泵與泵站課程設計計算書

1、泵與泵站課程設計說明書一任務書本課程設計的任務是根據所給定的原始資料設計某城市新建給水工程的送水泵房。（一）、設計目的本課程設計的主要目的是把泵與泵站中所獲得的理論知識加以系統(tǒng)化，并應用于設計工作中，使所學知識得到鞏固和提高，同時培養(yǎng)同學們有條理地創(chuàng)造性地處理設計資料的獨立工作能力。（二）、設計基本資料1、某城市最高日用水量為8萬m3/d，時變化系數Kh=1.6，日變化系數Kd=1.3，管網起點至最不利點水頭損失為12m，最不利點 地面標高為20m，樓房一般四層（服務水頭20m），泵站至管網起點設兩條輸水管（均為鑄鐵管），每條長500m，管徑_mm，泵站處地面標高為17.2m，吸水井最高水位1

2、7.70m，最低水位14.20m，按一處火災核算，消防流量30L/s，發(fā)生火災時管網起點至最不利點水頭損失為17.50m，管網中無水塔。2、地區(qū)氣象資料可根據設計需要由當地氣象部門提供。3、水廠為雙電源進行。（三）、工作內容及要求本設計的工作內容由兩部分組成：1、 說明書 2、 設計圖紙其具體要求如下：1、 說明書（1）設計任務書（2）總述（3）水泵設計流量及揚程（4）水泵機組選擇（5）吸、壓水管的設計（6）機組及管路布置（7）泵站內管路的水力計算（8）輔助設備的選擇和布置（9）泵站各部分標高的確定（10） 泵房平面尺寸確定2、設計圖紙根據設計計算成果及取水構筑物的布置草圖，按工藝初步設計要求

3、繪制送水泵房平面圖、剖面圖及機組大樣圖，圖中應繪出各主要設備、管道、配件及輔助設備的位置、尺寸、標高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在圖紙上應列出泵站主要設備及管材配件的等材料表。二、總述 本次設計為給水二級泵站，泵房凈長28.5m，凈寬10m，墻體厚度為0.5m，泵房上設操作平臺，建筑總高9.74m。吸水管采用DN1000和DN700，壓水管采用DN800和DN500，輸水管管徑經計算為DN900，管材為鋼管，所有管路配件均為鋼制管件。水泵采用兩臺14sh-13水泵和兩臺24sh-13型水泵（一備一用），電機分別選用JS-136-4型電機和JRQ-1410-6型電機。起重設備選用DLZDY

4、21-4型電動單梁橋式起重機，起重為5噸，起重高度為6m，跨度為9.5m，排水設備選用50QWDL-15型潛水排污泵，真空泵選用SZ-3型真空泵，一備一用。三、水泵設計流量及揚程估算1.設計流量Q的確定：由于管網中無水塔，因此所設計泵站采取分級供水方式，即設計流量Q按最高日最高時用水量計算得：QS=KhQd24h=1.6×8×104×10324×3600L/s=1481.48L/s2.輸水管徑的確定：由于采用兩條輸水管輸水，所以單管的輸水流量Q輸=Qs2 =740.74L/s，根據輸水管的流速范圍1.0-1.5m/s，選取V=1.2 m/s，得D=4Q輸

5、1.2=887mm，因此輸水管取900mm的鋼管。3.設計揚程H的估算（1）水泵所需的靜揚程Hst 根據吸水井的最高水位17.7m,最低水位14.2m，以及最不利點的地面標高 為20m所以， 枯水位時：即當吸水井水位最低時：洪水位時：即當吸水井水位最高時：（2）輸水管中的水頭損失h輸在正常工作最大流量下的情況下，由于有兩條輸水管，當一條輸水管檢修時，另一條輸水管應通過75%的設計流量，即 Q'=QS×75%=1481.48×0.75L/s=1111.11L/s由給水排水工程設計手冊的第一冊查鑄鐵管的水力計算表,當D=900mm時， Q1=1100 L/s 時， V1

6、=1.73m/s， 1000i1=3.67 Q2=1120 L/s 時， V1=1.76m/s， 1000i2=3.81利用“內插法”可求得輸水管的水力坡度i為：1000i=3.75，同理可得輸水管流速為V=1.75m/s。由式h=il，得h輸=1.1×3.75×10-3×500=2.06m(1.1是包括局部水頭損失而加大的系數)。（3）泵站內管道的水頭損失hp粗估計為2m。（4）正常情況下泵站的服務水頭為20m，火災發(fā)生時的消防服務水頭為約為10m。（5）安全水頭粗估為2m。（6）管網水頭損失為12m。故泵的揚程設計為：H=Hst+h輸+Hsev+h網+hp+安

7、全水頭 H枯=（5.80+2.06+20+12+2+2）m=43.86mH洪=（2.30+2.06+20+12+2+2）m=40.36m四、水泵的機組選擇1.水泵的特性曲線在流量和揚程要求最高時，即在最不利的情況下：當Q=1481.48L/s時，H枯=43.86m，在泵的性能曲線上作出點a（1481.48,43.86）。 當Q=30L/s 時，即水泵綜合性能圖上坐標原點時，泵站內水頭損失最小，此時輸水管和配水管網中水頭損失也較小，今假定三者和為2m，則所需泵揚程為： H=HST枯+Hsev+h安全水頭+2=5.80+20+2+2=29.8m在圖上作出點b（30,29.8），連接a、b兩點，利用

8、兩點連線所通過的泵的性能曲線，確定適合設計的所有泵。（14sh-13型水泵的Q=270410L/s,H=5037m,n=1470r/min,N=164189KW,= 79%84% ;20sh-13型水泵的Q=43070 L/s，H=4330m，n=970r/min，N=280KW，= 80%88%;24sh-13型水泵的Q=695792L/s，H=5638m，n=970r/min，N=550KW，=80%88%2.泵的初選 從泵的利用率和經濟性方面進行對比和綜合考慮，我歸納出兩種選泵方案：臺14sh-13和2臺24sh-13（一備一用） 22臺20sh-13和2臺24sh-13（一備一用）3.

9、管道特性曲線 最低水位到最不利點所需的凈揚程HST=(20-14.2)+12+2=27.8m S=(h輸+h網+hp）Q2=(2.06+12+2)1.48152=7.32所以管道特性曲線方程為：H=HST+SQ2=27.8+7.32Q24.選泵方案的比較 根據手冊，在坐標紙上畫出兩套方案水泵的單泵特性曲線，并聯泵的特性曲線以及管道的特征管道曲線（見說明書后附圖），兩套方案的相關性能參數見下表：方案編號用水變化范圍（L/s）運行泵及其臺數泵揚程(m)所需揚程(m)揚程利用率(%)泵效率(%)方案一：選用2臺14sh-13和2臺24sh-13（一備一用）13351545一臺24sh-13兩臺14s

10、h-1350464146821008588788410301335一臺24sh-13一臺14sh-135241364169100708578838801030一臺24sh-1346363336711008788470880兩臺14sh-1351332933561007075<470一臺14sh-13>29<29<84方案二：選用2臺20sh-13和2臺24sh-13（一備一用）13601510兩臺20sh-13一臺24sh-1346444144901005863828610701360一臺20sh-13一臺24sh-134741364477100367885861050

11、1070兩臺20sh-13373635369510086886401050一臺24sh-1357353135541007580<640一臺20sh-13>31<31<88綜上所述，方案一能量利用率好于方案二，因此可采用方案一。5.電機的選擇查給水排水工程設計手冊第十一冊知 （1）14sh-13型泵可配的點擊有四種：JS-136-4,JR-136-4，JS-127-4，JR-127-4相關系數如下表所示：電機型號功率（KW）轉速（r/min）重量（KG）參考價格(元)電壓（V）JS-136-422014822000110006000JR-136-4220147520001

12、24006000JS-127-4260148015205600380JR-127-42601742176097500380 （2）24sh-13型泵可配電機有三種：JSQ-158-6，JRQ-158-6，JRQ-1410-6電機型號功率（KW）轉速（r/min）重量（KG）參考價格(元)電壓（V）JSQ-158-65509854500208206000JRQ-158-65509854600243606000JRQ-1410-63809853600204506000 從泵的長期運行效益和經濟情況角度考慮，選用如下方案： 14sh-13型水泵 配 JS-136-4型電機 24sh-13型水泵 配

13、JRQ-1410-6型電機6.機組基礎的確定 （1）14sh-13型水泵與JS-136-4型電機的基礎尺寸 長：2729mm ,寬：1190mm ，水泵重1000Kg，總重：3000Kg，如圖所示：（2）24sh-13型水泵與JRQ-1410-6型電機的基礎尺寸 長：3466mm ，寬：1400mm ，水泵重：3780Kg ，總重：7380Kg，如圖所示：（3）基礎高度確定（g取9.8N/kg） 14sh-13型水泵與JS-136-4型電機的基礎高度： H1=3.0WL×B×=3.0×3000×9.82.729×1.19×23520=

14、1.15m 24sh-13型水泵與JRQ-1410-6型電機的基礎高度： H2=3.0WL×B×=3.0×7380×9.83.466×1.4×23520=1.90m 式中為基礎所用材料的容重，對于混凝土基礎，=23520N/m3五、吸壓水管的設計由水泵的單泵特性曲線，并聯的特性曲線以及管道特性曲線圖可知：1.單臺14sh-13型水泵運行時，最大流量為Q=470L/s，取用鋼管查手冊知：吸水管：D1=700mm，V1=1.22m/s，1000i=2.54壓水管：D2=500mm，V2=2.31m/s，1000i=13.72. 24sh-

15、13型水泵單獨運行時時，最大流量為1030 L/s，取用鋼管查手冊知：吸水管：D1=1000mm，V1=1.31m/s，1000i1=1.85壓水管：D2=800mm，V2=2.05m/s，1000i2=6.01六、機組及管路布置1.機組布置：為了布置緊湊，充分利用建筑面積，本設計的送水泵站設為矩形，機組布置采用橫排列方式。每臺泵都有單獨的吸水管，壓水管引出泵房后連接起來匯到兩條DN900的輸水管中。2.管路布置：（1）24sh-13型水泵管路（按一條最不利路線）24sh-13型水泵吸水管路編號設備名稱規(guī)格型號局部阻力系數1吸水喇叭口DN1000×DN1500，H1=830，H2=2

16、100.56290°同徑彎頭DN1000×91.083手動閘閥Z445T-10型暗桿楔式閘閥，DN10000.054偏心漸縮管DN1000×DN600×9，L=8300.22壓水管路5同心闊漸管DN500×DN800×8，L=10100.316球形補償器DN800,L=7660.217止回閥DN800,H45X-10型旋啟式,L=19001.78電動蝶閥DN800，D941X-10型電動蝶閥，L=4700.119同心闊漸管DN800×900，L=7160.0810異徑三通DN800×9001.5411異徑三通DN5

17、00×8000.112同徑三通DN8000.113電動蝶閥DN800，D941X-10型電動蝶閥，L=4700.1114手動蝶閥A型對夾式蝶閥0.12（2）14sh-13型水泵管路(1組)14sh-13型水泵吸水管路編號設備名稱型號規(guī)格1吸水喇叭口DN700×DN1050，H1=740，H2=159290°同徑彎頭DN700×83手動閘閥Z545T-10型暗桿楔式閘閥，DN700，L=6674偏心漸縮管DN700×DN400×8，L=10005同心闊漸管DN300×DN500×8，L=800壓水管路6球型補償器DN

18、500,L=8607止回閥DN500,H44X-10型旋啟式,L=9808電動蝶閥DN500，D941X-10型電動蝶閥，L=3509同心闊漸管DN800×900，L=86910異徑三通DN800×900說明：為了節(jié)省泵房面積，閘門井設在泵房外。閘門井中設置一個DN800的電動蝶閥和一個DN800的手動蝶閥。防水套管在吸水管上用剛性防水套管，在壓水管上用柔性防水套管。示意圖如下：七、泵站內管路的水力計算 取一條最不利路線（24sh-13型水泵的最長路線），畫出從喇叭口到輸水管起點為止的草圖，如下所示：1. 吸水管路中水頭損失hs（g取9.8m/s） 吸水管路長6m,吸水管中

19、的流速V1=1.31m/s，流入泵的速度,V2=4QD2=4×1030×10-3×(0.6)2=3.64m/s，吸水管的1000i1=1.85 hs=hfs+hls hS=i1×l1+(1+2+3)V122g+4V222g =1.85×10-3×6+0.56+1.08+0.05×1.3122×9.8+0.22×3.6422×9.8=0.31m2. 壓水管路的水頭損失hd本設計壓水管長為13m，壓水管的流速V4=2.05m/s，流出泵的速度， V3=4QD2=4×1030×10

20、-3×(0.5)2=5.25m/s，壓水管的1000i2=6.01 Hd=hfd+hld Hd=i2×l2+6+7+8+9+210+11+12+13+14×V422g+5V322g =6×10-3×13+(0.21+1.7+0.11+0.08+2×1.54+0.1+0.1+0.11+ 0.12)×2.0222×9.8+0.31×5.2522×9.8 =1.68m3. 泵本身的水頭損失： h泵=泵V222g=1×3.6422×9.8=0.68m 綜上所述： h=hs+hd+h泵

21、=0.31+1.68+0.68=2.67m 4. 所以水泵的實際揚程 ：枯水位時：H枯=（5.80+2.06+20+12+2.67+2）m=44.53m枯水位時：H洪=（2.30+2.06+20+12+2.67+2）m=41.03m5.消防校核H=5.8+10+2.06+17.5+2.67+2=40.03m式中10m為建筑消防送水規(guī)定的從水廠到建筑首層的揚程。流量：Q=1481.48+30=1511.48L/s在坐標紙上畫出點（1511.48，40.03）點可知,在備用泵停用時也能滿足要求。八、輔助設備的選擇和布置1.起重設備根據選取的水泵機組，機組是不帶底座的，所以泵與機組可以分開起吊。最大

22、起重量是電機JRQ-1410-6，重量為3600kg。泵房的跨度是10m，所以選擇DL型單吊梁橋式起重機組：DLZDY21-4，跨度LK=9.5m，起重量是5t。2.排水設備由于泵房較深，故采用電動水泵排水。沿泵房內壁設排水溝，將水匯集到集水坑，然后抽回到吸水間去。排水溝200×200，另設50QWDL-15型潛水排污泵。3.真空泵（1）啟用引水設備選取水環(huán)式真空泵SZ-3型，真空泵的排氣量為： QV=K(WP+WS)HaT(Ha-HSS)=1.1××0.32×1.8+1.1+0.785×10.335×(10.33-1.5)=0.41

23、m3/min QV真空泵的排氣量（m3/min）； Wp泵站中最大一臺泵內的空氣容積（m3）； Ws從吸水井最低水位算起的吸水管中的空氣容積（m3）； Ha大氣壓的水柱高度，取10.33m； Hss離心泵的安裝高度（m）； T泵引水時間，一般小于5min； K漏氣系數，一般取1.051.10 (2)真空泵的最大真空度： Hvmax=1.5×76010.33=110mmHg4.通風設備由于與水泵配套的電機為水冷式，無需專用通風設備進行冷卻。泵房為半地式，挖深度大約為2m，所以采用自然通風。九、泵站各部分標高的確定1.泵的安裝高度14sh-13型水泵的允許吸上真空高度HS=3.5m 24

24、sh-13型水泵的允許吸上真空高度HS=2.5m 按24sh-13型泵計算安裝高度： HSSHS-V222g-hs=2.5-3.6422×9.8-0.31=1.51,取1.50m2.吸水井尺寸的確定(1)井底標高確定：從吸水井最低水位處到喇叭口的浸沒深度為1000mm，從吸水井底到喇叭口為0.8D=0.8×1500=1200mm。所以吸水井底的標高為：14.2m-1.0m-1.2m=12.000m(2)喇叭口距吸水井壁為：（0.751.0）D取0.8D=0.8×1500=1.200m所以，吸水井寬度取3.9m,總長度為23.5m，高度為17.7-12.0+0.500=6.200m(其中0.5m為超高部分)。3.各管軸、基礎及泵軸的標高確定（1）泵軸標高為1