1、1课程设计设计名称 泵与泵站课程设计 题目名称 送水泵房设计 专 业 给水排水工程 年级班别 12 给水排水（2） 学 号 xxxxxxx 学生姓名 xxx 指导教师 xxx 2014 年 1 月 16 日2泵与泵站课程设计说明书本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建给水工程的送水泵房。一、设计目的本课程设计的主要目的是把泵与泵站中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。二、设计基本资料1、某城市最高日用水量为 4 万 m3/d，时变化系数 Kh=1.6，日变化系数Kd=1.3，管网起点至
2、最不利点水头损失为 12m，最不利点 地面标高为 20m，楼房一般四层（服务水头 20m），泵站至管网起点设两条输水管（均为铸铁管），每条长 500m，管径 500mm，泵站处地面标高为 17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位 14.20m，按一处火灾核算，消防流量 30L/s，发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为 17.50m，管网中无水塔。2、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。3、水厂为双电源进行。三、工作内容及要求本设计的工作内容由两部分组成：1、说明书 2、设计图纸其具体要求如下：1、说明书（1）设计任务书（2）总述（3）水泵设计流量及扬程（4）水泵机组选择（5
3、）吸、压水管的设计（6）机组及管路布置3（7）泵站内管路的水力计算（8）辅助设备的选择和布置（9）泵站各部分标高的确定(10)泵房平面尺寸确定1、设计图纸根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制送水泵房平面图、剖面图及机组大样图，图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站主要设备及管材配件的等材料表。1、总述本设计中，送水泵房为矩形，长为 23.472m，宽为 9.340m。泵房为半地下式，泵房上设有操作平台，建筑总高为 9.447m。水泵采用两台 12Sh-9A 型泵、两台 20sh-9A 型水泵（一
4、备一用），电机分别配 JS-116-4 型和 JSQ-1410-6 型。吸水管采用 DN700 和 DN500 两种规格，压水管采用 DN600 和 DN400 两种规格。管材为钢管，采用管路配件均为钢制零件。起重机选用 LD-A 型电动单梁起重机，起重量为 5t。设 200200 排水沟，选用 50QWDL-15 潜水排污泵，真空泵选用两台 SZ-1J 型真空泵，一用一备。二、设计流量的确定与设计扬程的估算：（1）输水管管径的确定查规范可得：输水铸铁管的设计流速范围 1.01.5m/s，最高日用水量为 4万 m3/d，有两条输水管，按每条输水管承担 2 万 m3/d。通过计算，当管径为500
5、mm 时，输水管的流速为 1.18m3/s，符合要求（2）设计流量的确定该城市管网无设置水塔，因此设计的泵站采取分级供水方式，既设计流量Q 按最高日最高时用水量计算，已知：最高日用水量 Qd=4104m3/h，时变化系数 Kh=1.6，因此最高日最高时用水量为： sLQKdh /71/3601246.1（3）设计扬程的估算1）水泵所需的静扬程的 HST：4当吸水井水位最高时：H ST=20.0017.70=2.30m当吸水井水位最低时：H ST=20.0014.20=5.80m水泵所需的静扬程由供水的最不利点决定，故水泵所需的静扬程为 5.80m2）泵站至管网起点的水头损失h 输 ：泵站至管网
6、起点的水头损失，以最不利情况计算，既当一条输水管检修时，另一条输水管应通过 75的设计流量。由此计算得出每条输水管的设计流量：Q=0.75Q=0.75741L/s=556L/s由给水排水设计手册第一册401 页的水力计算表可查得当 Q=550L/s 时，V=2.80m/s，1000i=20.7当 Q=560L/s 时，V=2.85m/s，1000i=21.4利用“内插法”可求得 Q=500L/s 输水管的水力坡度 i 为：1000i=21.089 v=2.83m/s所以输水管的水头损失为：h 输 =1.121.08910-3500=11.60 （其中 1.1 是包括局部损失而加大的系数）3）泵
7、站内的管道水头损失 hp 初估计为 2m4）安全水头初估计为 2m5）已知管网最不利点的水头损失为 12m，服务水头为 20m。则水泵的设计总扬程为：H=H ST+Hsev+h 输 +h 网 +hp+安全水头=5.80+20.00+11.60+12.00+2+2=53.40m三、初选泵和电机 （1）可选用的泵及其性能在课程设计当中，只考虑 sh 型水泵。当在最不利的情况下，流量和扬程要求最大时，Q=471L/s,H=53.40 ，在 sh 型水泵性能曲线型谱图上画出 a 点（741,53.40）流量和扬程要求最小时，Q=30L/s,由于流量极小。泵站、输水管和配水管网中的水头损失也很小，现假定
8、此三者之和为 2m，则该点的扬程为：H=HST+Hsev+2+hp+安全水头 H=5.80+20+2+2=29.8m，故 Q=30L/s，H=29.8m。在 Sh 型水泵性能曲线型谱图上画出 b 点（30,29.8）。连接 a、b 两点，选泵的范围即落在与 ab 连线相交的泵高效段内。初选结果如下：12Sh-9A 12Sh-9B 20Sh-9 20Sh-9A 各泵的参数见下表：功率(KW)泵型号 流量(L/s) 扬程 (H) 转数(r/min) 轴功率 电动机功率效率() 吸上高度 Hs(m) 叶轮直径 (mm) 重量(kg)147 55 99.2 80200 49 115.6 8312Sh-
9、9A248 421470131155784.5 402 809140 47.2 99.2 8012Sh-9B190 43 1470 115.6 135 83 4.5 378 8095232 37 131 78430 66 340 82560 59 390 8320Sh-9680 50970433520774 682 2570390 58 300 74530 50 347 7520Sh-9A630 42970360380724 640 2570（2）管道的特性曲线管道的的沿程阻力系数和局部阻力系数之和 S=（h 输 +h 网 +hp）/Q2=（ 11.6+12+2）/0.7412=46.66（S
10、 2/m2）故管道的特性曲线方程为 H=HST+SQ2=(5.8+20+2)+46.66Q2=27.8+46.66Q2（3）泵的组合方案及比较：根据初选泵组合不同的方案，查手册给水排水设计手册 材料设备 续册二112 页，在坐标纸上做出各泵的单泵特性曲线和不同组合下并联的特性曲线，以及管道特性曲线（见附图），结合附图与表格比较两个方案，选出最佳方案方案编号用水变化范围(L/s)运行泵及其台数 泵扬程 (m) 所需扬程 (m)扬程利用率()泵效率()690-760 两台 12Sh-9A一台 20Sh-9A 56-55 50-55 89-100 80-8373-78590-690 一台 12Sh-
11、9A一台 20Sh-9A 54-50 44-50 81-100 81-8370-78520-590 一台 20Sh-9A 50-44 40-44 78-100 70-78290-520 两台 12Sh-9A 56-40 32-40 63-100 75-83方案一选用两台 12Sh-9A一台 20Sh-9A290 一台 12Sh-9A 32 32 83680-760 一台 12Sh-9A一台 20Sh-9 58-55 49-55 85-100 80-8275-78470-680 一台 20Sh-9A 63-49 38-49 60-100 70-78290-470 一台 12Sh-9A一台 12S
12、h-9B 48-38 32-38 67-100 70-7775-82260-290 一台 12Sh-9A 39-31 31-32 80-100 70-75方案二选用一台 12Sh-9A一台 12Sh-9B一台 20Sh-9260 一台 12Sh-9B 31 31 80经过对比可得出：方案一的扬程利用率高于方案二，同时方案一的泵效率6优于方案二，并且方案一泵的型号整齐简单，易管理和维护，因此最终选择方案一，既为两台 12Sh-9A，两台 20Sh-9A（一台 20Sh-9A 为备用泵）(4)电动机的选择查看给水排水设计手册第十一册第一版（其余的参考手册为第二版），从泵的功率和转数，选择与之相匹配
13、的电动机，最终确定电动机的方案水泵型号 电动机型号 功率(Kw) 转数(r/min) 重量(kg) 电压 (V)12Sh-9A JS-116-4 155 1470 1080 38020Sh-9A JSQ-1410-6 380 985 3550 6000（5）机组基础的确定1)机组的基础尺寸机组基础搭配 总长(mm) 总宽(mm) 水泵重量 (kg) 电机重量 (kg) 总重量 (kg)12Sh-9A、JS-116-4 2254 1020 809 1080 188920Sh-9A、JSQ-1410-6 3282 1340 2570 3550 612012Sh-9A 泵与 JS-116-4 电动机
14、组基础720Sh-9A 泵与 JSQ1410-6 电动机组基础2）基础高度的确定12-Sh-9A 型水泵与 JS-116-4 型电机的基础高度： mLBrH05.1231025489.30.31 20Sh-9A 型水泵与 JSQ-1410-6 型电机的基础高度： 78.5186 332 四、吸、压水管路的设计（1）查给水排水快速设计手册可得吸压水管的流速要求如下：管径（mm） d250 250d1000吸水管流速（m/s） 1.01.2 1.21.6压水管流速（m/s） 1.52.0 2.02.5（2）在水泵的单泵特性曲线、并联特性曲线和管道的特性曲线图上可看出：1）单台 12Sh-9A 水泵
15、单独运行时，最大流量 Q=290L/s，吸水管采用钢管，查给水排水设计手册第一册367 页：吸水管：D=500mm，V=1.42m/s，1000i=5.23压水管：D=400mm，V=2.24m/s，1000i=17.32）单台 20Sh-9A 水泵单独运行时，最大流量 Q=590L/s，吸水管采用钢管，查给水排水设计手册第一册367 页：吸水管：D=700mm，V=1.53m/s，1000i=4.08压水管：D=600mm，V=2.02m/s，1000i=8.3五、机组及管路布置（1）机组布置本设计的送水泵站为矩形，机组布置采用横向排列的方式。每台泵都有单独的吸水管，各泵的压水管引出泵房后在
16、连接起来，最后汇到两台 DN500 的铸铁管输水管中。(2)管路的布置管路布置见下图：管路布置图912Sh-9A 水泵的管路的配件见下表20Sh-9A 水泵的管路的配件见下表泵型号 管路 编号 设备名称 型号规格(mm) 局部阻力 系数 数量DN700DN105020Sh-9A 吸水管路 1 吸水喇叭口H1=740,H2=159 0.56 2泵型号 管路 编号 设备名称 型号规格(mm) 局部阻力 系数 数量1 吸水喇叭口 DN500DN750H1=530,H2=119 0.5 22 90同径弯头 DN500 0.64 23 柔性穿墙套管 DN500,L=500 / 44 手动闸阀 Z41T-
17、10 型明杆楔式DN=500，L=540 0.06 25 柔性接头 可曲挠橡胶接头 DN=500，L=255 0.21 2吸水管路6 偏心渐缩管 DN500DN300,L=715 0.2 27 同心渐扩管 DN400DN300,L=510 0.2 28 柔性接头 可曲挠橡胶接头 DN=600，L=260 0.21 29 止回阀 H44X-10 旋启式DN=400，L=900 1.7 210 电动蝶阀 D971X 型电动对夹式DN400，L=155 0.2 211 柔性穿墙套管 DN500,L=400 / 212 异径三通 DN500DN400 1.5 213 同径三通 DN500DN500 3
18、 214 手动蝶阀D371X 型蜗轮传动对夹式DN=500，L=1270.2 112Sh-9A压水管路15 电动蝶阀 D971X 型电动对夹式DN500，L=155 0.2 1102 90同径弯头 DN700 0.68 23 柔性穿墙套管 DN700,L=500 / 4Z41T-10 型明杆楔式4 手动闸阀DN=700，L=660 0.06 2可曲挠橡胶接头5 柔性接头DN=700，L=260 0.21 26 偏心渐缩管 DN700DN500,L=706 0.2 27 同心渐扩管 DN600DN300,L=520 0.34 2可曲挠橡胶接头8 柔性接头DN=600，L=260 0.21 2H4
19、4TX-10 旋启式9 止回阀DN=600，L=1300 1.7 2D971X 型电动对夹式10 电动蝶阀DN600，L=155 0.2 211 90异径弯头 DN600DN500 0.67 2压水管路12 柔性穿墙套管 DN600,L=500 / 2说明：1)12Sh9A 的吐出锥管尺寸为 DN200DN300，L=500mm。20Sh9A 的吐出锥管尺寸为 DN300DN500，L=1000mm2)为了节省面积，闸门井设在泵房外，井的直径为 2000mm，闸门井中设的是一个 DN500 的电动蝶阀和 DN500 的手动蝶阀六、泵站内管道的水头损失计算取一条最不利线路，从 20Sh-9A 吸
20、水口经过闸门井最终到输水干管为计算线路图（如下图所示）11泵站内部最不利线路（1）吸水管路的水头损失hs本设计取吸水管长为 8m，由四（2）可得，吸水管中的流速为V1=1.53m/s，流入泵中的速度 V2为： m/sDQ01351492吸水管的水力坡度 1000i=4.00，因此： m3.08921089253.1.068.5084. gl 22143211 ）（ ）（ Vihs （2）水泵本身的水头损失 46.08921.3g2Vh泵泵 （3）压水管路的水头损失h d本设计取压水管长为 20m，由四（2）可得，压水管中的流速为 V3=2.02m/s在 DN500 的输水管的流速 V4为： s
21、/m01.35.19225DQ压水管的水力坡度 1000i=8.3，因此：12m VVihd83.1 8.92013.05.1.028.967.02.104.20 g2)(gl 51431239876 ）（）（ ）（ (注：根据最不利点各个三通的水流特点， 1321、 分别取 0.1、0.1、1.5)终上所述可得：泵站内部的水头损失为： m59.28.460.hhds 泵泵 站水泵所需的实际扬程为：H=HST+Hsev+h 输 +h 网 +h 泵站 +安全水头 =5.80+20.00+11.60+12.00+2.59+2=53.99m七、消防校核消防按一处发生火灾进行计算可得：消防所需扬程：H
22、=H ST+Hsev+h 输 +h 网 +h 泵站 +安全水=5.8+10+11.60+17.50+2.59+2=49.49m（该式中消防的服务水头取 10m）消防所需流量：Q=741+30L/s。在坐标纸上做出点（771,49.49），可得所选的水泵在发生火灾时无需备用泵也能满足消防要求八、辅助设备的选择和布置（1）起重设备水泵和电机是不带底座的，因此泵和电机可以分开起吊。最大的起重设备为电机 JSQ-1410-6，重量 3550kg。泵房大概跨度为 8 米多，查给水排水设计手册第十一册670 页，选择 LD-A 型电动单梁起重机，跨度 Lk=7.5 米，起重量为 5 吨。（2）真空泵的选择
23、启动引水设备选用真空泵，真空泵的排气量 Q 为 min/50.in/)0.231(3.18565.043(1.)( 32mHTWKQsap （注：20Sh-9A 的吸水口到出水闸阀的距离为 3.6m）真空泵的最大真空度 Hvmax Hgmv 473.10762max查给水排水设计手册第十一册173 页，选用两台 SZ-1J 型真空泵(一用一备）13（3)排水设备在泵房内设排水沟 200200，另设 50QWDL-15 潜水排污泵(4)通风设备泵房设计为半地下室泵房，采用自然通风设有高低窗，并且保证足够的开窗面积九、泵站各部分标高的确定（1）泵的安装高度12Sh-9A 水泵的允许吸上真空高度 H
24、s=4.5m，20Sh-9A 水泵的允许吸上真空高度 Hs=4.0m，所以按 20Sh-9A 水泵来计算安装高度 Hss（假设水温为 20，海拔为 100m） mhgVsss 1.3.08921.3)0.3.1(42 所以安装高度取 2.5m（2）吸水井高度的确定1）按照规范，从吸水井最低水位到喇叭口的浸没深度不应小于 0.51.0m，取浸没深度为 1.0m，故喇叭口的标高为 H 喇叭口 =14.201.0m=13.20m2）按照规范，从吸水井井底到喇叭口的距离应符合 0.8D，D 为喇叭口的最宽出口的直径。即 H 井底 =13.200.81.050m=12.36m（3）各泵轴、管轴和基础的标
25、高确定1）由九（1）可得安装高度为 2.5m，则泵轴的标高 H 泵轴=14.20+2.5m=16.70m，查手册 给水排水设计手册 材料设备 续册二得：泵型号 泵轴与吸水管轴 的距离（mm） 泵轴与压水管轴 的距离（mm） 泵轴与基的距离 （mm）12Sh-9A 265 304 52020Sh-9A 425 545 9002）20Sh-9A 各标高的确定吸水管的管轴标高 吸轴 =16.700.425m=16.275m压水管的管轴标高 H 压轴 =16.700.545m=16.155m基础的标高 H 基础 16.70-0.900m=15.800m3）12Sh-9A 各标高的确定吸水管的管轴标高
26、吸轴 =16.700.265m=16.435m压水管的管轴标高 H 压轴 =16.700.304m=16.396m基础的标高 H 基础 16.70-0.520m=16.18m4）泵房地面标高 H 泵地 =15.8-0.4m=15.400m（基础突出地面的高度定为0.4m）14（4）泵房工作平台的标高泵房工作平台设计为比地面高出 400mm，所以工作平台的标高：H 工作 =17.20+0.4m=17.60m（5）泵房顶的标高根据规范和手册，查出起重机的规格和要求，列出下表：类型 高度差（m）离屋顶的净空高度 0.1机架自身高度 0.56起重机电机与挂钩的高度 1.13绳子的长度取最宽起吊物的 1
27、.2 倍最宽设备为 JQ-1410-6 电机，宽度为1.75m1.21.75=2.1最高起吊物 20Sh-9A 水泵的高度 1.457起吊后离地面的净空值 2综上可得，泵房到工作平台的高度 H=0.1+0.56+1.13+2.1+1.457+2m=7.347m所以，泵房顶的标高 H 房顶 =17.50+7.347m=24.847m（6）泵房的平面尺寸的确定1）泵房的长度由于电动机的功大于 55KW，按照横向排列各部分的尺寸的要求所得，基础与基础之间的距离为 2m，基础与墙的距离为 3.2m,，所以泵房的长度为:L=3.22+23+22.254+23.282m=23.472m2）泵房的宽度为了使在泵房内的设备能够易安装和拆卸检修，吸水管一侧距墙的宽度大于 1.5m，考虑吸水管设有其他配件，取 3m，压水管一侧距墙的宽度大于 3m，考虑压水管设有较多的其他配件，取 5m，所以泵房的宽度为：B=3+5+1.340m=9.340m
