华北地区某城镇给水泵站设计要点

1、河北联合大学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：姓名：学号：指导教师：建筑工程学院2013年 月 日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 项目甲市乙市丙市qmax （米 /时）125018002400qmin（米 3/时）250360500z1 （米）768.39395.58646.69z2 （米）773.41392.54663.72h 自（mh2。）2525252 h 压（mh2o）126.89.6z0,max（

2、米）769.89397.08648.19z0,min（米）765.61392.78644.19q max最大供水量（米3/时）。q min 一最小供水量（米3/时）oz1一泵站外地面标高（米）。z2管网计算最不利点标高（米）。h自一最不利点要求的自由水头（mh2o）。2 h压一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 一吸水池最低水位（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24°c。吸水井距泵站外墙中心线3米。经平面

3、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。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： 泵房与吸水井， 两者之间的吸水管， 压水管由泵房引出

4、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，

5、 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。目录1 .摘要 52 .设计流量的确定和设计扬程的估算 63 .初选水泵 74 .水泵方案的选择与确定 85 .水泵机组基础尺寸的确定 96 .吸水管道和压水管道的计算 107 .水泵安装高度的确定 128 .泵站内部的平面布置和精选水泵 149 .附属设备的选择 1510 .管材及敷设 161711 .参考文献摘要本设计为华北甲城市给水泵站的设计，

6、 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

7、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和材料列表。校核安装高度，兼顾泵房的排水、通风、运输、安装维修等。设计计算书(一)、水泵选择1、选泵基本数据参数(1)、设计流量：本设计选择甲市给水泵站，由资料可知设计最大供水流量qmax=1250 m3h=347.22l/s，设计最小供水流量qmin =250 m 3 h =69.44l/s(2)、设计扬程:由资料可知：z2 =773.41 m 乙=768.39 m £ h压=12 m h 自=25 m相应的最大扬程hmax及

8、最小扬程h min计算式如下:hmax = hp + h内+ah ；其中 hp = h自+£ h压 +亿2-乙)式中：hp一泵站出水压头；h内一泵站内部吸水管、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2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qmax, h等推求出hst及管网阻力系数s值之后按下式：h= hst+sq2 计算，式中，hst一泵的静扬程，即泵吸水口的设计水面与水塔(或密闭水箱)最

9、高水位之间的测管高差。" h压=sq2初步设计泵站内部吸水管、压水管水头损失总和h内=2m,但是，选泵的最大扬程应在以上计算基础上再取安全水头 2nl在最大供水量时最大扬程计算如下：hmax = hp+h 内+ah max + 2hp = h自+£ h压 +(z2 -z1) =25+12+ (773.41768.39) =42.02 mhmax = h p + h 内 +&h max + 2 = 42.02 + 2 +(768.39-765.61 ) + 2 = 48.8 m最小扬程设计如下:hmin =hst+sqminhst = (z2 -zomin 计h自=(

10、773.41-765.61) +25=32.8 m* 压"sq"s= q2 =广250； =99.53360022h min =hst+sqmin +2+2=32.8+99.53x2 250 c cr cci +2+2= 37.28 m<3600 )综上所述，管道特性曲线为 h= hst+sq2=32.8+99.53q22、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型水泵性能曲线型谱图上，以 hmax及hmin做两条水平线，以qmax及qmin做两条竖直线，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)，

11、初选结果如下：8sh-13(200s42),8sh-13a2900(200s42a),10sh-9(250s39),10sh-9a(250s39a), 12sh-13(300s32),12sh-9a(300s58a),12sh-9b,14sh-13, 14sh-13a0查给水排水设计手册续册2, p118，得sh型单级双吸离心泵性能表，涉及 到的水泵性能如下：油3 m /h扬程m转速n轴功率kw电动机效率%允许吸 上真空 高度m泵型l/s电压v功率kw2166048.035.77958sh-132888041.3295039.538055823.63429535.042.3771.819855

12、4330.5765.28sh-13a2707536295033.138045804.2310863134.476336010042.555.57510sh-948613538.5147062.93807581661217032.567.78010sh-9a3244689013035.530.5147042.348.638055748065761602550.9775291475599.28012sh-9a720200491470115.6380155834.5893248421317850414047.282.57912sh-9b68419043.0147097.7380135824.5835

13、23237.01087861217036.875.88012sh-1379222032.2147083.238010083.54.590025029.587.982.386424041.01218014sh-13a111631036.01470130380190843.5133237030.013680（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 不超过两种型号为宜。组合原则是全部工作泵开动时总流量符合最大供水

14、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 以下两种方案，即方案一和方案二。方案一：2台12sh-9b型水泵和1台8sh-13型水泵和1台12sh-9b型备用泵。方案二：2台12sh-9b型水泵和2台8sh-13a型水泵和1台12sh-9b,1台8sh-13a 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下列几个方面粗略比较。a.水泵台数一一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

15、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.总电耗一一估算每日电耗。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.维护管理一一检修、操作、备件等。型号少、台数少比较有利。d.发展的可能性一一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

16、）；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。考虑上述条件：（1）方案一 3台水泵一台备用泵，方案二四台水泵两台水泵， 相比方案一水泵台数较少，因此泵房面积较小，节省造价，更积极合理。（2）粗略估计可知方案一耗电量较少，运行费用较低。（3）方案一水泵台数较少，检修 和运行管理比较方便。（4）方案一进一步增加供水量的措施比较简单。（5）通过所绘的综合特性曲线比较。两种方案的无益损失相差不大，同时均有一部分供水 量超出水泵的高效段。但是由组合工作特性曲线可知，对于方案一超出高效段的 部分供水量较小，即实际运行时出现的可能性较低，因此水泵大部分时间均在高 效段内运

17、行，比较合理。但是对与方案二，超出高效段的供水量有一部分出现的 可能性较大，即水泵实际运行时大部分时间超出了高效段，因此不宜采用。综合各方面考虑方案一比较合理，因此选用方案一：2台12sh-9b型水泵和1台8sh-13 型水泵和1台12sh-9b型备用泵。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m3/ h运行泵及其台数所需 扬程 (md泵扬程(项扬程利 用率%方 案216-3501 台 8sh-1333.2-33.748.9-33.768-100350-8201 台 12sh-9b33.7-37.850.2-37.867-100820-10351 台 12sh-9b1 台 8s

18、h-1337.8-41.046.0-4112402 台 12sh-9b41.0-44.547.0-44.587-1001240-13321 台 8sh-132 台 12sh-9b44.5-46.447.6-46.494-100方 案198-2861 台 8sh-13a33.2-33.642.8-33.677-100286-541p 2 台 8sh-13a33.6-35.048.0-35.070-100541-8241 台 12sh-9b35.0-37.946.8-37.974-100824-9981 台 8sh-13a1 台 12sh-9b37.9-40.446.0-

19、40.482-100998-12402 台 12sh-9b40.4-44.547.6-44.584-1001240-13101 台 8sh-13a2 台 12sh-9b44.5-46.047.1-46.094-100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，可选用方案一：2台12sh-9b型水泵和1台8sh-13型水泵和1台12sh-9b型备用泵。(二)、绘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p122给排水设计手册续二册，安装图见05给水排水标准图集05s2.(2

20、)、水泵基础尺寸的确定：8sh-13 型水泵基础长 l=底座长度 l1+ (0.15-0.20 ) m=1.42+0.18=1.6m；基础 宽 4+ (0.15-0.20 ) m=0.69+0.21=0.9m；基础高度 h=h+ (0.15-0.20 ) m地脚螺 栓直径 23x24+150=700mm=0.7m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。查给排水设计手册sh型泵安装

21、尺寸得出:水泵电机wp+wm/kgl/mb/mh/m型号wp/kg型号wm/kg12sh-9b809y315mm1809892.1541.0200.9488sh-13219y250m-23195381.70.9850.7（3） .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。14-1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宜取1.5-2.0m/s ;出水管道设计流速直取 2.0-3.0m/s 。根据单泵运行流量计算吸压水管径，查给水排水设计手册 1册353页得水泵型 号吸水管压水管8m:l/s管径mm流

22、速 m/sil/s管径mm流速 m/si12sh-9b232400r 1.811.2/10002323502.3322.1/10008sh-13953001.38.48/1000952501.923.3/10003.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

23、附件选配表名称型号规格主要尺寸/mm喇叭口dn40cffl 制dn30cffl 制d=550 h=300d=400 h=250弯头90 0双盘式dn40090 0双盘式dn35090°双盘式dn30090°双盘式dn250闸阀dn400 z45t-10dn350 z45t-10dn300 z45t-10dn250 z45t-10l=480,h=1090l=450,h=970l=420 h=885l=380 h=800止回阀dn350 h44t-10dn250 h44t-10l=800l=600渐缩管dn400*300dn300*200l=350l=350渐扩管dn300*3

24、50dn200*250l=250l=250（4） .水泵安装图度确定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轴高程为-1m,由水泵外形尺寸可知，8sh-13的泵 轴中心线高于进水管轴中心线 160mm, 12sh-9b泵轴中心线高于进水管轴中心线 265mm.(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 s/m流量 q/(l/s)12sh-9b3002.954.52328sh-132002.71595阻力系数查给水排水设计手册第 1册p668, 8sh-13的吸水管路局部水头损失计算见下表管道直径/mm管件

25、阻力系数之最大流 量/(l/s)流速 v/(m/s)2 v2g2芦v /u /m2g300喇叭口0.2951.30.08610.017290 0弯头0.781.30.08610.0672*3=0.2016闸阀10.071.30.08610.006300*200偏心渐缩 管0.182.710.3740.0673e-0.2921hs=5m,由于水温24度，海拔770左右影响，修正后的hs=4.02m,吸水管长度可近似取l=8f则22g)22(h ss ) max = h shs=hs->(il+2g2g=4.08-0.374- (0.00848*8+0.2921 ) = 3.346m12sh

26、-9b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 数之最大流 量/(l/s)流速v/(m/s)2 v2g2芦v /j /m2g400喇叭口0.22321.80.1650.03390°弯头0.91.80.1650.1485*3=0.4455闸阀0.07r 1.80.1650.0116400*300偏心渐缩 管0.182.950.4440.0799e-0.57修正后的hs=3.52m,吸水管长度可近似取l=8f则2(h ) =h -工 ss max shs =hs - -(il+2g22g)2g=3.52-0.444-(0.0112*8+0.57)=2.42m为了防止各泵发

27、生气蚀，故选择泵的安装高度为 2.42m。吸水口标高为 hi=(hss)max + z°min =2.42+765.61=768.03m泵轴标高 8sh-13 768.03+0.16=768.19m12sh-9b 768.03+0.265=768.295m2 .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 防雨水灌入泵站。泵站

28、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。由设计手册给水排水设计手册续册2125页查得8sh-13 h2=0.45m,h1二0.35m,泵高 h=0.549m,泵座高=0.15m由泵轴标高及水泵安装尺寸可推算出：水泵基础顶面标高：768.19-0.45=767.74m泵站内地坪标高：767.74-0.1=767.64m（顶面至少高出泵房地坪 100150 mm,取100 mm）室外地坪标高：768.39 m基础底面标高：767.74-0.948=766.792m室内平台高于外地坪 0.30 m,

29、标高为：768.69m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0.252米计，设计管沟深为1.1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：8sh-13型泵重量:219kg其电机重量为 319 kg ,总重为538 kg12sh-13型泵重量:809kg ,其电机重

30、量为180 kg ,总重为989kg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 表所小：型号起重重量(t)起升高度(m)运行速度 (m/min)手拉力 (n)最小转 弯半径(m工字 钢型号sc23125.3147a32泵房间高度为：h1 =(a+b+c+d+e+f+g)- ha-为单轨吊车梁高度，0.32 mb-为滑车高度，0.2305 mc-为起重的产钢丝绳绕得状态长度，0.5 md-起重绳的垂直长度，y315mm 电机总宽x=0.508 m,则取d=1.2x=0.610me-最大的一台电

31、机高度，e=0.865 mf-吊起物底部和最高一台机组顶部的距离(一般不小于0.5m) f=0.65mg-最高一台水泵和电动机顶至室内地坪的高度g=1.21g+f=1.86 >0.75+1.1=1.85 mh 2 -为泵房间地下部分高度，h 2 =768.39-767.64=0.75 m故 h1= (0.32+0.2305+0.5+0.610+0.865+1.86 ) -0.75=3.64 m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400mm 管径的1.6倍，为0.64m。喇叭口悬空高度0.60.8倍的吸入管公称直径，取 0.7,悬空高度为280mm.4 .各个设计标

32、高(见剖面图)室内地坪标高为：± 0.000水泵基础底标高为：-0.848m水泵基础顶标高为：0.100m泵轴标高为：0.550m室外地面标高为：0.750m吸水口标高为：0.39m压水口标高为：0.39 m吸水池最高水位标高：2.25m吸水池最低水位标高：-2.03m设管沟，沟底标高为：-1.10m集水坑底标高为：-2.10m吸水井顶的标高：2.75m泵房屋顶梁底面标高为：3.64m吊钩最大高度标高为：2.94m(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55kw查给水排水设计手册，选基础 间距为2.6m,基础与左，右墙壁间距均为 2m.,故得：机器间总长度=3

33、x 2.154+1.7+2+3 x 2.6+2=19.962m为满足建筑模数取机器间总长度为 20.1m2 .机器间宽度进水侧泵基础与墙壁的净距取1.6m,出水侧泵基础与墙壁净距3m机器间宽度=1.6+1.02+3=5.62为满足建筑模数取机器间宽度为 6m3 .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8sh-13 0.00848*8+0.2921=0.36m12sh-9b 0.0112*8+0.57=0.66m压水侧管路的局部水头损失见下表局部阻力系数查给水排水设计手册第一册p668,

34、8sh-13压水侧管路的局部水头损失计算表5匕=0.06j =0.87t -3 =0.87-4 =4.5t = 50.08上= 60.87-7 =0.87芦_-8 =0.082工七匕2gv2.711.91.91.91.91.9r 1.91.9 12 v2g0.3740.1840.1840.1840.1840.1840.1840.1842一2g0.0220.160.160.8280.0150.160.160.0151.52压水侧管路沿程损失为hf =6*0.0233=0.14因此，最不利管线总损失为、h=1.52+0.14=1.66m12sh-9b压水侧管路的局部水头损失计算表5-1 =0.05

35、b =0.894 =0.89-4 =3.005 =0.074=0.89'=0.894 =0.0722gv2.952.332.332.332.332.332.332.33 12 v2g0.4440.2770.2770.2770.2770.2770.2770.2772vl- 2g0.020.250.250.830.020.250.250.021.89压水侧管路沿程损失为hf =6*0.0221=0.1326因止匕，最不利管线总损失为'、h=1.89+0.1326=2.02m8sh-13水泵的实际扬程如下最彳氐水位时 hmax= （773.41-765.61 ） +25+12+1.66+2=48.46最高水位时 hmin= （773.41-769.89 ） +25+12+1.66+2=44.1812sh-9b水泵的实际扬程如下最彳氐水位时 hmax= （773.41-765.61 ） +25+12+2.02+2=48.