大米过剩，政府开始推行调整农业产业结构的政策，灌溉排水设施的建设从原来以水田为中心转入以旱地为中心。进入1990年后，随着灌溉排水设施以新建改良为主的制度逐步完善，以大河下游沼泽为中心，积极推行了旨在提高生产率的排水设施建设[12-13]。1.2.5泵站存在的问题（1）设计不合理，建设标准低。规划设计不合理，工程效益降低，泵站流量减少，机泵效率下降的问题严重。不少泵站的进出水设计不合要求。特别是进水设计不规范，造成进水条件恶化，汽蚀、振动、漩涡的产生使水泵效率和工作性能急剧下降。九十年代以来，我国对大江大河进行了大力度的治理，大幅度地提高了堤防、涵闸、河道的防洪标准，在应对特大洪涝灾害时有了可靠保障。而与此形成对照的是，许多泵站防洪标准偏低，不少大型泵站一般仅能达到五年一遇到十年一遇的标准。目前，已达标的灌排面积中由于工程老化灌排标准也在逐年降低[14]。（2）老化失修严重。六七十年代兴建的泵站，至今已运行了三十年以上，主机组严重老化，电气设备绝缘性能下降，安全可靠性明显降低。许多淘汰过时的设备，给泵站的安全生产和经济运行带来巨大威胁。建筑物工程年久失修，碳化、裂缝、沉陷、破损严重，故障频繁发生，维修周期越来越短；闸阀、压力管道锈蚀、腐蚀严重，造成爆裂隐患，严重影响了泵站安全运行和效益的发挥。致使泵站效率不断下降，成本不断上升，管理费用不断增长，不少泵站已到了难以为继的状况，有些泵站的机组已多年不能正常运行。（3）能源消耗超标。我国机电灌排年均耗电160亿kW.h，年均耗油200万t。我国大中型泵站平均装置效率仅40％-50％，距部颁标准电力泵站每台机组要求能源单耗≤5kW.h/（kt.m）相差甚远。据甘肃省统计，334处大中型电灌工程大部分装置效率在30-40％之间，能源单耗在9-6.8kW.h／kt.m。浙江省全省的泵站平均装置效率为32％，年耗电4亿kW.h，按部标准每年浪费用电1亿kW.h。（4）效益衰减，抗灾能力减弱。由于设备损坏严重，泵站的设备完好率和运行可靠性大大降低，抵御自然灾害能力大大减弱。在应对特大洪涝灾害面前重大事故频发，不少泵站面对滔滔洪水不能开机运行。江湖演变、泥沙淤积，加之水情和雨情恶化，汛期长江洪水顶托，使外河水位不断抬高，泵站提排扬程增加。据统计，湖区汛期外河水位普遍提高1.0-2.0m，造成泵站扬程加大，机组超负荷运行，产生剧烈震动，排水流量减少，效率急剧下降，有的泵站在高洪水位时被迫停机。技术落后，自动化程度不高。泵站普遍缺少自动化监控设施和基本的信息化手段，泵站机组不匹配，不能实现优化运行，优化调度。泵站管理技术落后，加上后期管理设施改造经费不足，投资匮乏，淘汰的管理设施得不到及时的更新。从整体而言，泵站相对我国水电、电力等行业，泵站管理手段更为落后和滞后，西部地区与我国东南部省份的泵站相比，甚至在东南一些省的不同地区，管理手段差距明显，与现代化管理的要求相差甚远。（5）站区生态环境破坏严重。长期以来泵站更新改造资金投入严重不足，维修资金缺乏，运行费用无保障，泵站生产生活设施落后，周围荒山坡地，水质污染，站区生态环境破坏严重。很多泵站没有与外界相连的站区标准道路,交通不便；基层站效益差，职工生活困难，住房简陋，无法满足工程正常运转的需求[15-16]。1.3送水泵站设在水厂内，直接向用户送水，因此水泵运行工况直接受用户用水情况的影响，其流量与水压在一天内是逐时变化的，尤其是在无水塔管网系统中工作，供水的不均匀性更突出。要使泵站经济有相应的调节措施，如设调节构筑物，采用分级供水方式，合理的选择水泵型号及台数，有条件时可采用变速调节运行，以及制定相应的运行管理制度[17]。常用的分级供水方式是用不同的开机台数，以及大小机组配合运行，来适应流量的变化。对有调节构筑物的情况一般分两级供水，无调节构筑物的时，一般采用三级供水，即水泵总出水量满足最大时管网用水要求，各个供水时段采用不同的水泵配合并联运行供水。对于有条件的泵站，可采用定速与调速泵并联运行方式，在调速泵的调节下，不仅流量满足要求，减少扬程浪费，还可能使水泵在高效段运行[18]。二级泵站集水井水位比较稳定，变幅比较小3-4m，中小型离心泵吸水扬程较高，常采用地面式或半地下式泵房，地面式常采用分基型泵房，半地下式常采用干室型泵房，但结构埋深不大，施工较方便。泵房内采光通风条件较好，只有在机组容量较大或台数较多时才考虑机械通风。检修运行废水再不能自流时才设排水泵抽排，室内交通方便，吊运设备简单，辅助设备较少。此外，站内要设计量设备与水位仪表。流量计传感器装于现场，显示仪装于控制室。最好选用既能指示清水池水位，又能给出高低水位信号的水位计，泵房的隔音与减振在今后的设计中叶应予以考虑[19-20]。2设计内容2.1设计资料某市送水泵站日最大设计水58000t/d，泵站分两级工作。泵站第一级工作从6时到22时，每小时水量占全天用水量的4.90%；第二级工作从22时到次日6时，每小时水量占全天用水量的2.8%。该市最不利点建筑层数6层，自由水压为28m,输水管和给水管网总水头损失为9.32m，泵站地面标高为650m，泵站地面至设计最不利点地面高差为15.60m,吸水井最低水位在地面以下4.0m消防水量100m3/h，消防时，输水管和给水管网总水头损失为20m。2.2工艺流程：112345图2.1送水泵站流程图Figure2.1Thepumpingstationflowchart图中1为清水池；2为吸水井；3为送水泵站；4为管网；5为高地水池（水塔）2.3设计内容：2.3.1设计流量的确定和设计扬程的估算(1)设计扬程估算：H1=Zc+H0+∑h+∑h泵站内+Hc（2.1）(2)设计流量的确定:Q=最大设计水量×每小时水量占全天用水量（2.2）2.3.2初选水泵和电机：(1)选泵原则水泵选型是根据所需的设计流量与设计扬程选泵(2)电机选择根据水泵样本提供的配套可选电机，根据电源容量的大小、电压等级、水泵运行可能出现的最大轴功率和转速以及传动方式等条件确定电动机类型、容量、电压等。常用的电动机有异步电动机和同步电动机两种。2.3.3吸水管路与压水管路计算(1)吸水管路:吸水管路通常处在高压状态下工作，所以对吸水管路的基本要求是不漏气、不积气、不吸气，否则会使水泵的工作产生故障。吸水管管径，由确定的流量，由钢管水力计算表查得管径,流速,单位管段的水头损失。(2)压水管路:对压水管路的基本要求是耐高压、不漏水、供水安全、安装及检修方便。压水管管径由确定的流量，由钢管水力计算表查得管径，流速，阻力系数。2.3.4机组布置水泵机组布置的基本要求是：供水安全可靠、管道布置简短、安装与维护方便、机组排列整齐、起重设备简单并留有扩建余地。常见的布置形式有：一行式布置、双行式交叉布置、双行式半交叉布置、平行一行式布置。2.3.5吸水管路与压水管路中水头损失的计算吸水管路中的水头损失：沿程水头损失，局部水头损失压水管路水头损失：沿程水头损失，局部水头损失2.3.6水泵安装高度的确定（2.3）式中——安装高度,泵轴至最低水位的几何高度；——水面上的绝对大气压；——水泵的气蚀余量；——吸水管路总水头损失；——实际水温下的饱和蒸汽压力。2.3.7吸水井的设计(1)吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。(2)吸水井最低水位＝清水池最低水位－清水池至吸水井水头损失；(3)吸水管进口应设喇叭口，以便吸水管进口水流平稳，减少损失。2.3.9消防校核、辅助设备的选择消防时，校核泵站的供水量和泵站的扬程；根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机；根据和选取真空泵，在压水管上设超声波流量计。2.3.10泵房形式、建筑高度和平面尺寸的确定根据清水池最低水位标高和水泵HS的条件，确定泵房为矩形半地下式。泵房左侧设有设备出入的大门，右侧设有控制室，配电室等。

3．设计计算3.1水泵机组的选择3.1.1二级泵站的组成及特点（1）二级泵站的组成①水泵机组包括水泵和电动机，是泵站中最重要的组成部分；②吸压管路指水泵的吸水(进水)管路和压水(出水)管路，水泵通过吸水管从吸水井(池)中吸水，经水泵加压后通过压水管路送至用户；③引水设备指真空引水设备(如真空泵、引水罐等)和灌水设备。当水泵工作为吸入式启动时，需引水设备；④起重设备指泵站内设备及管道安装，检修用的吊车、电动葫芦等设备；⑤排水设备指排水泵、排水沟、集水坑等，用以排除泵站地面污水；⑥计量设备指流量计、压力计、真空泵、温度计等；⑦采暖及通风设备指采暖用的散热器、电热器、火炉及通风机等设备；⑧电气设备指变、配电设备；⑨防水锤设备指水锤消除器等；⑩其他设备包括照明、通信、安全与防水设施等。在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外，还设有高低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。（2）二级泵站的特点：二级泵站通常设在净水厂内，经水厂净化后的水进入清水池储存，清水池中水经管道自流入吸水井，水泵从吸水井吸水，经加压后送入城市输配水管网。其工艺流程如：清水池→吸水井→送水泵站→输配水管网→用户。基本特点：泵站埋深较浅，通常建成地面式或半地面式，为了适应用户水量、水质的变化，需要设置多台水泵机组，因而，泵房面积较大，泵房一般为矩形形状，砖混结构。3.2泵站设计参数的确定3.2.1流量的确定58000t/d=58000m3/d。泵站一级工作时的设计工作流量：Q1=58000*4.90%=2842m3/h=789.44L/S泵站二级工作时的设计工作流量：Q2=580000*2.8%=1624m3/h=451.11L/S3.2.2扬程的确定H1==15.6+4.0+28+9.32+2.0+1.5=60.42m（3.1）其中:—最不利点的地面标高和吸水井最低水位的高程差（m）；—自由水压(m)；—总水头损失(m)；∑h—泵站内损失（初步估计为2m）Hc—安全水头1.5m3.3选择水泵3.3.1水泵选择的基本原则(1)选泵要点：①大小兼顾，调配灵活在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、电器设备的配套与贮备管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。③合理地用尽各泵的高效段单级双吸式离心泵是给水工程中常用的一种离心泵（如Sh型、SA型）。它们的经济工作范围（即高效段），一般在0.85Qp～1.05Qp之间（Qp为泵铭牌上的额定流量值）。④近远相结合的观点在选泵过程应给予相当的重视。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，近期发展采用换大泵轮以增大水量，远期采用换大泵的措施。⑤大中型泵站需作选泵方案比较。(2)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，因而对泵站造价很有关系。②应保证泵的正常吸水条件。在保证不发生气蚀的前提下，应充分利用泵的允许吸上真空高度，以减少泵站的埋深，降低工程造价③应选用效率较高的泵，如尽量选用大泵，因为一般而言大泵比小泵的效率高。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：在不允许减少供水量的情况下（例如冶金工厂的高炉与平炉车间的供水），应有两套备用机组。允许短时间内减少供水量情况下，备用泵只保证供应事故用水量。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，它的型号和最常运行的工作泵相同。⑤如果给水系统中具有足够大容积的高地水池或水塔时，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。3.3.2初选水泵采用管路特性曲线和型谱图进行水泵的选择。管路特性曲线交点为水泵工况点。求管路特性曲线就是求管路特性曲线方程中的Hst和S。当Q=50L/s时,输水管和配水管网中水头损失很小，假定此时总水头损失之和为2米，所需泵的扬程为H=15.6+4.0+28+1.5=49.1m。当Q=789.44L/s时,所需泵的扬程为H=60.42m图3.1水泵型谱图Figure3.1Waterpump-spectrumdiagram在水泵综合性能图上做出a点(789.44,60.42)和b点(50,49.1)，两点连接成参考管道特性曲线，选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联，250S65A型，300S58型。求出管路特性曲线方程中的参数，因为：HST=15.6+28=43.6（3.2）S=()/Q2=(9.32+2)/0.816672=16.97s2/m5（3.3）H=HST+SQ2=43.6+16.97Q2（3.4）表3.1S型单级双吸离心泵的性能表Table3.1Ssingle-stagedouble-suctioncentrifugalpumpperformancetable型号流量Q(m3/h)扬程H(m)转速n(r/min)轴功率N(kW)效率(％)汽蚀余量(m)泵重(kg)250S65A34261145077743.1480468548977540509875300S58576631450131.8754.481079058147.984.297250165.580根据设计流量和设计扬程，参考水泵的型谱图，最终确定选择300S58型水泵五台，四台工作，一台备用。3.3.3确定电机根据水泵样本提供的配套可选电机，选定Y355-4电机，其参数如下：V=6000V,P=200Kw，n=1490r/min，W=1800kg。3.4水泵机组的基础设计表3.2300S58型单级双吸离心泵外形尺寸（不带底座mm）Table3.2300S58single-stagedouble-suctioncentrifugalpumpdimension（Withoutbasemm）型号外形尺寸LL1L2L3BB1B2B3HH1H2300S582905450400951900600450830510250310表3.3300S58型单级双吸离心泵外形尺寸（不带底座mm）Table3.3300S58single-stagedouble-suctioncentrifugalpumpdimension（Withoutbasemm）型号外形尺寸进口法兰尺寸出口法兰尺寸H3n-ФdDN1D01D1n1-Фd1DN2D02D2n2-Фd2A300S585204030040044512-Ф2225035039512-φ22630300S58型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则基础长度L=水泵和电机最外端螺孔间距+(400～500)=B+L2+L3=900+400+951+450=2701mm（3.5）基础宽度B=水泵和电机最外端螺孔间距(宽度方向，取大者)+（400～500）=A+(400~500)＝630+450=1080mm（3.6）基础高度H＝＝3.0*(810+1800)/(2.7×1.08×2400)=1.12m（3.7）其中：—水泵重量（kg）;—电机重量（kg）;—基础长度（m）—基础宽度（m）;—基础密度（kg/m3）(混凝土密度ρ＝2400kg/m3)最终确定水泵占地L×B×H=2.7m×1.08m×1.12m=3.27m3。（3.8）3.5水泵吸水管路和压水管路设计3.5.1吸水管路（1）吸水管路布置要求吸水管路通常处在高压状态下工作，所以对吸水管路的基本要求是不漏气、不积气、不吸气，否则会使水泵的工作产生故障。为此常采取一下措施：①为保证吸水管路不漏气，要求管材必须严格。②为使水泵及时排走吸水管路中的气体，吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度。③吸水管的安装与敷设应避免在管道内形成气囊。④吸水管安装在吸水井内，吸水井有效容积应不小于最大一台泵5min的抽水量。⑤吸入式工作的水泵，每台水泵应设单独的吸水管。⑥当吸水池水位高于水泵轴线时，吸水管上应设闸阀，以利于水泵检修。⑦当水中有大量杂质时，喇叭口下面应设置滤网。⑧吸水管设计流速一般为：DN＜250mm时，v=1.0～1.2m/s；DN≥250～1000mm时，v=1.2～1.6m/s；DN﹥1000mm时，v=1.5～2.0m/s.(2)吸水管管径：当Q=972m3/h=270L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=500mm，流速V=1.38m/s，阻力系数i=3.8‰3.5.2压水管路(1)压水管路布置要求对压水管路的基本要求是耐高压、不漏水、供水安全、安装及检修方便。①压水管路常采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要经常检修处采用法兰接口。②为了避免管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适当位置上设补偿接头或可挠性接头。③离心泵必须要关闸启动。④当不允许水倒流时，需设止回阀。⑤压水管设计流速为：DN＜250mm时，v=1.5～2.0m/s；DN≥250mm时，v=2.0～2.5m/s；(2)压水管管径：当Q=972m3/h=270L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=400mm，流速V=2.14m/s，单位管段的水头损失i=1.9‰，两条输水干管D=600mm。3.5.3管路附件选配同心渐放管一个（，L=500mm），FD型DN600可曲挠橡胶接头一个（），旋启式消声止回阀一个（，L=900mm），单闸板闸阀一个（，L=540mm），钢制焊接弯头一个（），渐扩管一个（，L=900mm），钢制四通一个（），对夹式蜗杆传动蝶阀一个（，L=180mm）。吸水管、压水管连同泵一起安装在机器间的地板上，管道直进直出，弯头少，可节约电耗。在选择配件时，选用的是全国通用标准产品。3.6布置机组水泵机组布置的基本要求是：供水安全可靠、管道布置简短、安装与维护方便、机组排列整齐、起重设备简单并留有扩建余地。常见的布置形式有如下：3.6.1一行式排列这种形式简单、整齐、泵房跨度小，适应于卧、立式机组，但机组台数较多时，泵房长度及集水池宽度较大。如图3.2112图3.2一行式布置（1—水泵；2—电动机）Figure3.2Alinestyle（1-pump；2-electricmotor）3.6.2双行式交叉排列当泵房长度受到限制或采用圆筒形泵房时可采用这种布置形式，如图3.3。这种形式可压缩泵房长度，但增加了泵房跨度，尤其是操作、维修不便、同时还要求部分机组水泵轴调向，在水泵订货时必须加以说明。221图3.3双行式交叉排列（1—水泵；2—电动机）Figure3.3Doublestaggeredrows（1-pump；2-electricmotor）3.6.3双行式半交叉排列在交叉布置的条件下，为了保持水泵轴不调向，可采用半交叉布置，如图3.4所示。布置时要求水泵进出水管不穿过电动机基础。1212Figure3.4Double-linesemi-cross-style（1-pump；2-electricmotor）3.6.4平行一行式排列小型泵站采用单吸式离心泵时如IS型，由于水泵进、出口呈90°角，机轴线平行布置进水不设弯管，并可减少机组间距，相应缩短并可减少机组间距，相应缩短了泵房长度和集水池宽度，如图3.5。112图3.5平行一行式布置（1—水泵；2—电动机）Figure3.5Aparallellinestyle（1-pump；2-electricmotor）我采取的平行一行式排列。3.7吸水井的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。具体尺寸要求为：（1）吸水管进口淹没水深h≥0.5—1.0m，否则应设水平隔板，水平隔板长为2D或3d(D为喇叭口大头直径，d为吸水管直径)，取h=1.0m；（2）吸水管进口应设喇叭口，以便吸水管进口水流平稳，减少损失。（3）喇叭口大头直径D(1.3—1.5)d=1.5d=1.5500=750mm。其中：d为吸水管直径（4）喇叭口的长度为L(3.5—7.0)(D-d)=6×（750-500）=1500mm；（5）喇叭口下缘距吸水井井底距离≥（0.8～1.0）D＝1.0×750=750mm；（6）喇叭口距吸水井井壁距离≥（0.75～1.0）D=1.0750=750mm；（7）喇叭口之间的距离≥（1.5～2.0）D＝2.0×750＝1500mm。所以，按以上要求吸水井长度为11250mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为12000mm，吸水井宽度最终调整为2700mm，吸水井高度最终调整为2800mm(包括超高300)。经计算吸水井有效容积为90.72m3，大于泵站一台泵5min的抽水量，故满足要求。3.8各工艺标高的设计水泵允许安装高度：（3.9）其沿程水头损失：iL=1.9‰×10=0.019m（3.10）局部水头损失代入公式求得：∑hs==（0.1+0.67+0.07+0.20）=0.101m（3.11）吸水管长度暂按10m估算，Hs=10-[NPSH]p+=10-1.2×4.4+0.097=4.82m（3.12）式中：—吸水管进口喇叭口局部阻力系数，取0.1；—90°弯头局部阻力系数，取0.67；—阀门局部阻力系数，取0.07；—偏心渐缩管局部阻力系数，取0.20；V—吸水管中流速，1.38m/s吸水管总水头损失为∑hs=iL+=0.038+0.101=0.138m（3.13）但考虑长期运行后，水泵性能下降和管路阻力增加等，为安全起见所以取。则：=4.82-0.097-0.5=4.22m（3.14）泵轴标高＝吸水井最低水位+Hss＝650-4+4.22=650.22m（3.15）基础顶面标高＝泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)＝650.22-0.52＝649.7m（3.16）泵房地面标高＝基础顶面标高-0.30＝649.7-0.30=649.4m（3.17）水泵进口中心标高=泵轴标高-H2=649.4-0.31=649.09m（3.18）水泵出口中心标高=泵轴标高-H3=649.09-0.52=648.57m（3.19）3.9复核水泵和电机根据已经确定的机组布置和管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。泵房内管路水头损失=0.5+0.0418=0.5418m（3.20）其中：吸水管总水头损失=0.5m压水管总水头损失∑hs=iL+=0.019+（0.25+0.14+0.32+0.12+0.68+0.28+4.0+0.2）×=1.419m（3.21）所以，水泵扬程H=15.6+4.0+28+9.32+1.419=58.34m（3.22）与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。3.10消防校核消防时，泵站的供水量：Q火=Qd+Qx=2916+200=3116m3/h=865.55L/s（3.23）消防时，取安全水头2m，泵站的扬程：H火=HST++=2+15.6+4.0+28+9.32+1.419=60.34m（3.24）其中：HST—泵静扬程，m—总水头损失，m—泵站内损失，m3.11设备的选择3.11.1引水设备启动引水设备，选用水环式真空泵，真空泵的最大排气量=1.10×（0.25+8.45）×10.33/300×（10.33-4.62）=0.057m3/s（3.25）其中—真空泵的最大排气量（m3/s）；—漏气系数（1.05～1.10）；—最大一台水泵泵壳内空气容积（m3）；—吸水管中空气容积；—一个大气压的水柱高度，取10.33；—水泵引水时间（h），一般取5min；—离心泵的安装高度（m）；真空泵的最大真空度=×865.55/10.33=4.62×865.55/10.33=387.11mmHg（3.26）其中—真空泵的最大真空度（mmHg）；—离心泵的安装高度（m）最好取吸水井最低水位至水泵顶部的高差。根据和选取SZB-8型水环式真空泵2台，其参数如下：极限压力110-150；抽气速率为0.84m3/min；配用功率为3kw，一备一用。3.11.2计量设备在压水管上设超声波流量计，选取LDS分体（一体）式电磁流量计2台，其参数为：DN200～DN600≤1.0MPa，流速范围0.1-15m/s，安装在泵房外输水干管上，距离泵房6m。在压水管上设压力表，型号为Y－60Z，测量范围为0.0～1.0MPa。在吸水管上设真空表，型号为Z－60Z，测量范围为0～760mmHg。3.11.3起重设备300S58型水泵的重量810Kg，Y355-4型电机的重量是1800Kg根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机，选择SDQ-3型手动单梁桥式起重机。其各个参数为：跨度为5-14m/span（米），有效起升高度：3-10m（m），额定起重量：1t、2t、3t、5t、10t。图3.6SDQ型手动单梁桥式起重机Figure3.6SDQManualsingle-beambridgecrane3.11.4排水设备设潜水排污泵2台，一用一备，集水坑一个，容积为2.0×1.0×1.5＝3.0m3选取50QW15-7-0.75型潜水排污泵，其参数为：Q=15m3/h；H=7m；n=2820r/min3.11.5防水锤设备（1）防止降压措施：可以减小流速；变更出水管路纵断面的布置形式；设置调压室，设置空气室。（2）防止升压措施：安装水锤消除器；安装缓闭阀；取消止回阀；安装安全膜片。我通过安装缓闭阀来防止水锤。3.12泵房形式、建筑高度和平面尺寸的确定根据清水池最低水位标高和水泵HS的条件，确定泵房为矩形半地下式。泵房左侧设有设备出入的大门，右侧设有控制室，配电室等。3.12.1纵向排列此种排列方式适用于如IS型单级单吸悬臂式离心泵。因为悬臂式系顶端进水，采用纵向排列能使吸水管保持顺直状态，如果泵房中兼有侧向进水和侧向出水的离心泵，则才纵向排列的方案就值得商榷。如果S型泵占多数时，纵向排列方案就不可取。3.12.2横向排列侧向进、出水的泵，如单级双吸卧式离心泵S型采用横向排列比较好。横向排列虽然稍增长了泵房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水力条件好，节省电耗故被广泛采用。横向排列的各部尺寸应符合下列要求：根据以上要点和实际情况，本泵站采用横向布置。横向排列的各部尺寸应符合下列要求：（1）泵凸出部分到墙壁的净距A1等于最大设备的宽度加1m，但不得小于2m。A1=H+1500=510+1500=2010mm，取A1=3000mm。（2）出水侧泵基础与墙壁的净距B1＞应按水管配件安装的需要确定。但是考虑到泵出水侧是管理操作的主要通道，故B1≥3m。取B1=4000mm（3）进水侧泵基础与墙壁的净距D1，也应根据管道配件的安装要求决定，但不小于1m.。取D1=2000mm。（4）电机凸出部分与配电设备的净距C1，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定安全距离，其值要求：C1=电机轴长+0.5m。但是，低压配电设备应C1≥1.5m.；高压配电设备C1≥2.0m。C1=L+500=2905+500=3405mm，取C1=3500mm（3.27）（5）泵基础之间的净距E1值与C1要求相同，即E1=C1。如果电机和泵凸出基础，E1值表示为凸出部分的净距。取E1=3000mm。（6）控制室和配电室长度分别取2000mm。（7）吊车底板至检修间地坪高a=0.1m；吊车高度b=0.6m；吊车梁底至起重机钩中心距离c=0.5m；起重绳的垂直长度d=1.5m；最大一台设备高度1.12m；起吊钩在平台上的超高2m。根据机组和管道布置经反复比较，最终取水泵间距2m，水泵与配电设备间距2.5m，水泵距大门口5m；水泵距吸水管侧墙2.5m；水泵距出水管侧墙4.5m。泵房总长度L=A1+3×C1+4×L安装+L控制+L配电=3000+3×3500+4×785+2000+2000=20640mm（最后调整为21000mm）（3.28）泵房总宽度B=D1+B设备+B1=2000+900+4000=6900mm(最后调整为7000mm)（3.29）泵房总高度H=a+b+c+d+e+f=0.1+0.6+0.5+1.5+1.12+2=5.82m（最后调整为6m）（3.30）水泵机组采用单排横向排列形式布置泵房左端设一进出设备的大门，控制室、配电室、值班室设在泵房右侧地上一层。水泵间距2.5m，水泵与配电设备间距2.5m，水泵距大门口7.0m；水泵距吸水管侧墙2.0m；泵房长21.0m，宽7m，高6m；清水池长11.0m，宽2.6m，高7.0m；按以上要求吸水井长度为3.25m，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为3.5m，吸水井宽度最终调整为1.5m，吸水井高度为5.2m。

4．结论根据设计资料，通过流量和扬程，分析反复比较，参考特性曲线得出结论，最终确定选择300S58型水泵五台，四台工作，一台备用。（1）吸水管管径选择D=500mm，压水管管径选择D=400mm，输水干管D=700mm。（2）水泵机组采用单排横向排列形式布置泵房左端设一进出设备的大门