泵与泵站课程设计计算书20200818185152

1、河北大学某学院水泵与泵站课程设计说明书设计题目 ： 华北地区某城镇给水泵站设计专 业 ： 给水排水工程班 级 ： XXX姓 名 ： XXX学 号 ： XXXXXX指 导 教 师 ： XXXX2011 年 6 月 21 日目录一水泵与泵站课程设计任务书二摘要三设计任务书（一）水泵选择1、选泵基本数据参数2、选泵（二）绘制单泵草图和水泵基础尺寸确定（三）吸、压水管道计算1、管路布置2、管径计算3、吸水管4、压水管5、管路附件选配（四）水泵安装高度的确定1. 确定泵轴标高2. 泵站内地面标高3泵房高度的确定4各个设计标高（五）泵站内部平面布置和精选水泵1. 机器间长度2. 机器间宽度3. 管路敷设

2、4. 精选水泵（六）附属设备选择与泵房高度的确定1. 起重设备2. 真空泵3通风（七）管材及敷设2（八）主要参考文献和设计成果图华北地区某城镇给水泵站设计任务书一任务书依据： 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 甲市 乙市 丙市项目Qmax（米3/时） 1250 1800 2400Qmin(米3/时) 250 360 500Z1（米） 768.39 395.58 646.69Z2（米） 773.41 392.54 663.72自 （mH2O） 20 20 28 Hh压 （mH2O） 12 6.8 9.6Z0

3、,max(米) 769.89 397.08 648.19Z0,min(米) 765.61 392.78 644.19Qmax最大供水量（米3/时）。 Qmin最小供水量（米 3/时）。Z1泵站外地面标高（米） 。Z2管网计算最不利点标高（米） 。H自 最不利点要求的自由水头（ mH2O）。h压 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（ mH2O）。Z0,max吸水池最高水位（米） 。Z0,min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 0.82米。最高水温 24oC。 吸水井距泵站

4、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 1.40 米，排水管径 400mm，检查井距泵站 5 米。3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。三.设计要求：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

5、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

6、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 A1 图纸一张，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。4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

7、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。5设计说明书(一) 、水泵选择1、选泵基本数据参

8、数（1）、设计流量：本设计选择甲市给水泵站，由资料可知设计最大供水流量Q =1250maxm 3 =347.22L/s ，h设计最小供水流量Q =250 m 3h =69.44L/smin（2）、设计扬程：由资料可知：z =773.41 m z1=768.39 m2h =12 m H自 =20 m压相应的最大扬程H 及最小扬程 H min 计算式如下：maxH =H p +H内 + H ；其中 H p =maxH自 H +(z2 z1 )压式中： H p 泵站出水压头；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内取 23 米，本设计选用 3 米；H 吸水池计算水位至泵站外地坪的

9、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 Qmax，H 等推求出 HST 及管网阻力系数 S 值之后按下式：H= HST +SQ 2 计算， 式中2h压 SQ , 初步设计泵站内部吸水管、 压水管水头损失总和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。内在最大供水量时最大扬程计算如下：H =H p + H内 + H max + 3maxH =pH自 H +(z2 z1 ) =20+12+（773.41768.39）=37.02 m压H

10、 =H p + H内 + H max + 3 = 37.02 + 3 + （768.39-765.61 ）+ 3 = 45.8 mmax6最小扬程设计如下：H =HST+SQminmin2HST =Z2 Z =（773.41-765.61）+20=27.8 mH0 min自2h压 SQ S=h压2Q=12125036002=99.66H =HST+SQminmin2 +3= 27.8+99.6622503600+3=31.28 m综上所述，管道特性曲线为 H= HST+SQ2 =27.8+99.66Q 22、选泵(1) 选取可能使用的水泵在该课程设计中，只考虑 sh 型泵，所以在 sh 型水泵

11、性能曲线型谱图上，以H 及H min 做两条水平线，以 Qmax 及Qmin 做两条竖直线，形成一个矩形框，在max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：10Sh-9A，10Sh-13,12Sh-13,12Sh-13A,14Sh-13A,14Sh-19,20Sh-19 。查给排水设计手册 11 册，P64,得 Sh型吸离心泵性能表，涉及到的水泵性能如下：泵型流量3m /h流量L/s扬程m转速n轴功率kw电动机电压功率效率kw允许吸上真空高度 mkw198 55 43.0 30.51 768Sh-13A 270 75 36.0 2950 33.09 38

12、0 37 80 5.4310 86.1 31.0 34.44 76216 60 48.0 34.86 818Sh-13 280 77.8 42.0 2950 37.68 380 55 85 5.4342 95 35.0 40.24 81360.0 148.6 42.5 54.82 7610Sh-9 485.0 100.0 39.0 1450 62.06 380 75 83 6.7612.0 134.7 32.5 68.57 79（2）组合方案：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

13、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， 但这是不可避免的。 现有以下两7种方案，即方案一和方案二。方案一： 5 台 8Sh-13A型水泵和 2 台 8Sh-13A型备用泵。方案二： 1 台 8Sh-13 型水泵和 2 台 10Sh-9 型水泵和 1 台 10Sh-9 型备用泵。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

14、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

15、。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 185kw*h,205kw*h, 既方案一省电；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配电动 允机 许方案编号用水量变化范围3m /h所需流量3m /h泵扬程（m）所需扬程（m）泵轴功率（kw）功率kw电压V转速n转/分效率%吸上真空高度m单台泵方流量198-310 250 31-43 31.28-45.8 30.

16、51-34.44 37 380 2950 76-80 5.4 案一共 5 台泵单台泵流量方案二216-342共 2 台泵单台泵250 35-48 31.28-45.8 34.86-40.24 55 380 2950 81-85 5.4250 32.5-42.5 31.28-45.8 54.82-68.57 75 380 1450 76-83 6.7 流量360-6128共 2 台泵另外，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， 可选用方案一：5 台 8Sh-13A型水泵和 2 台 8Sh-13A型备用泵。( 二)、绘

17、制单泵草图和水泵基础尺寸确定（1）、Sh型单级双吸离心泵（带底座）外形尺寸和安装尺寸见 P69给排水设计手册 11，安装图见 05 给水排水标准图集 05S2.（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 2030 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。8Sh-13A泵的基础尺寸图查给排水设计手册 Sh型泵安装尺寸得出：水泵 电机型号 Wp /kg 型号 Wm /kgW +Wmp/kg

18、L/m E/m H/m8Sh-13A 219 Y200L2-2 250 469 1.554 0.375 0.4709( 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，减少睡了损失，节省电耗。2 管径计算泵站设计规范 GB/T50265-97 第 45 页规定：离心泵进水管道设计流速取1.5-2.0m/s ；出水管道设计流速宜取 2.0-3.0m/s 。根据单泵运行流量计算吸压水管径，见下表水泵型 吸水管 压水管号 流量 管径 流速 i 流量 i管径 流速L/S mm m/s L/S mm m/s8Sh-13A 75 300 0.27 0.27/1000 75

19、 250 0.38 0.38/10003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 0.005，水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 P242,见下表管路附件选配表名称 型号规格 主要尺寸/mm喇叭口DN450*300钢制D 1413，H3501090 双盘式 DN250R+L =5802弯头090 双盘式 DN3

20、00R+L =6302闸阀DN250双盘式 Z45T-10DN300双盘式 Z45T-10L400,H700L450,H954止回阀 DN250双盘式 H44T-10 L=600渐缩管 DN300*200 L=470渐扩管 DN150*250 L=370( 四). 水泵安装高度确定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， 12Sh-13 的泵轴中心线高于管顶 50mm, 10Sh-9A泵轴中心线高于管顶 25mm.（2）水泵进口参数见下表水泵型号 进口直径 DN/mm 进口流速 v1 /(m/s) H

21、s /m 流量 Q/(L/s)8Sh-13A 300 0.27 4.5 86.18Sh-13A阻力系数查简明给水设计手册 P14，10的吸水管路局部水头损失计算见下表管道直径/mm管件阻力系数最大流量/(3m /s)2流速vv/(m/s) g22v2g/m喇叭口 0.10 0.98 0.049 0.0014300090 弯头 0.52 0.98 0.049 0.1780.069闸阀 0.07 0.98 0.049 0.00343300*200 偏心渐缩管 0.18 2.20 0.25 0.0440.156H =5.4m,吸水管长度可近似取 L=8m，则s(H ss =H s -)max2v2g

22、-h =H s -s2v2g-(iL+2v2g)=5.4-0.049- （0.27/1000*8+0.156 ）= 5.193m泵轴标高为H =(H ss ) max +Z0m in =5.193+765.61=770.803m1为了防止各泵发生气蚀，故选择泵的安装高度为 3.41m。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 0.000，并据此算出其它标高。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 0.150.30 米，以防雨水灌

23、入泵站。泵站内部地面应有 0.0050.01的坡度，坡向集水沟， 再集中到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 8Sh-13A，H =0.355m，泵高 H=0.539m,泵座高=0.15m1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 -h（泵轴到基础顶面的距离） =770.803-0.355-0.15=770.298m泵站内地坪标高： 770.803-0.15=770.653 m（顶面至少高出泵房地坪 100150 mm，取 150 m m）室外地坪标高： 768.39m 基础地面： 770.298-0.55=76

24、9.748m室内平台高于外地坪 0.30 m，标高为： 768.69 m 设计中常取泵站内地坪为相对标高基准面 0.000，并据此算出其它标高。泵站内部地面应有 0.0050.01的坡度，坡向集水沟，再集中到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 0.2 米计，设计管沟深为 1 米。3泵房高度的确定11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：8Sh-13A型泵重量:219 kg 其电机重量为 219 kg ，总重为 4

25、69 kg查教材 P127 页，起重设备应采用手动或电动单轨吊车，考虑安全选用 SC型，起重量为 2t, 工字刚为 32a 型，起升高度为 3-12 m 的平动单轨吊车，如下表所示：起 起升 运行速度 手拉 最 工 总型号 重 量 小转弯 字 钢 重量高度(m) （m/min） 力（kg）（t ） 半径（m型号SC 2 3 5.3 15 32 4012 a 0泵房间高度为： H1 =(a+b+c+d+e+f+g)- H 2a-为单轨吊车梁高度， 0.32 mb-为滑车高度， 0.2305 mc- 为起重葫芦钢丝绳绕得状态长度， 0.5 md- 起 重 绳的 垂直 长 度， JO -93-4 电

26、 机总 宽 X=0.72 m ，则取2d=1.2X=0.864 me-最大的一台电机高度， e=1.17 mf+g- 1.17+0.5=1.67 0.055+1.0=1.055 mH - 为泵房间地下部分高度，为 0.055 m2故H =（0.32+0.2305+0.5+0.864+1.67+1.17 ）-0.0639=4.6911 m1采用垂直吸入管，淹没深度大于吸入管公称直径的 1.5 倍，此处取 300mm管径的 1.6 倍，为 0.48m。喇叭口悬空高度 0.60.8吸入管公称直径， 取0.7，悬空高度为 315mm.4各个设计标高（见剖面图）室内地坪标高为： 0.300m 水泵基础底

27、标高为： -3.000m水泵基础顶标高为： -3.500m泵轴标高为： -2.300m室外地面标高为： 0.000m吸水喇叭口标高为： -4.00 m压水口标高为： -2.830m真空管中心标高为： -2.3m吸水池最高水位标高： 1.5m吸水池最低水位标高： -2.78m 设管沟，沟底标高为： -1.000m集水坑底标高为： -1.500m 吸水井顶的标高： 2.200m12泵房屋顶梁底面标高为： 4.5000m吊钩最大高度标高为： 4.000m( 五)泵站内部平面布置和精选水泵1 机器间长度 因电机功率小于 55KW，查给水排水设计手册 ，选基础间距为 1.6m,基础与墙壁间距为 1m.除

28、七台水泵外，机器间右端按最大一台机组布置，设一块检修场地，长 6.0m, 宽 2.0m, 故得：机器间总长度 =27m为满足建筑模数取机器间总长度为 27m2. 机器间宽度 吸水管闸阀距墙取 1.0m,压水管闸阀一侧留 1.2m 宽的管理道路，得机器间宽度 =1.0+0.41+0.62+0.63 2+1.0+2 0.58+0.8+0.55+1.2=8.0m为满足建筑模数取机器间宽度为 8.1m3. 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 0.15m 厚的钢筋混凝土盖板，与室内地坪齐平。4. 精选水泵 吸水管侧水头损失为0.0027*8+0.044=0.0656

29、m压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 P14，压水侧管路的局部水头损失计算表1= 2 = 3= 4 = 5 = 6 = 7 = 8 = 9 = 10 =v22g0.1 0.5 0.5 3.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.08 9 9 0 7 9 7 7 7 7 v 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.62 0.3v0.34 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 45 54 45 45 45 45 45 45 45 452g2v2g0.060.200.201.040.020.200.020

30、.020.020.021.80压水侧管路沿程损失为h =6.3*0.0283=0.178f因此，最不利管线总损失为 h =1.80+0.178=1.978m水泵的实际扬程如下最低水位时 H max =（773.41-765.61 ）+20+12+1.978+3=44.778最高水位时H =（773.41-769.89 ）+20+12+1.978+3=40.498min其中，12Sh-13 扬程为 36.4-29.5 m，10Sh-9A扬程为 35.5-25 m，可见初选水泵均在高效段内，符合要求。5注：13 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

31、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+0.5m。但是低压配电设备应 1.5m;高压配电设备 2.0m。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