1、泵与泵站课程设计任务书 姓名：束航班级：环工0901学号：091602120学院：环境工程与科学学院专业：环境工程2012.1.12泵与泵站课程设计1目 录一、设计说明书 1工程概述 .1二、设计概要 1三、设计计算 2设计流量的确定和设计扬程估算： .2、初选泵和电机 .3、吸水管路的设计 .7、压水管路的设计 .8、水泵间布置 .10水泵房安装高度 .12辅助设备设计 .17四、 参考文献 19泵与泵站课程设计2一、设计说明书工程概述(一) 工程概括规划设计日产水能力为 15 万 m3 的第二水厂，给水管线设计已经完成，现需设计该水厂取水泵房。(二) 设计资料市新建第二水厂工程近期设计水量
2、为 100000m3/d，要求远期发展到150000m3/d，采用固定取水泵房用两条直径为 800mm 的自流管从江中取水。水源洪水位标高为 22.50m，枯水位标高为 19.20m。净水构筑物前配水井的水面标高为 31.60m，地面标高为 23.0m，自流取水管全长 180m，泵站到净化场的输水干管全长 1800m。自用水系数=1.051.1，取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为 10kPa，泵房底板高度取 11.5m。二、设计概要取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中, 取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道
3、的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。其从水源中吸进所需处理的水量,经泵站输送到水处理工艺流程进行净化处理。本次课程设计仅以取水泵房为例进行设计，设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。
4、在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应该考虑到远期扩建的可能性，所以用远期的容量及扬程计算。对于机组的配置，我们可以暂时只布泵与泵站课程设计3置三台 500S59A 型水泵（一台备用，两台工作） ，远期需要扩建时，再增加一台同型号的水泵。三、设计计算设计流量的确定和设计扬程估算：(1) 设计流量 Q为了减小取水构筑物、输水管
5、道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：式中 Qr一级泵站中水泵所供给的流量(m3h)；Qd供水对象最高日用水量(m3d)；为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.05-1.1T为一级泵站在一昼夜内工作小时数。考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数 =1.05,则近期设计流量为 Q=100000/24 =4166.67m3/h=1.16 m3/s远期设计流量为 Q=150000/24=6264m3/h=1.74 m3/s(2)设计扬程 HST(3)静扬程 HST的计算通过取水部分的计算已知在
6、最不利情况下（即一条自流管道检修，另一条自流管道通过 75%的设计流量时） ，从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为 1m，则吸水间中水面标高为 22.50-1.00=21.50m,最低水面标高为 19.20-1.00=18.20m,所以泵所需静扬程 HST 为：洪水位时，H ST=31.60-21.50=10.10m枯水位时，H ST31.60-18.20=13.40m输水干管中的水头损失hTQdr泵与泵站课程设计4设采用两条 DN1000 的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过 75%的设计流量（按远期考虑） ，即Q=0.756264=4698m3/h=1.30
7、5m3/s,查水力计算表得管内流速 v=1.72m/s,i=3,所以输水管路水头损失； =1.10.0031800=6mh(式中 1.1 包括局部损失而加大的系数)泵站内管路中的水头损失h粗估 1.8m，安全水头 2m，则泵设计扬程为：枯水位时：H max=13.40+6+1.8+2=23.20m洪水位时：H min=10.10+6+1.8+2=13.90m、初选泵和电机(1) 管道特性曲线的绘制管道特性曲线的方程为H=HST+ =HST+SQ2h式中 H ST 最高时水泵的净扬程，m;水头损失总数，m;hS沿程摩阻与局部阻力之和的系数；Q最高时水泵流量，m 3/sHST=33.60m ,把
8、Q=4156.25m3/h,H=44.41m,代入上式得 :S=8.10所以管路特性曲线即为:H= H ST+8.10Q2=33.60+8.10Q2可由此方程绘制出管路特性曲线,见图 1表 1 管路特性曲线 Q-H 关系表Q(m3/h) 0 600 1000 1700 2000h(m) 0.00 0.23 0.63 1.81 2.50H(m0 33.60 32.83 33.23 34.41 35.10Q(m3/h) 2500 2800 3400 3900 4200h(m) 3.91 4.90 7.23 10.80 12.10H(m) 36.51 37.50 39.83 44.41 44.70(
9、2） 水泵选择选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律大小兼顾，调配灵活 泵与泵站课程设计5型号整齐，互为备用 合理地用尽各水泵的高效段要近远期相结合。 “小泵大基础 ”大中型泵站需作选泵方案比较。根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图(图 2)和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：近期选择三台 500S59A 型泵，两台工作一台备用，单泵工况点为（1980，44.5） ，满足近期工况的要求。远期增加一台 500S59A 型泵，三台工作一台备用。远期三台水泵并联时单泵工况点为(1860,50.06),此时三台泵均工作在高效段工作。三 台 500S59A型 泵 并 联 工 况 点0.0010.00
10、20.0030.0040.0050.0060.0070.000 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Q(m3/s)H(m)管 路 特 性 曲 线500S59A型 泵 特 性 曲 线两 台 500S59A型 水 泵 并 联 特 性 曲 线三 台 500S59A型 泵 并 联 特 性 曲 线图 1 水泵并联工况点的求解图500S59A型泵基本参数泵与泵站课程设计6泵与泵站课程设计7图 2 离心泵性能曲线图泵与泵站课程设计8(3) 水泵参数500S59A 型单能双吸式离心式水泵性能参数如下：流量 Q=15002170m 3/s，扬程 H=5739m，转数 n
11、=970r/min,泵轴额定功率：N=333kW，电动机型号为 Y400-54-6 型异步电动机，配电机功率为 400 kw，效率为 72%74%，气蚀余量：Hs=6m表 2 500S59A 型水泵外型尺寸（不带底座） （单位：m）L L1 L2 L3 B B13510 1860 1167 580 1000 810B3 A H H1 H2 H3800 710 400 800 370 480E h W 水泵 W 电机 nd800 1200 2235 N 3000 N 435表 3 进口法兰尺寸 表 4 出口法兰尺寸500S59A 型泵工作曲线图DN1 D01 D1 n1-d1500 620 67
12、0 20-26DN2 D02 D2 n2-d2350 460 505 16-22泵与泵站课程设计9500S59A 型泵安装尺寸、吸水管路的设计(1) 流量 QQ1=6264/3=2088 m3/h = 0.58 m3/s(2) 吸水管路的要求 不漏气 管材及接逢 不积气 管路安装 不吸气 吸水管进口位置 设计流速： 管径小于 250时，V 取 1.01.2 m/s管径等于或大于 250时，V 取 1.21.6 m/s(3) 吸水管路直径采用 DN8008 钢管，则 V=1.35m/s ，i=2.40(4) 吸水管路的管件布置喇叭口设计泵与泵站课程设计10喇叭口扩大直径 D(1.31.5)d=1
13、.4800=1100 取 800喇叭口高度 4（D-DN）=4（1100-800）=1200喇叭口距墙壁的距离 a(0.751.0)D 取 a=0.91100=900 取 1000mm喇叭口距室底的距离 h 1(0.60.8)D=0.751100=925取 800mm喇叭口之间距离 l 1（1.52.0）D=1.5800=1200喇叭口淹没深度 h2（1.01.25）D=1.25800=1200喇叭口中心线与后墙的距离 C=（0.81.0）D=0.91100=990 取 1000喇叭口与进水室的距离 l3D=3300 手动闸阀 采用 Z45T10 正齿轮转动暗杆楔式闸阀，其规格为：500S59
14、A： DM=700，L=6603偏心渐缩管 为了防止吸水管积有空气，所以采用偏心渐缩管，查表得：500S59A： DN700 500，L=600,=0.2090弯头500S59A: DN600, T=700, =1.06、压水管路的设计(1) 流量 QQ1=6264/3=2088 m3/h = 0.58 m3/s(2)压水管路要求要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。压水管的设计流速：管径小于 250时，为 1.52.0 m/s泵与泵站课程设计11管径等于或大于 250时，为 2.02.5 m/s压水
15、管的选取采用 DN7006 钢管，则 V1.60 m/s，i=40(3)、压水管路配件 止回阀 采用 HH4410 微阻缓闭式止回阀，其规格为500S59A： DN800，L=1180，=0.39 电动闸阀 采用 Z945T10 电动暗杆楔式闸阀，其规格为：500S59A： DN800, L=600,W=1018 kg , =0.06手动闸阀 设置在水管路上的常开阀门，采用 Z45T25 暗杆闸阀， 其规格为：500S59A： DN600,L=800,W=1540 kg , =0.06同心渐扩管 压水管路上的渐扩管规格如下：500S59A，DN500 600, L=60 0, =0.11设在联
16、络管上的渐扩管规格:DN800 800,L=800, =0.34DN600 800,L=800. =0.31 三通管DN500 800,L=1200, =0.78、水泵间布置(1)基础尺寸确定泵与泵站课程设计12机组基础的作用是支撑和固定机组，便其运行不致发生剧烈震动，更不允许产生基础沉陷。因此对基础的要求如下：a) 坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械振动荷载。b) 要浇在较坚实的地基上，不宜浇在松软的地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。结合以上要点及所选泵的类型，本次设计选用混凝土块式基础。由于所选泵均不带底座，所以基础尺寸的确定如下：基础长：L=水泵地脚螺钉间距（长度
17、方向）+（400500）基础宽：B=水泵地脚螺钉间距（宽方向）+（400500）基础高：H=（2.54.0）（W 水泵 +W 电机 ）/(L)因此，500S59A 型泵：L=B+L2+L3+（400500）=1000+1167+580+453=3200B=A+450=710+450B+450=1250 取 1250H=3.0（3000+2235）（3.21.252400）=1630 取 1700电机基础高 H0=1700+800-400=2100 泵与泵站课程设计13(2) 基础布置基础布置情况见取水泵站祥图。泵机组布置原则：在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。
18、机组的排列方式采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，适用于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备。机组与管道布置本取水泵房采用圆形钢筋混凝土结构，此类泵房平面面积相对较小，可以减少工程造价。为了尽可能地充分利用泵房内的面积将四台机组交错并列成两排，两台为正常转向，两台为反向转向，在订货时应予以说明。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。对于房内机组的配置，我们可以采用近期购买安装三台 500S59A 型水泵，两台工作，一台备用。远期需扩建时，再添加一台 500S59A型水泵，三台工作，一台备用。水泵间平面尺
19、寸的确定水泵机组采用四台交错并列布置成两排,泵房采用圆形钢筋混凝土结构。泵与泵站课程设计14横向排列各个部分尺寸应满足下列要求：D1:进水侧泵与墙壁的净距 D11000，取 D1=2000B1: 出水侧泵基础与墙壁的净距 B13000,取 B1=3000A1:泵凸出部分到墙壁的净距 A1=最大设备宽度+0.5m=1250+1000=2250取 2700C1:电机凸出部分与配电设备的净距 C1=电机轴长+0.5m。所以C1=1860+500=2360但是,低压配电设备应 C11.5m; 高压配电设备应C12m,C1 取 2360应该是满足的。E1:泵基础之间的净 E1 值与 C1 要求相同,即
20、E1=C1=2360泵与泵站课程设计15B:管与管之间的净距 B0.7m 取 0.8 米F:管外壁与机组突出部分的距离 对于功率大于 50KW 的电机，F 要求大于 1000，取 F=1225A2:泵及电机突出部分长度 A2=200250D1:压水管路管径 D1=600L:机组基础长度 L=3200所以，可得 R=B1+F+ D1+L+ E1=3000+225+1225+3200+1350=900021水泵房安装高度(1) 水泵安装高度Hss= H sv hsh vagPa式中 H ss安装高度,泵轴至最低水位的几何高度；Pa 水面上的绝对大气压；Hsv水泵的气蚀余量； hs吸水管路总水头损失
21、；hva实际水温下的饱和蒸汽压力。500S59A: Hss= 60.510.43=3.16 m1045.吸水间最低水位=18.20-2804.25=17.01 m 取17m泵轴标高=吸水间最低水位+Hss=17+3.26=20.26m（2）泵房中各标高确定泵房内底地面标高=泵轴标高h 10.4泵与泵站课程设计16=20.261.30.4=18.56m（0.4为基础突出地面高）水泵基础顶标高=泵轴标高+H 1=20.26+0.5=20.76m水泵基础底标高=20.260.8=19.46m电机基础顶标高=20.76+1.2=21.96m水泵进水口中心标高=泵轴标高 H 2=20.260.37=19
22、.89m水泵出水口中心标高=泵轴标高- H 4=20.260.47=19.79m地下部分筒体高度=室外地面高度泵房内底标高=23.00-18.56=4.44 m泵房筒体高度=操作平台标高泵房内底标高=（洪水位标高+1m浪高）泵房内底标高=（22.50+1）-18.56=4.94m泵房上层建筑高度根据起吊高度和采光，通风要求，从操作平台到房顶楼板间距离设计为操作平台标高=洪水位标高+1m浪高=22.5+1=23.50m泵房顶标高=操作平台标高+泵房地上部分高度=23.50+5.8=29.30m总的筒体高度=泵房顶标高泵房内底标高=29.3018.56=10.74m吸水管与压水管的水损计算中心取一
23、条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图泵与泵站课程设计17DN80吸水管路中水头损失h s:h s=h fs+h ls1、吸水管路沿程水头损失:h fs=l1is=3.566.870=0.024m2、局部水头损失:h ls=(1+2) + 3gv1式中 1吸水管进口局部阻力系数， 1=0.0752 DN6008钢管闸阀局部阻力系数，按开启度 =0.125da考虑， 2=0.45；1.905 3 偏心渐缩管DN700500 , 3=0.80则 h ls=（0.75+0.45） +0.2 =1.934m8.92618.921所以吸水管路总水头损失为:h s=h fs+h ls=1
24、.934+0.024=1.96m压水管路水头损失h d:h d=h fd+h ld1、压水管路沿程水头损失:h fd=il=0.00394+0.0032310+0.008435=0.08m2、局部水头损失:h ld=（ 1+2+3+4+5+6+7） gv2泵与泵站课程设计18式中 1止回阀局部阻力系数:0.41；2手动闸阀局部阻力系数:0.06 ；3压水管上的电动闸阀局部阻力系数:0.06；4同心渐扩管局部阻力系数:0.21；5连接三通的同心渐扩管局部阻力系数 :0.31；6出水管上的电动机闸阀局部阻力系数 :0.06;7三通局部阻力系数:1.02；v2压水管的流速:1.81m/s。h ld=
25、（0.41+0.063+0.21+0.31+1.02） =0.63m8.921所以压水管路总水头损失为h d=h fd+h ld=0.08+0.63=0.71m则泵站内水头损失:h= s+ d=1.96+0.71=2.67m，符合假设的实际水头损失。辅助设备设计(1)引水设备选用真空泵作为引水设备，其特点是水泵引水快，运行可靠，易于实现自动化控制，真空泵的排气量计算：Qv= )(HwSaapTk式中 Qv真空泵排气量，单位为m 3/min;Wp泵站内最大一台水泵泵壳内的空气容积，相当于泵吸入口到出水闸阀的距离乘以吸入口面积，单位为m 3;k漏气系数，取k=1.05;Ws 吸水井最低水位算起到吸
26、水管中空气容积，单位为m 3;Ha 大气压的水柱高度，取10.33m;Hss 离心泵安装高度，单位为m;T 水泵充水时间，取5 min。500S59A型水泵的各部分参数：Wp= 0.7210=3.854Ws= 0.52(0.6+1.18+0.267)=0.40泵与泵站课程设计19则 Q v= =1.27 m3/min)03.1(548.0.最大真空值：Hsmax=Hss73.6=3.20673.6=235.96Hg因此选择2台SZ2型水环真空泵（一台备用） ，其性能如下：抽气量1.36 m3/min,极限真空度-88.5Kpa,耗水量10 L/min，重量W=140kg,配套电机:Y112M-
27、4，功率4Kw，转速n=1450 r/min.69 SZ-2型真空泵外形尺寸（带底座）：（单位：mm）L L1 L2 L3 L4 B11001 809 590 527 190 495B2 B3 B4 H1 H2 H3445 393 343 472 282 82基础尺寸：基础长度=809+（150200）=809+200=1009，取1000基础宽度=445+155=600基础高=82+（150200）=82+200=282，取300(2)起重设备的选择选型 由前面设计可知，最大设备的重量为 Y400546型电动机，其重量为3000，泵房宽18000,据此选用LDT3.2S型电动双梁式起重机，最
28、大起重量为3200，配电葫芦型号为AS416162/1，配UE小车，起升速度8m/min工字钢630。其安装尺寸: W=2500, E=476, H=687, L 1=1131, L 2=1790, b 1=1125 泵房高度确定 泵房高度:H1=a+c+d+e+h式中 a双轨吊车高度，0.687m；c行车轨道底至起重机钩中心的距离，1.125m；d起重绳的垂直长度（电动机1.2x，x为起重机部件长度，1.86m） ；e电机高度，1.2m；h起吊物与平台距离，取0.5m。则泵房地上部分高度H 1=0.687+1.125+1.862+1.2+0.5=5.744m,为了安全起见取5.8m所以泵房总
29、高度=17.94+5.8=23.74m(3)排水设备泵与泵站课程设计20由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。取水泵房的排水量一般按2040 m3/h考虑，排水泵的静扬程按 17.5m计，水头损失大约5m，故总扬程在17.5+5=22.5m左右，可选用IS65 50160A型离心泵（Q=1528m 3/h, H=27 22m, N=3kW, n=2900 r/min）两台，一台工作一台备用，配套电机为Y100L2。(4)通风设备由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台T3511型轴流风机（叶轮直径700，转速960 r/min，叶片角度15，风量 10127m3/h，风压90Pa，配套电机YSF8026, N=0.37 kW） 。(5)计量设备由于在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。四、 参考文献(1)泵与泵站 (第五版),中国建筑工业出版社。（2） 二级泵站设计例题（3） 给水排水设计手册从书(4)给水排水工程快速设计手册 1给水工程(5)给水排水工程快速设计手册 5水力计算表
