泵与泵站课程设计

给水排水工程专业 泵与泵站 课程设计 题 目 某污水提升泵站设计 指导老师 敬双怡 学 生 韩耀刚 专 业 给水排水工程 学 号 200862108134 班 级 08 水 1 班 1 水水 泵泵 与与 水水 泵泵 站站 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 福福 建建 工工 程程 学学 院院 建建 筑筑 环环 境境 与与 设设 备备 系系 给给 水水 排排 水水 教教 研研 室室 20092009 年年 1111 月月 2 泵与泵站泵与泵站 课程设计任务书课程设计任务书 一 教学目的与基本要求一 教学目的与基本要求 泵和泵站课程设计 是给水排水工程专业的重要的集中性实践性环节之一 该课程的任 务是使学生在掌握水泵及水泵站基本理论知识的基础上 进一步掌握给 排水泵站的工艺设 计步骤和设计方法 使学生所获得的专业理论知识加以系统化 整体化 以便于巩固和扩大 所学的专业知识 通过本课程设计还可以训练学生工程设计的基本技能 提高其设计计算能 力 编写说明书的能力和工程图纸的表达能力 基本要求 1 培养学生严谨的科学态度 严肃认真的学习和工作作风 树立正确的设计思想 形成科 学的研究方法 2 培养学生独立工作的能力 包括收集设计资料 综合分析问题 理论计算 数据处理 工程制图 文字表达等能力 3 通过课程设计 使学生得到较为全面的工程设计的初步训练 4 掌握给 排水泵站设计的一般程序 学会灵活地处理复杂的工程问题 5 学会编写 设计说明书 和 设计计算书 按规范和标准绘制有关图纸 6 本设计原则上是由学生在指导教师的指导下 独立完成 二 设计内容二 设计内容 1 确定泵站的设计流量和扬程 拟定选泵方案 2 选择水泵和电动机 包括水泵型号 电动机型号 工作和备用泵台数等 3 确定水泵机组的基础尺寸 4 吸水管路和压水管路的设计计算 包括进出水管内的流速 管径 阀门等 压水管长 度计算至泵房外 1m 5 确定泵站内的附属设备 引水设备 如真空泵 起重设备 排水泵等 6 泵站的平面布置 7 泵站的高程布置 包括水泵的基础 进出水管 泵轴 泵站地面等的标高 8 根据起重设备的型号 确定泵房的建筑高度 9 绘制泵站的平面图 1 张 剖面图 1 张 并列出主要设备表及材料表 10 整理设计计算书 1 份 设计说明书 1 份 最终的设计成果 最终的设计成果 1 设计计算书和设计说明书各 1 份 3 要求文字通顺 叙述要简明扼要 计算书采用 A4 页面 电脑打印或手工书写 计算书应 有统一的打印封面 手工书写要求文字用黑钢笔书写 字迹应清楚工整 每页字数不少于 500 字 电脑打印要求正文采用小四字体 中文采用宋体 西文采用 Times New Roman 行间距为 最小值 23 磅 数学表达式采用公式编辑器编辑 2 图纸 2 张 包括泵站平面图 1 张 泵站剖面图 1 张 制图方式可采用 AutoCAD 制图或手工绘制 均应严格按比例出图 图面应清晰美观 标 注字体大小合理 三 设计题目三 设计题目 二 题目二 二 题目二 某污水管网中途泵站 给排水某污水管网中途泵站 给排水 0702 0704 设计资料 设计资料 1 某城镇污水干管由于埋深过大需设置中途泵站 污水干管平均日污水量见参数表 2 泵站地面标高 泵站前污水管道末端检查井内底标高 下游出水检查井内底标高均见 参数表 3 泵站至出水检查井管长 即压力管段 见参数表 表表 2 污水管网参数表污水管网参数表 07020704 学号 地面标 高 入口标 高 出口标 高 管长 平均日 流量 学号 地面标 高 入口标 高 出口标 高 管长 平均日 流量 1780 2072 0586 32116 005 8021114 00102 11125 98785 005 20 18112 80 104 00 117 32 167 004 802250 2042 3554 06321 003 70 19128 00 121 30 138 52 186 006 402328 9020 5629 02665 005 80 20119 90 112 20 124 12 862 005 1024135 00124 23142 28255 005 40 2110 50 0 139 62326 002 402517 2010 2017 32551 002 60 22118 20 107 90 124 10 154 005 602631 6021 0841 83218 007 40 四 时间安排 四 时间安排 12 月 14 日 12 月 27 日 时间设计任务 12 14布置设计任务熟悉资料 12 15 12 16确定设计流量和扬程 初步选泵和电动机 4 12 17 12 18 水泵机组和吸压水管路的布置 计算吸压水管 路的水头损失 校核选泵方案 12 19确定泵站内的附属设备 12 20泵房的平面布置 12 21泵房的高度确定 及高程布置 12 22 12 25绘制泵站平面图和剖面图 12 26 12 27整理设计计算说明书 六 设计依据及参考资料 六 设计依据及参考资料 1 水泵及水泵站 教材 2 给排水设计手册 第 2 版 第 1 3 5 10 11 册 3 泵站设计规范 GB T50265 97 4 给排水标准图集 钢制管件 02S403 课程设计教室安排 星期一二三四五六日 6 5014 5044 1044 5044 5034 5034 503 第 3 8 节第 3 8 节第 3 8 节第 3 8 节第 3 8 节全天白天 5 本书包括 本书包括 1 福建工程学院建筑环境与设备工程系给水排水教研室福建工程学院建筑环境与设备工程系给水排水教研室 2009 年年 11 月月 水泵与水泵站水泵与水泵站 课程设计任务书课程设计任务书 2 水泵与水泵站水泵与水泵站 课程设计计算书课程设计计算书 3 水泵与水泵站水泵与水泵站 课程设计说明书课程设计说明书 6 泵与泵站课程设计泵与泵站课程设计 计算书计算书 已知题目已知题目 某污水管网中途泵站某污水管网中途泵站 设计资料 设计资料 1 某城镇污水干管由于埋深过大需设置中途泵站 污水干管平均日污水量见参数表 2 泵站地面标高 泵站前污水管道末端检查井内底标高 下游出水检查井内底标高均见 参数表 3 泵站至出水检查井管长 即压力管段 见参数表 表表 2 污水管网参数表污水管网参数表 0702 学号 地面标 高 入口标 高 出口标 高 管长 平均日 流量 19128 00 121 30 138 52 186 006 40 一 计算流量 初算扬程 设计流量采用最高日最高时污水量一 计算流量 初算扬程 设计流量采用最高日最高时污水量 已知平均日流量 6 40 万吨 740 74L SQ 用内插法求污水总量变化系数 Kz 得 Kz 1 35 1000500740 74500 1 3 1 41 4Kz 得出最高日最高时污水量 Qm Kz 1 35 740 74 1000L s 3600 h Q 3 m 一般大型泵站 污水量 5000 立方米 应设 3 4 套机组 压水管的流速一般不小于 1 5m s 每台水 7 泵的压水管上应装置阀门 由给水排水设计手册 第一册 常用资料电子书中 11 钢管和铸铁管水力计算 11 2 水力计算表 制表和使用说明 P403 中查得 选择 DN800 V1 99 1000i5 66 铸铁管 污水泵站的管道易受腐蚀 一般避免使用钢管 钢管的 抗 腐蚀能力较差 所以不选钢管 扬程计算 H Hs h 根据室外排规的条文说明 取 0 5m 的安全水头 由于 Kz 值比较小 说明污水量变化不大 水 泵适宜选择同一型号泵并联 采用潜污泵 局部损失按沿程损失的 30 来计算 建筑给排水规范 泵站外压水管线水头损失 h hf hm 1 0 3 5 66 10 3 186 00 1 37m 静水扬程 Hst H 出口 H 入口 138 52 121 30 17 22m 所以设计扬程 H 17 22 1 37 18 59m 二 选泵二 选泵 选泵的要求是在满足最大排水量的条件下 减少投资 节约电耗 运行安全可靠 维护管 理方便 最好选同型号的泵 这样对设备的购置 设备与配件的备用 安装施工 维护检修都 有利 一般小型泵站 污水量 5000 立方米 设 3 4 套机组 压水管的流速一般不小于 1 5m s 每 台水泵的压水管设止回阀 闸阀 8 根据上一步所得出的设计扬程 H 18 59m 和流量 Qm 1000L s 3600 h 可选两个方案 3 m 方案一 4 用 1 备 q Q 4 250L s 900 h H 18 59m 3 m 方案二 3 用 1 备 q Q 3 333L s 1200 h H 18 59m 3 m 由上海凯泉泵业 集团 有限公司出版的 WQ 系列潜水排污泵电子书的 P30 粗选泵 如图 9 进一步的进行筛选 满足条件的两个方案可选泵组为 两种泵的性能曲线如图示 4 WQ2520 638 300 90 3 WQ2520 639 300 110 方案 流量 h 3 m 型号扬程 m 一 4 用 1 备900 WQ2520 638 300 90 18 59 二 3 用 1 备1200 WQ2520 639 300 110 18 59 10 方案一的泵效率 1 9 8 18 59 900 100 75 100065 93 8 3600 gHQ N 方案二的泵效率 1 9 8 18 59 1200 100 70 2 100092 94 3600 gHQ N 通过上面曲线和效率的比较 在相同条件下 方案一的效率高于方案二 能量浪费较少 方案 一的高效段比较合理 因此选方案一 泵的初步校核泵的初步校核 校核泵组是否符合工况需求 需要画出泵并联后的特性曲线和管道特性曲线来 求得并联工况点 由工况点看并联后的泵组是否符合设计流量和扬程的要求 同型号的泵并联 特性曲线可以根据横加法原理画出 与管道的特性曲线相交 具体做法如下 1 泵机组有 4 台常用泵和 1 台备用泵组成 单泵出水 Q 900 h 3 m 由给水排水设计手册 第一册 常用资料电子书中 11 钢管和铸铁管水力计算 11 2 水力计算表 制表和使用说明 P398 中查得 单泵出水管选择 DN450 V1 58 1000i7 53 的铸铁管 即作为单泵连接压力干管的压力支管 管 长初步推算由地面高程减去泵排出口高程所得 LL 7 455m 2 确定泵站进水管径 由于进水管是非压力管 呈非满流状态 由 给排水管网系统 P58 查得非满流圆管特性表 0 0 837 0 70 qy qD 250L s 0 25 s 则 进水管流量 q 40 25 1 s 可得进水管满管流量Q单泵 3 m 3 m s 4284 h 0 1 19 0 837 q q 3 m 3 m D 1 578 1 5480 205 0 336 0 944m 33 816 nqI 根据与 D 选 DN1000 的铸铁管为泵站的进水管 0 q 集水池容积初步计算 根据工作泵组停车时启动备用机组所需时间来计算 一般可采用不小于 泵站中最大一台泵 5 分钟出水量体积 即 集水池水深取 2 米 3 250 5 60 0 00175Vm 算出集水池面积 2 75 37 5 2 Sm 11 3 计算泵站进水管到泵吸水口之间的水头损失 如下图为进水管非满流状态示意图 y D 0 7 得 y 700mm 0 7m 进水管水面高程为 H 入口 0 7 122 00m 格栅损失水头 0 1m 算出停泵水位 H 停泵 121 30 0 7 0 1 121 90m 所以 可以算出进入泵站进水管到泵吸水口之间的水头损失 h 0 1 121 90 121 30 0 7m 另外 计算泵站范围内压水管路的水头损失 900铸铁弯头阻力系数 由给水排水设计手册 第一册 常用资 料电子书中 P673 中查得 异径三通阻力系数由给水排水设计手册 第一册 常用资料电子书中 P672 中查得 3 DN300X450 渐扩管由给水排水设计手册 第一册 常用资料电子书中 P668 中查得 止回阀 闸阀阻力系数 由给水排水设计手册 第一册 常用资料电子书中 P669 中查得 12 即 弯头阻力系数 0 67 止回阀阻力系数 闸阀综合阻力系数 渐放管90 1 2 2 0 3 1 2 阻力系数 其余阻力由于太小可忽略不计 另外加上连接泵与压力干管的支管的沿程 4 0 25 损失 算出泵站内压力支管损失 m 2 2 V hiL g 合 2 3 1 58 7 55 107 4550 428 2 9 8 0 25 0 67 2 1 2 4 计算站内压力干管损失 4 用 1 备的泵组支管与压力干管接口处示意图如下 DN800 流量 V 1000i 250 0 50 0 411 500 0 99 1 46 750 1 49 3 19 1000 1 99 5 66 由上图和右边的数据可计算 图纸中 A 处弯 头可改用阻板 对损失计算结果影响不大 A 到 F 段的沿程损失 3333 1 0 411 102 1 46 1023 19 1025 66 103 50 03 f hm A 处是弯管 B C D 处为三通直管 阻力系数都是 0 1 所以 A 到 F 管段局部损90 0 7 失 m 2 0 70 1 3 0 13 2 m V h g 综合上面 3 4 步骤算出初步分析后的设计扬程应为 18 590 4280 030 1319 18Hm 5 校核泵并联后工作的总工况是否在并联曲线高效段内 校核后的静扬程 管道系统特性曲线方程 17 220 42817 65 STST HHhm A 222 1 SQSQ SSQ 16 HHstHst 站外设计站外设计站内站内 单泵 B 2 2 1 S 2 4 AKL D g 站内 24 16 0 1195 1 7 455 0 670 220 250 30 7 9 21 20 45 m g 13 站外压力管损失 推出 2 QhS 站外设计 2 1 37 1 37 Q1 h S 站外 设计 则得出管道特性曲线方程 即 22 1 17 65 9 21 1 37 Q 17 65 1 95Q 16 H 设计设计 由此可画并联后的特性曲线图 2 17 65 1 95QH 设计 23 Q ms 设计 并联后的特性曲线 如图可见 工况点 A 落在高效段内 且扬程和流量等参数都符合设计要求 因此经过校核后认 为方案一在满足最大排水量的条件下 运行安全可靠 可行性良好 三 设计水泵机组的基础三 设计水泵机组的基础 WQ2520 638 300 90 的有关参数如下 14 基本要求 基础的作用是支撑并固定机组 使它运行平稳 不致发生剧烈振动 更不允许 产生基础沉陷 基础一般的要求是 坚实牢固 除能承受机组的静荷载外 还能承受机 械震动荷载 要浇制在较坚实的地基上 以免发生基础下沉或不均匀沉降 对带底座的 小型水泵可选取 基础长度 底座长度 m 基础宽度 底座螺孔间距 m 基础高度 底座地脚螺钉的长度 m 对不带底座的大中型水泵的基础尺寸 可根据水泵或电动机的地脚螺孔间距加上 m 以确定其长度和宽度 高度方法同上 基础重量应大于机组重量的 倍 也可以根据基础的重量和长度 宽度 密度算出基础高度 基础高度一般不小于 cm 混凝土基础应高出室内地坪约 cm 由主要参数可知 WQ2520 638 300 90 泵重 M 2260kg 一般用混凝土浇筑 混凝土容重 r 2400kg m 3 15 由安装尺寸图可知 L1 1100 B1 780 L L1 400 500 B B1 400 500 关于基础 长 L 1100 500 1600mm 1 60m 宽 B 780 500 1280mm 1 28m 高度 H 3 5 2260 1 60 1 60 1 28 2400 m 倍数泵重 基础长基础宽钢筋混凝土容重 四 决定泵站的形式 四 决定泵站的形式 布置原则 水泵机组间距一不防碍操作和维修的需要为原则 机组布置应保证运行安全 装卸 维修和管理方便 选用纵向平行排列的方式 五 水泵机组和压水管路的布置五 水泵机组和压水管路的布置 机组之间各部尺寸应符合下列要求 1 泵房大门口要求通畅 既能容纳最大的设备 又有操作余地 A 最大设备的宽度 1 但不得小于 2m 2 B 0 7m 保证工作人员能够较为方便的通过 3 当为低压配电设备时 C 值不小于 1 5m 高压配电设备 C 值不小于 2m 4 为了便于就地检修水泵 D 不宜小于 1m 5 E 值一般为电机轴长加 0 5m 但不宜小于 3m 6 F 应不小于 0 7m 如电机容量大于 55kW 时 F 应不小于 1m 六 格栅除污机的选择六 格栅除污机的选择 本设计为污水提升泵站 在进水口除需要设置格栅除污机来除去污水中的杂物 以免沉淀 或造成堵塞 由前面计算推得泵站地下部分设计深度 8 1 米 由给水排水设计手册 第 11 册电子 书中 P521 中查得 在满足各项条件下选择 GH 型链条式回转格栅除污机为宜 需 2 台 关于 GH 型链条式回转格栅除污机的说明如下 16 根据要求设置该格栅除污机 具体设置见图纸 八 确定起重设备的型号八 确定起重设备的型号 设置高度从泵房天花板至吊车最上部分应不小于 0 1m 从泵房的墙壁至吊车的突出部分应不 小于 0 1m 泵房屋顶应设检修孔 1 0mx1 0m 因此综合各数据 泵房地面部分高度取 7 5 米 根据 WQ2520 638 30