泵与泵站课程设计

泵 与 泵 站 课程设计学 院：土木工程与建筑学院 专 业：给水排水工程 学 号： 姓 名： 蔡振刚 指导教师： 覃晶晶 完成日期： 2013年1月7日 目录1. 用水量计算.32. 泵站设计控制值出水量及扬程的确定.33. 动力设备的配置.84. 水泵机组的基础计算.85. 泵站机组的布置.116. 吸水管和压水管的设计.127. 水泵安装高度的计算.158. 泵站平面、高程布置及尺寸的决定.179. 泵站内主要附属设备的选择.1810. 泵房建筑高度和平面尺寸.2011. 二级泵站平面图及剖面图.20给水泵站课程设计任务书一、设计题目武汉市某净水厂给水泵站设计。二、原始资料该水泵站为武汉市开发区净水厂的二级泵站，用以满足武汉市开发区的生产、生活、消防用水需求。1.用水量资料用水部门平均日用水量(t/d)用水时间(h)时变化系数( kh)日变化系数 (kd)最高日最高时用水量(l/s)工厂甲19002400241.71.3工厂乙44004000241.61.2居住区甲20001500181.51.3居住区乙45005500181.41.22.扬程计算资料供水区域内各处标高（m）为：工厂甲 44.2； 工厂乙 46.0（46.5）； 小区甲 42；小区乙 43.4；水泵房处设计地面标高 42。水厂内吸水池最高水位 41；吸水池最低水位37（38）；最高日最高时管网水头损失为21（16）米，管网最不利点的自由水头为16米。3.消防用水量消防时，按两处同时着火计，qf =60l/s。城市给水系统采用低压消防，即城市管网最不利点的自由水头为10米。消防时管网水头损失为40米。三、给水泵站设计内容及步骤1设计流量的确定和设计扬程估算；2初选水泵和电机；3机组基础尺寸的确定；4吸水管路与压水管路计算；5机组与管道布置；6吸水管路与压水管路中水头损失的计算；7水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算；8附属设备的选择；9泵房建筑高度的确定；10泵房平面尺寸的确定。四、绘图：根据以上设计计算及选出的各种设备进行给水泵房设备布置。应绘制如下图1给水泵站平面图。（1号图纸一张，比例为1：50）。2给水泵站剖面图。（1号图纸一张，比例为1：50）3绘图要求1）平面图和剖面图上应注明水泵机组位置，管路系统，管件尺寸，位置，各设备之间，设备与建筑维护之间相对位置尺寸及标高，并应附有主要设备明细表。2）图纸尺寸、标题栏等均应按国家标准绘制。五、设计说明书设计完成时应进行设计说明书的整理，说明书应包括下列内容：1计算部分，列出计算次序、项目、计算公式、符号、单位及结果数据，中间的演算过程从略。吸压水管路水头损失计算画出线路图。2对于选定的水泵型号，泵房土建设计应简要说明确定该方案时的依据及其优点、缺点。3本水泵房在设计上的特点。4在必要的计算及说明部分，为表达清楚应附有草图。5附有主要设备材料表。说明书应使用的符号要通用，计算中必须写清单位，且单位的写法及其文字要前后一致，重要的公式要注明出处，后面应有参考资料目录，写完应连同任务书一起用封面装订成册。武汉市某净水厂给水泵站设计 该水泵站为武汉市开发区净水厂的二级泵站，用以满足武汉市开发区的生产、生活、消防用水需求。1.用水量计算用水部门平均日用水量(t/d)用水时间(h)时变化系数( kh)日变化系数 (kd)最高日最高时用水量(l/s)工厂甲 2400241.71.3 61.39工厂乙4400241.61.2 97.78居住区甲 2000181.51.3 60.18居住区乙 5500181.41.2 142.59Qh=Qkhkd1000/(h*3600)Q工厂甲=24001.71.3/(243.6)=61.39 l/sQ工厂乙=44001.61.2/(243.6)=97.79 l/sQ居住区甲=20001.51.3/(183.6)=60.18 l/sQ居住区乙=55001.41.2/(183.6)=142.59 l/sQmax=Q工厂甲+Q工厂乙+Q居住区甲+Q居住区乙=361.95l/s2. 泵站设计控制值出水量及扬程的确定相关资料：供水区域内各处标高（m）为：工厂甲 44.2； 工厂乙 46.0（46.5）； 小区甲 42；小区乙 43.4；水泵房处设计地面标高 42。水厂内吸水池最高水位 41；吸水池最低水位37（38）；最高日最高时管网水头损失为21（16）米，管网最不利点的自由水头为16米。消防时，按两处同时着火计，qf =60l/s。城市给水系统采用低压消防，即城市管网最不利点的自由水头为10米。消防时管网水头损失为40米。（1）设计工况点的确定Qmax采用城市最高日最高时用水量，（升/秒）Qmax=361.94 l/sHp=(Z0-Zp+H0 +h管网+h输水+h站内)1.05（米）式中 Z0管网最不利点的标高； Zp泵站吸水池最低水面标高； H0管网最不利点的自由水头； h管网最高日最高时管网水头损失； h输水最高日最高时输水管水头损失；有时输水管很短，这部分常包括h管网在内； h站内泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为22.5米； 1.05安全系数； Hp泵站按Qmax供水时的扬程Hp=(46-37+16+21+2.5) 1.05=50.925 m（2）校核工况点的确定Q=Qmax+Q消（升/秒）=361.95+602=481.95L/sHp=(Z0-Zp+H0 +10+h管网+h输水+h站内)1.05（米）式中 Q消城市消防用水量；Q消防时泵站总供水量；h管网消防时管网的水头损失；h输水消防时输水管水头损失；10低压制消防时应保证的最不利点自由水头；Hp消防时泵站的扬程。Hp=(Z0-Zp+H0 +10+h管网+h输水+h站内)1.05（米） =(46.0-38+10+40+0+2.0)1.05=63m3. 水泵的选取1，水泵选择的基本原则：（1）所选水泵机组应满足用户最高日各个时刻（含最大的）流量和扬程的要求， 保证供水的安全可靠性。 （2）依据所选水泵建造的泵站的造价低。（3）水泵机组长期在高效率下工作，运行及管理费用低。 （4）水泵性能好，使用寿命长，便于安装和检修。（5）在水泵供水能力上应考虑近、远期结合，留有发展余地2.初选水泵：泵站中工作泵的最大供水量和扬程应满足Qmax和Hp，同时要使水泵的效率较高。Q=0， H=Z0-Zp+H0=46-37+16=24 mQ=Qmax=361.95 l/s ， H=(Z0-Zp+H+h管网+h输水+h站内)1.05=49.35 mQ=30 l/s 时，H=Z0-Zp+H0+2+2=28 m以选泵参考曲线（ab线）求算两端点分别为：a点（30，28） b点（361.95,49.35）进行方案比较（列表比较）选定方案 两点连接成参考管道特性曲线，选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联,其泵型分别为12sh-9A型、12sh-9B型、14sh-9B型、10sh-9型、10sh-9A型、8sh-13A型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（%）第一方案选用两台12sh-9 一台10sh-9300-500两台12sh-955-5049-5086-100260-300一台12sh-9和一台10sh-949-4748-4792-100150-260一台12sh-9A55-4546-4581-1003333第二方案选用一台14sh-9B 一台12sh-9A一台10sh-9240-360一台14sh-9B60-5049-5079-100150-240一台12sh-9B46-4343-4288-9533H=800 mm 因此基础高度取 1193 mm12sh-9A型基础高度校核H=(2.5-4.0) (Wp+Wj)/(H LB)=3.5(773+1080)/(24002.3541.12)=1.125mH=1125 mm H=800 mm 因此基础高度取1125 mm10sh-9型基础高度校核H=(2.5-4.0) (Wp+Wj)/(HLB)=3.5(428+625)/(24001.8560.95)=0.578mH=578 mm 2000mm。2）出水侧泵基础与墙壁的净距应按水管配件安装的需要确定。但是考虑到泵出水侧是管理操作的主要通道，故3 m。（L-L1）+0.5=2.29 m 42 m , 最小HSS值从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齐，以此可决定水泵的安装高度，4.14m。12sh-9同12sh-9A1、泵轴标高吸水井最低水位+Hss4.15+38=42.15 m 2、基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)42.15-0.52=41.63 m3、泵房地面标高基础顶面标高-0.2041.63-0.2=41.43 m4、水泵进口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.265=41.885 m5、水泵出口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.304=41.846 m10sh-91、 泵轴标高吸水井最低水位+Hss4.15+38=42.15 m2、 基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)=42.15-0.44=41.71 m3、 泵房地面标高基础顶面标高-0.2041.51 m4、 水泵进口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.2=41.95 m5、 水泵出口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.26=41.89 m8.泵站平面、高程布置及尺寸的决定（1）吸水井的设计吸水管进口淹没水深h0.5-1.0m，否则应设水平隔板，水平隔板长为2D或3D（D为喇叭口大头直径），取h=1.5m。吸水井最低水位=38 m；喇叭口淹没深度 取h=1200 mm水泵吸水管进口喇叭口大头直径D=1.4d=560 mm水泵吸水管进口喇叭口长度L(3.5-7.0)(D-d)=3.5(560-400)=560mm喇叭口距吸水井井壁距离L1=(0.75-1.0)D=1.0560=560 mm喇叭口之间距离L2=(1.5-2.0)D=1.8560=1008 mm喇叭口距吸水井井底距离h10.8D=0.8560=448mm所以，吸水井长度L=5602+10083+5604=6384mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为20000mm；吸水井宽度B=5602+560=1680mm （调整为3米）吸水井高度H=5500mm (包括超高300).经计算吸水井有效容积为231m3,大于泵站内最大一台泵5min的抽水量，故满足要求。（2）泵房尺寸泵房总长度L= +3+L安装+( L控制+ L配电）=2.02+32.29+2.29+2.3042+2.354+2.215+3.0=23.357m（其中L控制+ L配电 取3000mm ）最后调整24 m.泵房总宽度B= =1.50+1.20+3.00=5.7m考虑到吸、压水管在泵房内的长度，闸阀(0.42m)，止回阀(0.62m)，三通(0.508m)，大小头(0.356+0.203=0.559m)等附件，宽度调整为11米.9.泵站内主要附属设备的选择（1）引水设备当吸水井水位低于泵轴线时，水泵需要采用真空泵引水。真空泵应按起动最大的一台水泵计算，真空泵的抽气量在不同的真空度下是不同的，真空泵在抽气时，实际所抽取空气的压力是变化的，为了简化起见可以取水泵安装高度作为计算真空度（这是偏于安全的）。泵壳可按圆柱体计算抽气量 =1.10=0.4773m3/min真空度 = 4.14m=4.14760/10.33=305mm汞柱根据和选取SZ-2型水环式真空泵2台，一备一用，布置在泵房靠墙边处。（2） 计量设备流量计：在压水管上设超声波流量计，选取SP-1型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。在压水管上设压力表，型号为Y60Z，测量范围为0.01.0MPa。在吸水管上设真空表，型号为Z60Z，测量范围为0760mmHg。（3） 起重设备12sh-9型水泵的重量773Kg ，JS-117-4型电机的重量是1150 Kg根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机型号为LH型电动葫芦双梁式起重机 ，该类型泵适用于水泵房。 起重量5t,跨度16.5m，起升高度9m。 表2-5 LH型电动葫芦双梁桥式起重机HH1H2H336963000110012004142040168976976图2-5 LH型电动葫芦双梁桥式起重机（4） 排水设备对地面式泵站用地面自流排水，设潜水排污泵2台，一用一备，设积水坑一个，容积为1.01.21.5 m ，选取50QW15-7-0.75型潜水排污泵，其参数为：；10.泵房建筑高度和平面尺寸取吊物底部至最高一台机组顶距f=0.5m,则g+f=1.106+0.5=1.606m泵房高度为：H1=（a+b+c+d+e+f+g）-H2=4.944 ma为吊车梁高度 , 取0.414mb滑车高度 ,0.231mc为葫芦钢丝绕紧状态长度，0.5md起重绳的垂直长度 ,电机总宽为0.79m，则取d=1.20.79=1me最大一台设备高度 1.193mH2泵房地下部分的高度，因为泵房为地面式，所以H2=0。所以，泵房总高度为4.944m，为了以后的发