給水泵站課程設(shè)計(jì)

1、 泵與泵站課程設(shè)計(jì) 姓名：高菲 學(xué)號(hào)：100607103 班級(jí)：給水排水工程1001班指導(dǎo)老師：覃晶晶老師目錄1.用水量計(jì)算2.泵站設(shè)計(jì)控制值出水量及揚(yáng)程的確定3水泵的選擇4力設(shè)備的配置5泵機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)6站機(jī)組的布置7水管和壓水管的設(shè)計(jì)8泵安裝高度的計(jì)算9.泵站平面、高程布置及尺寸的決定10站內(nèi)主要附屬設(shè)備的選擇11房建筑高度和平面尺寸12.建筑高度和平面尺寸13.二級(jí)泵站平面圖及剖面圖武漢市某凈水廠給水泵站設(shè)計(jì)該水泵站為武漢市開發(fā)區(qū)凈水廠的二級(jí)泵站，用以滿足武漢市開發(fā)區(qū)的生產(chǎn)、生活、消防用水需求。1.用水量計(jì)算用水部門平均日用水量(t/d)用水時(shí)間(h)時(shí)變化系數(shù)( kh)日變化系數(shù) (k

2、d)最高日最高時(shí)用水量(l/s)工廠甲 2400241.71.3 61.39工廠乙4400241.61.2 97.78居住區(qū)甲 2000181.51.3 60.18居住區(qū)乙 5500181.41.2 142.59Qh=Q×kh×kd×1000/(h*3600)Q工廠甲=2400×1.7×1.3/(24×3.6)=61.39 l/sQ工廠乙=4400×1.6×1.2/(24×3.6)=97.79 l/sQ居住區(qū)甲=2000×1.5×1.3/(18×3.6)=60.18 l/sQ

3、居住區(qū)乙=5500×1.4×1.2/(18×3.6)=142.59 l/sQmax=Q工廠甲+Q工廠乙+Q居住區(qū)甲+Q居住區(qū)乙=361.94 l/s2.泵站設(shè)計(jì)控制值出水量及揚(yáng)程的確定相關(guān)資料：供水區(qū)域內(nèi)各處標(biāo)高（m）為：工廠甲 44.2； 工廠乙 46.0（46.5）； 小區(qū)甲 42；小區(qū)乙 43.4；水泵房處設(shè)計(jì)地面標(biāo)高 42。水廠內(nèi)吸水池最高水位 41；吸水池最低水位37（38）；最高日最高時(shí)管網(wǎng)水頭損失為21（16）米，管網(wǎng)最不利點(diǎn)的自由水頭為16米。（1）設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的確定Qmax采用城市最高日最高時(shí)用水量，（升/秒）Qmax=361.94 l/sHp=(

4、Z0-Zp+H0 +h管網(wǎng)+h輸水+h站內(nèi))×1.05（米）式中 Z0管網(wǎng)最不利點(diǎn)的標(biāo)高； Zp泵站吸水池最低水面標(biāo)高； H0管網(wǎng)最不利點(diǎn)的自由水頭； h管網(wǎng)最高日最高時(shí)管網(wǎng)水頭損失； h輸水最高日最高時(shí)輸水管水頭損失；有時(shí)輸水管很短，這部分常包括h管網(wǎng)在內(nèi)； h站內(nèi)泵站內(nèi)吸、壓水管管路系統(tǒng)水頭損失，估算為22.5米； 1.05安全系數(shù)； Hp泵站按Qmax供水時(shí)的揚(yáng)程Hp=(46-37+16+21+2.5) ×1.05=50.925 m（2）校核工況點(diǎn)的確定Q=Qmax+Q消=361.94+60=421.94 l/sHp=(Z0-Zp+H0 +10+h管網(wǎng)+h輸水+h站內(nèi)

5、)×1.05（米）式中 Q消城市消防用水量；Q消防時(shí)泵站總供水量；h管網(wǎng)消防時(shí)管網(wǎng)的水頭損失；h輸水消防時(shí)輸水管水頭損失；10低壓制消防時(shí)應(yīng)保證的最不利點(diǎn)自由水頭；Hp消防時(shí)泵站的揚(yáng)程。Hp=(46-37+10+40+2.5) ×1.05=65.375 m3水泵的選擇1，水泵選擇的基本原則：（1）所選水泵機(jī)組應(yīng)滿足用戶最高日各個(gè)時(shí)刻（含最大的）流量和揚(yáng)程的要求， 保證供水的安全可靠性。 （2）依據(jù)所選水泵建造的泵站的造價(jià)低。（3）水泵機(jī)組長(zhǎng)期在高效率下工作，運(yùn)行及管理費(fèi)用低。 （4）水泵性能好，使用壽命長(zhǎng)，便于安裝和檢修。（5）在水泵供水能力上應(yīng)考慮近、遠(yuǎn)期結(jié)合，留有發(fā)展余

6、地。2，初選水泵：泵站中工作泵的最大供水量和揚(yáng)程應(yīng)滿足Qmax和Hp，同時(shí)要使水泵的效率較高。Q=0， H=Z0-Zp+H0=46-37+16=25 mQ=Qmax=361.94 l/s ， H=(Z0-Zp+H+h管網(wǎng)+h輸水+h站內(nèi))×1.05=50.925 mQ=30 l/s 時(shí)，H=Z0-Zp+H0+2+2=29 m以選泵參考曲線（ab線）求算兩端點(diǎn)分別為：a點(diǎn)（30，29） b點(diǎn)（361.94,50.925）進(jìn)行方案比較（列表比較）選定方案 兩點(diǎn)連接成參考管道特性曲線，選取與參考管道特性曲線相交的水泵并聯(lián),其泵型分別為12sh-9A型、12sh-9B型、14sh-9B型、1

7、0sh-9型、10sh-9A型、8sh-13型選泵方案比較表 方案編號(hào)用水變化范圍（L/s）運(yùn)行泵及其臺(tái)數(shù)泵揚(yáng)程（m）所需揚(yáng)程（m）揚(yáng)程利用率（%）第一方案300-500兩臺(tái)12sh-9A55-5150-5190-100選用260-300一臺(tái)12sh-9A 一臺(tái) 10sh-949-4748-4797-100兩臺(tái)12sh-9A150-260一臺(tái)12sh-9A55-4546-4580-100一臺(tái)10sh-9<150一臺(tái)10sh-9>35<35第二方案選用240-360一臺(tái)14sh-9B60-5051-5082-100一臺(tái)14sh-9B145-240一臺(tái)12sh-9B46-4343

8、-4293-100一臺(tái)12sh-9B一臺(tái)10sh-9<145一臺(tái)10sh-9>35<35由上表跟圖通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行比較:(1) 從運(yùn)行費(fèi)用方面：1方案的水泵效率較高，且揚(yáng)程利用率相差不大。2方案水泵的效率不太高，且揚(yáng)程利用率相差較大。(2) 從基建造價(jià)方面：兩個(gè)方案均為三用一備，對(duì)泵房的面積要求相同。(3) 從管理維護(hù)方面：1方案中只用到兩種型號(hào)的水泵，管道附件變化少，便于施工維護(hù)。(4) 從發(fā)展方面看：2方案富余水頭比較大，但在大多數(shù)情況下?lián)P程利用率不大。1方案在流量最大時(shí)滿足要求，在后期發(fā)展中可以進(jìn)行換輪，有很大的發(fā)展空間。(5) 消防時(shí)，流量為481.94 L/s,

9、揚(yáng)程為65.375 m, 兩臺(tái)12sh-9A一臺(tái)12sh-9并聯(lián)，畫出并聯(lián)曲線，（Q,H）位于并聯(lián)曲線之下，符合消防校核。(6) 綜合方面考慮，最后選用第一套方案。sh型單級(jí)雙吸離心泵的性能表型號(hào)流量Q(m3/h)揚(yáng)程H(m)轉(zhuǎn)速n(r/min)泵軸功率N(kW)效率()允許吸上真空高度Hs(m)泵重(kg)12sh-9A529-893147-24855-42147099.2-13178-834.577310sh-9360-612100-17012.5-32.5147055.5-6875-81642812sh-9576-972160-27065-501470127.5-167.579-834.

10、57734力設(shè)備的配置動(dòng)力設(shè)備采用電動(dòng)機(jī)，當(dāng)水泵選定后，可以根據(jù)水泵樣本載明的電動(dòng)機(jī)來(lái)選擇。查找給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第11冊(cè)，結(jié)果如下表：水泵型號(hào)軸功率N(千瓦)轉(zhuǎn)數(shù)n(轉(zhuǎn)/分)電動(dòng)機(jī)型號(hào)功率 (千瓦)轉(zhuǎn)數(shù)n(轉(zhuǎn)/分)電壓(v)12sh-9A99.2-1311470JS-116-41551475380不帶底座10sh-955.5-681470JO2-92-4751470380帶底座12sh-9127.5-167.51470JS-117-41801480380不帶底座5泵機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)12sh-9A型單級(jí)雙吸離心泵安裝(mm)（不帶底座）型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)泵外型尺寸(mm)12sh-9AJS-116-4

11、11446393201020500 52089052026530425安裝尺寸(mm)b2884944755590500620C87537552612sh-9型單級(jí)雙吸離心泵安裝(mm)（不帶底座）型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)泵外型尺寸(mm)12sh-9JS-117-411446393201020500 52089052026530425安裝尺寸(mm)b2934944780640 500620C87537552610sh-9型單級(jí)雙吸離心泵安裝(mm)（帶底座）型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)泵外型尺寸(mm)10sh-9JO2-92-4971540360890440 48075044020026027安裝尺寸(mm)L

12、10L12L132015539.516652591060300B5B6H5H7C750750630290425以12sh-9型為例單級(jí)雙吸離心泵(不帶底座)安裝尺寸圖12sh-9型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)長(zhǎng)度:L=地腳螺栓間距+（400-500）=L4+L6+L8+（400-500）=320+944+640+500=2404 mm基礎(chǔ)寬度：B=地腳螺栓間距（寬度方向）+（400-500）=b+(400-500) =620+500=1120 mm基礎(chǔ)高度：H=地腳螺栓長(zhǎng)度+（0.150.2）=24×(4-d)+（0.150.2）mm=24×25+2

13、00=800 mm12sh-9A型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)長(zhǎng)度：L=地腳螺栓間距+（400-500）=L4+L6+L8+（400-500）=320+944+590+500=2354 mm基礎(chǔ)寬度：B=地腳螺栓間距（寬度方向）+（400-500）=b+(400-500) =620+500=1120 mm基礎(chǔ)高度：H=地腳螺栓長(zhǎng)度+（0.150.2）=24×(4-d)+（0.150.2）mm=24×25+200=800 mm10sh-9型水泵帶底座，其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)長(zhǎng)度:：L=底座長(zhǎng)度L9+(150-200)=1665+200=1865

14、 mm基礎(chǔ)寬度：B=底座螺孔間距（在寬度方向）B5+(150-200)=750+200=950 mm基礎(chǔ)高度:H=底座地腳螺釘長(zhǎng)度+(150-200)=24×(4-d)+(150-200)=24×27+200=848 mm按基礎(chǔ)重量校核基礎(chǔ)高度：12sh-9型基礎(chǔ)高度校核H=(2.5-4.0) ×(Wp+Wj)/(H×L×B)=3.5×(773+1150)/(2400×2.404×1.12)=1.193mH=1193mm >H=800 mm 因此基礎(chǔ)高度取 1193 mm12sh-9A型基礎(chǔ)高度校核H=(2.

15、5-4.0) ×(Wp+Wj)/(H× L×B)=3.5×(773+1080)/(2400×2.354×1.12)=1.125mH=1125 mm > H=800 mm 因此基礎(chǔ)高度取1125 mm10sh-9型基礎(chǔ)高度校核H=(2.5-4.0) ×(Wp+Wj)/(H×L×B)=3.5×(428+625)/(2400×1.856×0.95)=0.578mH=578 mm < H=848 mm 因此基礎(chǔ)高度取848 mm其中：水泵重量（kg）； 電機(jī)重量（kg）；

16、基礎(chǔ)長(zhǎng)度（m）；基礎(chǔ)寬度（m）；基礎(chǔ)密度（kg/m3）(混凝土密度2400 kg/m3)。6站機(jī)組的布置縱向排列時(shí)，泵寬加上吸壓水口的大小頭和兩個(gè)90。彎頭長(zhǎng)度比橫向排列小，但縱排水力條件不好，耗電量大。橫向排列雖然稍增長(zhǎng)泵房的長(zhǎng)度，但跨度可減小，進(jìn)出管順直，水力條件好，節(jié)省電耗。側(cè)向進(jìn)、出水的泵，如單級(jí)雙吸臥式離心泵Sh型、SA型采用橫向排列比較好。根據(jù)以上要點(diǎn)和實(shí)際情況，本泵站采用橫向布置。橫向排列的各部尺寸應(yīng)符合下列要求：1）泵凸出部分到墻壁的凈距A1等于最大設(shè)備的寬度加1m，但不得小于2m。=b+1000=620+1000=1620mm<2000mm,取=3000mm。2）出水側(cè)

17、泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距應(yīng)按水管配件安裝的需要確定。但是考慮到泵出水側(cè)是管理操作的主要通道，故3 m。（L-L1）+0.5=2.29 m <3 m 取B1=3000mm。3）進(jìn)水側(cè)泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距，也應(yīng)根據(jù)管道配件的安裝要求決定，但不小于1 m.。取=2000mm。4）電機(jī)凸出部分與配電設(shè)備的凈距，應(yīng)保證電機(jī)轉(zhuǎn)子在檢修時(shí)能拆卸，并保持一定安全距離，其值要求：=電機(jī)軸長(zhǎng)+0.5m。但是，低壓配電設(shè)備應(yīng)1.5 m.；高壓配電設(shè)備2.0 m。=(L-L1)+500=2290mm，取=2300mm。5）泵基礎(chǔ)之間的凈距E1值與要求相同，即E1=。如果電機(jī)和泵凸出基礎(chǔ)，E1值表示為凸出部分的凈距。取E

18、1=2300mm。6）控制室和配電室長(zhǎng)度別取3000mm。7水管和壓水管的設(shè)計(jì)（1） 布置圖式一般吸水管從專設(shè)的吸水池或直接從清水池吸水，一般每臺(tái)水泵有一條獨(dú)立的吸水管，吸水管上一般不設(shè)閘閥，但當(dāng)吸水池中水位有可能比水泵安裝位置高時(shí)才設(shè)閘閥。壓水管彼此連通，經(jīng)連通后的壓水管的根數(shù)等于管網(wǎng)輸水管數(shù)，一般至少為兩根（中、小型泵站多為兩根，大型泵站兩根以上）。為了減少泵站面積，連通管及不常開關(guān)的閘閥可設(shè)在泵站外，在每臺(tái)水泵的壓水管上應(yīng)該有逆止閥和閘閥，此外，在連通管上應(yīng)設(shè)閘閥，閘閥的數(shù)量應(yīng)該根據(jù)事故時(shí)必須保證的供水安全程度決定，在任一管道、機(jī)組、閘閥或逆止閥發(fā)生事故時(shí)泵站不允許斷水，但供水量可有適當(dāng)

19、的降低，應(yīng)與管網(wǎng)的供水保證率相一致（2）管徑計(jì)算2臺(tái)12sh-9A承擔(dān)361.94 L/s1臺(tái)12sh-9A承擔(dān)180.97 L/s消防時(shí)：2臺(tái)12sh-9A，1臺(tái)12sh-9 共承擔(dān)481.94 L/s 1臺(tái)12sh-9A承擔(dān)160.65 L/s所以12sh-9A最大出水量為180.97 L/s若一臺(tái)12sh-9A損壞，備用泵12sh-9承擔(dān)180.97 L/s消防時(shí)：12sh-9承擔(dān)160.65 L/s所以12sh-9最大出水量為180.97 L/s10sh-9最大出水量即為單獨(dú)工作時(shí)為150 L/s選取設(shè)計(jì)流速，利用公式D=吸水管：12sh-912sh-9A10sh-9流量（L/s）18

20、0.97180.97150經(jīng)濟(jì)流速（m/s）1.31.31.2計(jì)算管徑（mm）420420399設(shè)計(jì)管徑（mm）400400400壓水管：12sh-912sh-9A10sh-9流量（L/s）180.97180.97150經(jīng)濟(jì)流速（m/s）2.22.22.1計(jì)算管徑（mm）324324302設(shè)計(jì)管徑（mm）300300300正常工作下，連通管管徑同壓水管為DN300校核事故用水時(shí)，基于安全程度，供水保證率取70%，設(shè)計(jì)流速取 2.5m/s計(jì)算管徑 D= =4×70%×361.94/(3.14×2.5)=0.359 m 設(shè)計(jì)管徑D=300. 因此DN300 符合要求。

21、（3）管材及配件規(guī)格管道采用焊接鋼管(用鋼帶或鋼板彎曲變形為圓形，再焊接成的，表面有接縫的鋼管) DN300，DN400壓水管:止回閥，型號(hào)為H44X-10，長(zhǎng)度=629 mm ,重量=214 Kg 閘閥，型號(hào)為Z41T-10，長(zhǎng)度=420 mm ，重量=240 Kg 壓水管路閘閥，止回閥采用電動(dòng)。具體管路附件選配如下：水泵進(jìn)出口尺寸型號(hào)進(jìn)口法蘭尺寸mm出口法蘭尺寸mmDD0Dgn1-d1DD0Dgn2-d210Sh-937533525012-183202802008-1812sh-9A44540030012-233402952008-2312sh-944540030012-233402952

22、008-23管路附件選配表名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量大小頭DN200 300DN300 400DN250 400431閘閥Z41T-10DN3008止回閥H44X-10DN3004三通DN300 300 3004喇叭口DN400490°彎頭DN400 4001(4)管道敷設(shè)地點(diǎn)吸、壓水管直徑在500mm以下，管道敷設(shè)在地溝中，地溝上應(yīng)該設(shè)于活動(dòng)蓋板，為了便于安裝和檢修，從溝底到管壁的距離不應(yīng)小于350mm，從管壁到溝的頂蓋的距離不應(yīng)小于100-200mm,管壁到溝壁的距離，在一側(cè)不應(yīng)小于350mm,而另一側(cè)不應(yīng)小于450mm.溝底應(yīng)有相集水坑或排水口傾斜的坡度I,一般為0.01. 管溝由磚、混

23、凝土或鋼筋混凝土的地溝中。管溝高h(yuǎn)=950 mm ,寬b=1200 mm8泵安裝高度的計(jì)算以水泵安裝地點(diǎn)的氣壓為10.33米水柱，水溫為20.C最大吸上真空高度取幾臺(tái)泵中較小的，即以12Sh-9的為依據(jù)，取Hs=4.5 mHSS= HS-hS-V12/2g式中hS吸水管中水頭損失；V12/2g安裝真空表處的水頭損失；吸水管長(zhǎng)度暫按10m估算，其沿程水頭損失：iL= 0.01×10m=0.1m型號(hào)最大流量（L/s）流速(m/s)12Sh-9180.971.4412sh-9A180.971.4410sh-91501.2局部水頭損失：沿程水頭損失未知，但水平的長(zhǎng)度L已知，可近似地令：HSS

24、=XXLHSS0真空表對(duì)于12sh-9A及12sh-9管件名局部阻力系數(shù)最大流量最大流速v2/2g水頭損失喇叭口0.3180.971.440.1060.0317大小頭0.2180.971.440.1060.021290°彎頭0.5180.971.440.1060.0529h局部=v2/2g=（0.3+0.5+0.2）×1.442/(2×9.8)=0.106 mHss=Hs-(Hss+10) ×0.01-0.106-0.106Hss=4.5-0.01×Hss-0.1-0.106-0.106Hss=4.15 m對(duì)于10sh-9管件名局部阻力系數(shù)最大

25、流量最大流速v2/2g水頭損失喇叭口0.3150120.07350.0220大小頭0.2150120.07350.014890°彎頭0.5150120.07350.0367h局部=v2/2g=（0.3+0.5+0.2）×1.22/(2×9.8)=0.0735 mHss=Hs-(Hss+10) ×0.01-0.0735 -0.0735Hss=6-0.01×Hss-0.1-0.0735 -0.0735Hss=5.7 m在選定水泵的安裝高度時(shí)可以比HSS小，而不能大，泵站中各泵計(jì)算的HSS是不一樣的，而泵站地面是一樣高的。因而按最小的HSS為最不利情

26、況，以此為標(biāo)準(zhǔn)（該臺(tái)泵泵軸標(biāo)高起控制作用）來(lái)確定其余各泵和管道的安裝高度。所以取Hss=4.15 m水泵房處設(shè)計(jì)地面標(biāo)高 42m ，吸水池最低水位38m因?yàn)?8+4.15=42.15 m>42 m , 最小HSS值從最低吸水位算起比泵站所在地地面高，泵站地面取大致和地平面齊，以此可決定水泵的安裝高度12sh-9同12sh-9A1、泵軸標(biāo)高吸水井最低水位+Hss4.15+38=42.15 m 2、基礎(chǔ)頂面標(biāo)高泵軸標(biāo)高-泵軸至基礎(chǔ)頂面高度(H1)42.15-0.52=41.63 m3、泵房地面標(biāo)高基礎(chǔ)頂面標(biāo)高-0.2041.63-0.2=41.43 m4、水泵進(jìn)口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-=42.

27、15-0.265=41.885 m5、水泵出口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-=42.15-0.304=41.846 m10sh-91、 泵軸標(biāo)高吸水井最低水位+Hss4.15+38=42.15 m2、 基礎(chǔ)頂面標(biāo)高泵軸標(biāo)高-泵軸至基礎(chǔ)頂面高度(H1)=42.15-0.44=41.71 m3、 泵房地面標(biāo)高基礎(chǔ)頂面標(biāo)高-0.2041.51 m4、 水泵進(jìn)口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-=42.15-0.2=41.95 m5、 水泵出口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-=42.15-0.26=41.89 m9.泵站平面、高程布置及尺寸的決定吸水井的設(shè)計(jì)吸水井最低水位=38 m；喇叭口淹沒深度 取h=1500 mm水泵吸水管進(jìn)口喇叭

28、口大頭直徑D=1.5d=600 mm水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長(zhǎng)度H(3.5-7.0)(D-d)=3.5×(600-400)=700 mm喇叭口距吸水井井壁距離L1=(0.75-1.0)D=1.0×600=600 mm喇叭口之間距離L2=(1.5-2.0)D=2.0×600=1200 mm喇叭口距吸水井井底距離h10.8D=0.8×600=480 mm所以，吸水井長(zhǎng)度L=600×2+600×4+1200×3=7200mm，但考慮水泵機(jī)組之間距，將吸水井長(zhǎng)度確定為20 米；寬度B=600×2+600=1800 （調(diào)整為4米

29、）吸水井高度，考慮到吸水管及喇叭口長(zhǎng)度，設(shè)置為6000 mm.泵房總長(zhǎng)度L= +3×+L安裝+( L控制+ L配電）=3000+3×2300+2300+（2404+2354+2354+1865）+3000=24177mm（其中L控制+ L配電 取3000mm ）最后調(diào)整為30000mm，即30 m.泵房總寬度B= =2000+1120+3000=6120mm考慮到吸、壓水管在泵房?jī)?nèi)的長(zhǎng)度，閘閥，止回閥，三通，大小頭等附件，寬度調(diào)整為12 米.10站內(nèi)主要附屬設(shè)備的選擇真空泵應(yīng)按起動(dòng)最大的一臺(tái)水泵計(jì)算，真空泵的抽氣量在不同的真空度下是不同的，真空泵在抽氣時(shí)，實(shí)際所抽取空氣的壓力是變化的，為了簡(jiǎn)化起見可以取水泵安裝高度作為計(jì)算真空度（這是偏于安全