城镇水泵与泵站设计书

1 城镇水泵与泵站设计书 一任务书依据： 根据华北某城市建委批准的文件，提出某城镇给水泵站设计任务书。 二 设计资料 ： 城镇给水泵站，经管网设计计算得出如下资料： 市名 项目 甲市 乙市 丙市 3/时） 1250 1800 2400 3/时 ) 250 360 500 ） 2（米） 自（ 20 20 28 12 0, ) 0, ) 最大供水量（米 3/时） 。 Q 最小供水量（米 3/时） 。 泵站外地面标高（米）。 管网计算最不利点标高（米）。 最不利点要求的自由水头（ 相应最大供水量时由泵站至最不利点输水管及管网的总水头损失（ Z0,吸水池最高水位（米）。 Z0,吸水池最低水位（米）。 采用无水塔供水系统。最大供水量至最小供水量之间的各供水量发生机率假定是均等的。泵站附近地形平坦。当地冰冻深度 。最高水温 24 吸水井距泵站外墙中心线 3 米。 经平面布置 ,泵站出水管须在吸水井对面 ,输水管采用两条。 距泵站最近的排水检查井底标高比泵站外地面低 ，排水管径 400查井距泵站 5 米。 水厂地质为亚粘土，地下水位低于地面 5 米。 2 变电所与泵站分建，泵站设计不考虑高压配电及变压器布置。 一般故障及检修时应保证 70%的供水量。 三 1 选泵 根据设计资料要求拟定可能的水泵组合方案，从技术、经济、操作管理各方面进行分析比较，最后确定选择的方案。 2 确定泵站高程及形式 对泵站高程及形式应有必要的说明论证。 3 泵房平面布置 泵房平面布置包括：泵房外部平面与泵房内部平面布置。 外部 平面布置包括：泵房与吸水井，两者之间的吸水管，压水管由泵房引出的位置等； 内部平面布置包括：机组，吸水管，压水管， 闸阀，管沟（需要时），排水设施，附属设备，电气、控制开关柜等位置，值班室。 水工艺与工程专业主要完成泵房工艺设计，但工艺图应对各有关专业做必要的考虑。 4. 附属设备的考虑和选择 本设计只要求考虑必须的附属设备，如引水设备， 起 重设备等。设计应表明这些设备的用途和所选型号。 5. 说明书 说明书内容应表达设计者在设计过程中所考虑的主要问题及确定方案的依据；主要数据来源及计算过程；重要的计算草图（计算用和绘图用）；图纸不宜说明并易引起疑问的问题亦可在说明书中进行必要的解释。 说明书前应编排目录。 作为工程设计的基本训练，要 求撰文简练，论述逻辑性强，文字通顺，书写工整。 6. 图纸 要求完成 纸一张，图中包括平面图、立剖面、横剖面各一图，主要设备材料表，施工说明等。 对管道系统图（给水系统、排水系统、真空泵管道系统）不做要求。 四、评分标准： 1、优秀； 2、良； 3、中； 4、通过； 5、不通过。 3 摘 要 本设计为华北乙城市给水泵站的设计，采用无水塔供水系统。最大供水量至最小供水量之间的各供水量发生机率假定是均等的。泵站附近地形平坦，水厂地质为亚粘土，地下水位低于地面 5 米。 变电所与泵站分建，泵站设计不考虑高压配电及变压器布置。一般故障及检修时应保证 70%的供水量。 其基本设计思路为根据城市最大最小供水量和供水地形，在满足最不利点供水要求的情况下，分别计算最大、最小流量所对应的扬程，以此扬程范围和流量范围选取可能采用的型号的水泵，在经过方案比较，根据设计资料要求拟定可能的泵的组合形式（互为备用），水泵组合方案，从技术、经济、操作管理各方面进行分析比较，最后确定选择的方案。 通过水利计算，在不产生气蚀情况下，确定最大安装高度，再根据泵及其基础的尺寸大小在满足设计规范的基础上，确定 高程布置和平面布置，选择合适材料、设备。绘制立面图，剖面图及泵房平面图材料列表。校核安装高度，兼顾泵房的排水、通风、运输、安装维修等。 4 设计说明书 (一 )、水泵选择 1、选泵基本数据参数 （ 1）、设计流量：本设计选择乙市给水泵站，由资料可知 设计最大供水流量400 666L/s， 设计最小供水流量 500 =138L/s （ 2）、设计扬程： 由资料可知： 2z =m 1z =m 压h=9.6 m 自H=28 m 相应的最大扬程算式如下： H+ H ；其中压自 )( 12 式中： 泵站出水压头； 内H泵站内部吸水管、压水管水头损失总和，一般在最大供水量时取 23 米，本设计选用 3 米； H 吸水池计算水位至泵站外地坪的高差，水位低于地面时为正值，反之为负值。当吸水位有最高水位最低水位时，计算水位可取最低水位值。 最小扬程是相应的最小供水量的扬程 ,比较简单的估算方法是按照最大供水量时的有关数据 H 等推求出 值之后按下式： H= 计算， 式中 2压,初步设计泵站内部吸水管、压水管水头损失总和内H=3m,但是，选泵的最大扬程应在以上计算基础上再取安全水头 3m。 在最大供水量时 最大扬程计算如下： H+ 3 压自 )( 12 =28+ =m H+ 3 = 3 +（ + 3 = 5 最小扬程设计如下： h=4 m 2 压 S=2 =10 34+10 2500 =m 综上所述，管道特性曲线为 H= =34+10 Q 2 2、选泵 (1)选取可能使用的水泵 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 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。 在该课程设计中，只考虑 泵，所以在 水泵性能曲线型谱图上，以两条水平线，以两条竖直线，形成一个矩形框，在这个范围内进行选择（ 凡能交此矩形上下边的水泵都是可能用的型号 ），初选结果如下： 101022440 查给排水设计手册 11册， 及到的水泵性能如下： 泵型 流量 流量 L/s 扬程 m 转速 n 轴功率 动机 效率 许吸上真空高度 m 电压 功率 0240470 80 75 106000470 80 55 121270470 80 100 251530470 80 75 464401470 121000 190 80472702470 000 125 82062050770 148000 190 70 （ 2）组合方案： 6 设计中应考虑所有可能的组合方案，各组合方案既能满足最大供水，又能满足最小供水及中间的各种供水量。组合方案所使用的水泵就是上表查出的“可能使用的型号”中能够合理搭配的 23 种型号。因本设计的泵站属于中等规模，以两种型号为宜。组合原则是全部工作泵开动时总流量符合最大供水量。此外工作泵应能组合出 45 条并联曲线，这样，几条曲线有 45 个交点，凡供水量在两交点之间时，供水能量均有不同程度的无益消耗，但这是不避免的。现有以下两种方案，即方案一和方案二。 方案一： 1台 10台 14台 14 方案二： 1台 10水泵和 2台 14台 14 利用数解法及 10= 14= 14= 管道特性曲线为 H= =10 Q 2 这两种方案的组合工作特性曲线，见坐标纸（附后）。 （ 3）、组合方案的比较 对方案一和方案二从下列几个方面粗略比较。 a. 水泵台数 满足最大供水量的水泵台数为总工作泵台数，另外还要考虑备用泵。工作泵总台数与备用泵台数之和为泵站设置的水泵总台数。总台数与泵站总平面面积有关，同时闸阀、管件等相应变化 。一般说来，相同的供水量，水泵台数多时，造价提高。 b. 总电耗 估算每日电耗。计算从最大到最小供水量变化幅度的每日电耗是困难的，这需要相当详细而准确的用水资料，而这类资料一般是不具备的。但是，为了比较各方案对供水变化的适应水平，可以采取粗略估算的方法。日电耗低的方案，其运行费用必然较低。 c. 维护管理 检修、操作、备件等。型号少、台数少比较有利。 d. 发展的可能性 进一步增大供水量的措施比较简单。设计中要考虑这种可能性，措施有：增加泵（泵站内适当预留地）；换叶轮（选泵时用较小直径的叶轮，必要时换 成大直径的叶轮）；换泵（以小换大）。设计中除考虑水泵外，对管道直径，水泵基础等都应有相应考虑。 综合以上条件，方案一、二电耗分别为 355kw*h,625kw*h,即方案一省电；此外，方案一型号简单，便于维护管理；其他性能参数参见下表。 所选方案涉及的各泵性能参数表 方案编号 用水量变化范围所需流量泵扬程（ m） 所需扬程（ m） 泵轴功率（ 配电动机 转速n 转 /分 效率 % 允许吸上真空高度m 功率 压 V 7 方案一 50000 | 500 41 5 380 1470 74 12190 3000 80案二 10022 25 3000 825 380 74 另外，本设计不要求做出具体发展措施，但在比较方案时，凡有发展条件的方案，应列为方案有利因素。根据以上各方 面的综合分析比较， 可选用方案一：1台 10台 14台 14 (二 )、绘制单泵草图和水泵基础尺寸确定 （ 1）、 单级双吸离心泵（带底座）外形尺寸和安装尺寸见 排水设计手册 11，安装图见 05给水排水标准图集 05（ 2）、水泵基础尺寸的确定： 水泵基础用素混凝土浇筑，考虑浇筑水泵基础时应预留地脚螺栓孔，地脚螺栓长约为螺栓直径的 20 30 倍 , 螺栓直径可由水泵样本查得 , 基础厚度通常取螺栓长再加上 150 毫米。 a 取 50100 毫米， b 取 100150 毫米，水泵基础顶面至少高出泵房内地坪 100150 毫米。 8 10 泵的基础尺寸图12 泵的基础尺寸图 9 查给排水设计手册 水泵 电机 pW+mW/(三 )吸、压水管道计算 1管路布置 采用横向排列方式，便于吸、压水管路直进直出布置，减少水头损失，节省电耗。 2管径计算 泵站设计规范 50265 45 页规定：s ；出水管道设计流速宜取 s。 根据 单泵运行流量计算吸压水管径，见下表 水泵型号 吸水管 压水管 流量 L/S 管径 速 m/s i 流量 L/S 管径 速 m/s i 1060 350 000 160 300 000 1470 450 000 370 350 000 3吸水管 每台泵宜设单独吸水管，吸水管上须设闸阀，吸水管应坡向吸水池，坡度为 平管段变径处采用偏心异径管；采用真空 引水启动时，吸水管在吸水井中采用喇叭口进水；吸水管上靠近水泵处一般安装真空表。 4. 压水管 各泵压水管与输水管的连接常采用联络管，压水管上设闸阀和止 10 回阀，止回阀应在闸阀与水泵之间，以便检修。 5. 管路附件选配 查 给水排水设计手册 12器材与装置 下表 管路附件选配表 名称 型号规格 主要尺寸 /叭口 1D 785， D 554， 头 090 双盘式 90 双盘式 90 双盘式 + 2L =630 R+ 2L =580 R+ 2L =580 闸阀 454545410,550,550,回阀 4444=800 L=700 渐缩管 00 50 L=470 L=370 渐扩管 50 00 L=370 L=370 (四 )1. 确定泵轴标高 本设计采用吸上式充水起动，要进行水泵安装高度的计算。 （ 1）按管路布置初定吸水管顶高程为 1m，由水泵外形尺寸可知， 120105（ 2）水泵进口参数见下表 水泵型号 进口直径 DN/口流速 1v /(m/s) m 流量 Q/(L/s) 1400 70 1050 160 阻力系数查简明给水设计手册 10管道直径 /件 阻力系数 最大流量/(L/s) 流速v/(m/s) *3=阀 50*250 偏心渐缩管 11 m,吸水管长度可近似取 L=6m sh=(iL+) =+=水口标高为 1H = 轴标高 =5/2=4管道直径 /件 阻力系数 最大流量/(L/s) 流速v/(m/s) *3=阀 50*300 偏心渐缩 管 水管长度可近似取 L=6m，则 sh=(iL+) 所以 8-（ +=水口标高为 1H = 轴标高 =5/2=了防止各泵发生气蚀，故选择泵的安装高度为 2. 泵站内地坪标高 由泵轴标高及水泵安装尺寸推算出水泵基础顶面标高和泵站内地坪标高。 设计中常取泵站内地坪为相对标高基准面 据此算出其它标高。对于地下式和半地下式泵房有时也取进入泵房室内的平台为相对标 高基准面，设计人可以自由决定。泵站外地坪一般要低于泵站内平台或地坪 ，以防雨水灌入泵站。 泵站内部地面应有 坡度，坡向集水沟，再集中到集水坑用排水泵或自流排入外部下水道。当室内设有管沟时，管沟可用来作为集水沟。 由设计手册查得 141H =高 H=座高 =12 由泵轴标高及水泵安装尺寸可推算出： 水 泵 基 础 顶 面 标 高 ： 泵 轴 标 高 泵 轴 到 基 础 顶 面 的 距 离 ）=站内地坪标高： 顶面至少高出泵房地坪 100 150 150 室外地坪标高： 础地面： 内平台高于外地坪 m，标高为： 计中常取泵站内地坪为相对标高基准面 据此算出其它标高。 泵站内部地面应有 坡度，坡向集水沟，再集中到集水坑用排水泵或自流排入外部下水道。当室内设有管沟时，管沟可用来作为集水沟。基础高出管沟 底以 计，设计管沟深为 1 米。 3泵房高度的确定 泵房高度主要取决于有无起重设备，本设计需要配置起重设备。 起重设备按起重量选择，起重量常规按水泵机组或单泵、单机重量计算。 由给水排水设计手册第 11册查得： 10428电机重量为 538 重为 966 4709电机重量为 700 重为 1409 教材 ，起重设备应采用手动或电动单轨吊车，考虑安全选用 重量为 2t,工字刚为 32a 型，起升高度为 3m 的平动单轨吊车，如下表所示： 型号 起重量（ t） 起升高度(m) 运行速度（ m/ 手拉力（ 最小转弯半径（ m 工字钢型号 总重量 3 12 5 32a 400 泵房间高度为： 1H =(a+b+c+d+e+f+g)- 2H m m 0.5 m J 2O 机总宽 X=m ，则取d=e=f+g= m 2H 1H =（ 用垂直吸入管，淹没深度大于吸入管公称直径的 ， 此处取 450，为 叭口悬空高度 入管公称直径，取 13 悬空高度为 3154各个设计标高（见剖面图） 室内地坪标高为： 泵基础底标高为： 泵基础顶标高为： 轴标高为： 外地面标高为： 水喇叭口标高为： 水口标高为： 空管中心标高为： 水池最高水位标高： 水池最低水位标高： 管沟，沟底标高为： 水 坑底标高为： 水井顶的标高： 房屋顶梁底面标高为： 钩最大高度标高为： 五 )泵站内部平面布置和精选水泵 1机器间长度 因电机功率大于 55给水排水设计手册，选基础间距为 础与墙壁间距为 器间右端按最大一台机组布置，设一块检修场地，长 得： 机器间总长度 =3 满足建筑模数取机器间总长度为 . 机器间宽度 吸 水管闸阀距墙取 水管闸阀一侧留 的管理道路，得 机器间宽度 =2+ 满足建筑模数取机器间宽度为 . 管路敷设 为便于与室外冻土层下管道平接，室内管道均设在管沟内，沟顶加 室内地坪齐平。 4. 精选水泵 吸水管侧水头损失为 +水侧管路的局部水头损失见下表 局部阻力系数查简明给水设计手册 压水侧管路的局 部水头损失计算表 1 = = 3= = = = = = = 0= v 14 水侧管路沿程损失为此，最不利管线总损失为 h =泵的实际扬程如下 最低水位时 +20+=高水位时 （ +20+=中， 14程为 4110程为 见初选水泵均在高效段内，符合要求。 5注： 1）泵房大门口要求通畅，既能容纳较大设备（水泵或电机），又有操作余地，其场地宽度一般用水管外壁和墙壁的净距值（等于最大的设备宽度加 1m）表示，但不得小于两米。 本设计采用汽车运送，取 3 米。 2）出水侧水泵基础与墙 壁的净距应按水管配件安装的要求确定。但考虑到水泵的出水侧是管理操作的主要通道，净距不宜小于 3m. 3）进水侧水泵基础与墙壁的净距应根据管道配件的安装要求决定，但不小于 1 m。 4）电机突出部分与配电设备的净距，应保证电机转子在修建时能拆卸，并保持一定安装距离，其值要求为：电机轴长 +是低压配电设备应 压配电设备 5）水泵基础之间的净距与电机突出部分与配电设备的净距相同，如电机和水泵突出基础，为突出部分的净距。 6）为减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门 设置在泵房外边。 (六 )附属设备选择与泵房高度的确定 1. 起重设备 起重设备按起重量选择，起重量常规按水泵机组或单泵、单机重量计算。 设备中最大质量为电机重 700虑安全问题，查给水排水设计