《泵与泵站》课程设计

1、.课程设计设计名称泵与泵站课程设计题目名称送水泵房设计专业给水排水工程年级班别12 给水排水（ 2）学号xxxxxxx学生姓名xxx指导教师xxx2014年 1月 16日,.泵与泵站课程设计说明书本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建给水工程的送水泵房。一、设计目的本课程设计的主要目的是把泵与泵站中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中， 使所学知识得到巩固和提高， 同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。二、设计基本资料1、某城市最高日用水量为4 万 m3/d，时变化系数 K h =1.6，日变化系数K d=1.3，管网起点至最不利点水头损失为12m，

2、最不利点地面标高为 20m，楼房一般四层（服务水头20m），泵站至管网起点设两条输水管（均为铸铁管），每条长 500m，管径 500mm，泵站处地面标高为17.2m，吸水井最高水位 17.70m，最低水位 14.20m，按一处火灾核算，消防流量30L/s，发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.50m，管网中无水塔。2、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。3、水厂为双电源进行。三、工作内容及要求本设计的工作内容由两部分组成：1、说明书2、设计图纸其具体要求如下：1、说明书（ 1）设计任务书（ 2）总述（ 3）水泵设计流量及扬程（ 4）水泵机组选择（ 5）吸、压水管的设计（ 6）机

3、组及管路布置,.（ 7）泵站内管路的水力计算（ 8）辅助设备的选择和布置（ 9）泵站各部分标高的确定(10)泵房平面尺寸确定1、设计图纸根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制送水泵房平面图、剖面图及机组大样图，图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站主要设备及管材配件的等材料表。一、总述本设计中，送水泵房为矩形， 长为 23.472m，宽为 9.340m。泵房为半地下式，泵房上设有操作平台，建筑总高为 9.447m。水泵采用两台 12Sh-9A 型泵、两台 20sh-9A 型水泵（一备一用） ，电机

4、分别配 JS-116-4型和 JSQ-1410-6型。吸水管采用 DN700 和 DN500 两种规格，压水管采用 DN600 和 DN400 两种规格。管材为钢管，采用管路配件均为钢制零件。起重机选用 LD-A 型电动单梁起重机，起重量为 5t。设 200× 200 排水沟，选用 50QWDL-15 潜水排污泵，真空泵选用两台 SZ-1J 型真空泵，一用一备。二、设计流量的确定与设计扬程的估算：（1）输水管管径的确定查规范可得：输水铸铁管的设计流速范围1.01.5m/s，最高日用水量为 4 万m3 /d，有两条输水管， 按每条输水管承担2 万 m3/d。通过计算， 当管径为 500

5、mm时，输水管的流速为 1.18m3，符合要求/s（2）设计流量的确定该城市管网无设置水塔， 因此设计的泵站采取分级供水方式，既设计流量 Q按最高日最高时用水量计算，已知：最高日用水量Qd × 4 3/h，时变化系数=410 mK h=1.6，因此最高日最高时用水量为：Q KhQd410 4103741L / s1.624L / s243600（3）设计扬程的估算1）水泵所需的静扬程的HST：,.当吸水井水位最高时： HST=20.0017.70=2.30m当吸水井水位最低时： HST=20.0014.20=5.80m水泵所需的静扬程由供水的最不利点决定，故水泵所需的静扬程为5.80

6、m2）泵站至管网起点的水头损失h 输 ：泵站至管网起点的水头损失，以最不利情况计算，既当一条输水管检修时，另一条输水管应通过 75的设计流量。由此计算得出每条输水管的设计流量：Q =0.75Q=0.75× 741L/s=556L/s由给水排水设计手册第一册401 页的水力计算表可查得当 Q=550L/s 时， V=2.80m/s，1000i=20.7当 Q=560L/s 时， V=2.85m/s，1000i=21.4利用“内插法”可求得 Q=500L/s 输水管的水力坡度 i 为：1000i=21.089 v=2.83m/s所以输水管的水头损失为： h 输 =1.1× 21

7、.089×10-3×500=11.60 （其中 1.1 是包括局部损失而加大的系数）3）泵站内的管道水头损失hp 初估计为 2m4）安全水头初估计为2m5）已知管网最不利点的水头损失为 12m，服务水头为 20m。则水泵的设计总扬程为： H=H ST+Hsev+h 输 + h 网+hp+安全水头=5.80+20.00+11.60+12.00+2+2=53.40m三、初选泵和电机（1）可选用的泵及其性能在课程设计当中，只考虑 sh 型水泵。当在最不利的情况下，流量和扬程要求最大时， Q=471L/s,H=53.40，在 sh 型水泵性能曲线型谱图上画出 a 点（ 741,53

8、.40）流量和扬程要求最小时， Q=30L/s,由于流量极小。泵站、输水管和配水管网中的水头损失也很小，现假定此三者之和为 2m，则该点的扬程为：H=H ST+Hsev+2+hp+安全水头 H=5.80+20+2+2=29.8m，故 Q=30L/s，H=29.8m。在 Sh 型水泵性能曲线型谱图上画出 b 点（30,29.8）。连接 a、b 两点，选泵的范围即落在与 ab 连线相交的泵高效段内。初选结果如下：12Sh-9A12Sh-9B20Sh-920Sh-9A各泵的参数见下表：流量扬程转数功率 (KW)泵型号电动机 效率( )(L/s)(H)(r/min)轴功率功率吸上高度 叶轮直径重量Hs

9、(m)(mm)(kg)1475599.28012Sh-9A200491470115.6155834.5402809248421317814047.299.28012Sh-9B190431470115.6135834.53788092323713178,.430663408220Sh-95605997039052083468225706805043377390583007420Sh-9A5305097034738075464025706304236072（ 2）管道的特性曲线S=（ h 输 +h 网 +hp） /Q2=管道的的沿程阻力系数和局部阻力系数之和（ 11.6+12+2） /0.7412

10、=46.66（ S2/m2）故管道的特性曲线方程为H=H ST+SQ2=(5.8+20+2)+46.66Q2=27.8+46.66Q2（3）泵的组合方案及比较：根据初选泵组合不同的方案， 查手册给水排水设计手册材料设备续册二112 页，在坐标纸上做出各泵的单泵特性曲线和不同组合下并联的特性曲线，以及管道特性曲线（见附图），结合附图与表格比较两个方案，选出最佳方案用水变化泵扬程 所需扬程扬程泵效率方案编号范围运行泵及其台数利用率(m)(m)( )(L/s)( )690-760两台 12Sh-9A56-55 50-5589-10080-83一台 20Sh-9A73-78方案一选用590-690一台

11、 12Sh-9A54-50 44-5081-10081-83一台 20Sh-9A70-78两台 12Sh-9A一台 20Sh-9A520-590一台 20Sh-9A50-4440-4478-100 70-78290-520两台 12Sh-9A56-4032-4063-100 75-83290一台 12Sh-9A 323283680-760一台 12Sh-9A58-55 49-5585-10080-82一台 20Sh-975-78方案二选用一台 12Sh-9A470-680一台 20Sh-9A63-4938-4960-100 70-78一台 12Sh-9B290-470一台 12Sh-9A48-

12、38 32-3867-10070-77一台 20Sh-9一台 12Sh-9B75-82260-290一台 12Sh-9A39-3131-3280-100 70-75260一台 12Sh-9B 313180经过对比可得出： 方案一的扬程利用率高于方案二， 同时方案一的泵效率优于方案二，并且方案一泵的型号整齐简单， 易管理和维护，因此最终选择方案一，既为两台 12Sh-9A，两台 20Sh-9A（一台 20Sh-9A为备用泵）,.(4)电动机的选择查看给水排水设计手册第十一册第一版（其余的参考手册为第二版），从泵的功率和转数，选择与之相匹配的电动机，最终确定电动机的方案水泵型号电动机型号功率转数重

13、量电压(Kw)(r/min)(kg)(V)12Sh-9AJS-116-41551470108038020Sh-9AJSQ-1410-638098535506000（5）机组基础的确定1) 机组的基础尺寸机组基础搭配总长总宽水泵重量电机重量总重量(mm)(mm)(kg)(kg)(kg)12Sh-9A、JS-116-4225410208091080188920Sh-9A、JSQ-1410-63282134025703550612012Sh-9A 泵与 JS-116-4 电动机组基础,.20Sh-9A 泵与 JSQ1410-6电动机组基础2）基础高度的确定12-Sh-9A 型水泵与 JS-116-4

14、 型电机的基础高度：H13.03.0188910m 1.05mLBr225410 3102010 32352020Sh-9A 型水泵与 JSQ-1410-6 型电机的基础高度：H 23.03.0612010m 1.78mLBr328210 3134010 323520四、吸、压水管路的设计（1）查给水排水快速设计手册可得吸压水管的流速要求如下：管径（ mm）d250250 d 1000吸水管流速（ m/s）1.0 1.21.2 1.6压水管流速（ m/s）1.5 2.02.0 2.5（ 2）在水泵的单泵特性曲线、 并联特性曲线和管道的特性曲线图上可看出：1 ）单台 12Sh-9A 水泵单独运行

15、时，最大流量 Q=290L/s，吸水管采用钢管，查给水排水设计手册第一册 367 页：吸水管： D=500mm，V=1.42m/s，1000i=5.23压水管： D=400mm，V=2.24m/s，1000i=17.32 ）单台 20Sh-9A 水泵单独运行时，最大流量 Q=590L/s，吸水管采用钢管，查给水排水设计手册第一册 367 页：吸水管： D=700mm，V=1.53m/s，1000i=4.0压水管： D=600mm，V=2.02m/s，1000i=8.3,.五、机组及管路布置（1）机组布置本设计的送水泵站为矩形， 机组布置采用横向排列的方式。 每台泵都有单独的吸水管，各泵的压水管

16、引出泵房后在连接起来， 最后汇到两台 DN500的铸铁管输水管中。(2)管路的布置管路布置见下图：管路布置图,.12Sh-9A 水泵的管路的配件见下表泵型号管路编号设备名称型号规格 (mm)局部阻力数量系数1吸水喇叭口DN500×DN7500.52H1=530,H2=119290°同径弯头DN5000.6423柔性穿墙套管DN500,L=500/4吸水管路4手动闸阀Z41T-10 型明杆楔式0.062DN=500，L=5405柔性接头可曲挠橡胶接头0.212DN=500，L=2556偏心渐缩管DN500×DN300,L=715 0.227同心渐扩管DN400

17、15;DN300,L=510 0.228柔性接头可曲挠橡胶接头0.212DN=600，L=26012Sh-9A9止回阀H44X-10 旋启式1.72DN=400，L=90010电动蝶阀D971X型电动对夹式0.22DN400，L=155压水管路11柔性穿墙套管DN500,L=400/212异径三通DN500×DN4001.5213同径三通DN500×DN50032D371X型蜗轮传动对夹14手动蝶阀式0.21DN=500，L=12715电动蝶阀D971X型电动对夹式0.21DN500，L=15520Sh-9A 水泵的管路的配件见下表泵型号管路编号设备名称型号规格 (mm)局

18、部阻力数量系数1吸水喇叭口DN700×DN10500.562H1=740,H2=15920Sh-9A 吸水管路290°同径弯头DN7000.6823柔性穿墙套管DN700,L=500/4,.4手动闸阀Z41T-10 型明杆楔式0.062DN=700，L=6605柔性接头可曲挠橡胶接头0.212DN=700，L=2606偏心渐缩管DN700× DN500,L=7060.227同心渐扩管520.342DN600× DN300,L= 08柔性接头可曲挠橡胶接头0.212DN=600，L=2609止回阀H44TX-10旋启式1.72DN=600， L=1300压

19、水管路10电动蝶阀D971X型电动对夹式0.22DN600， L=1551190°异径弯头DN600× DN5000.67212柔性穿墙套管DN600,L=500/2说明：1)12Sh9A 的吐出锥管尺寸为 DN200×DN300， L=500mm。20Sh9A 的吐出锥管尺寸为 DN300×DN500，L=1000mm2)为了节省面积，闸门井设在泵房外，井的直径为 2000mm，闸门井中设的是一个 DN500 的电动蝶阀和 DN500 的手动蝶阀六、泵站内管道的水头损失计算取一条最不利线路， 从 20Sh-9A 吸水口经过闸门井最终到输水干管为计算线路

20、图（如下图所示）泵站内部最不利线路,.（1）吸水管路的水头损失 hs本设计取吸水管长为8m，由四（ 2）可得，吸水管中的流速为V1=1.53m/s ，流入泵中的速度 V 为：2V24Q40.5903.01m/s D23.1420.5吸水管的水力坡度 1000i=4.00 ，因此：hs i1 l 1 （ 1V12V22234）52g2g0.004 8 （0.560.680.060.21）1.5323.0120.3m20.2029.89.8（2）水泵本身的水头损失h泵V221.03.012泵2g20.46m9.8（3）压水管路的水头损失hd本设计取压水管长为 20m，由四（ 2）可得，压水管中的流

21、速为 V3=2.02m/s 在 DN500的输水管的流速 V4 为：V54Q40.5903.01m / s D 23.140.52压水管的水力坡度 1000i=8.3 ，因此：22hd i2 l 2 （ 6V3(2 1115 )V578910）1213142g2g0.008320（0.211.70.2） 2.022（20.10.11.50.2） 3.0120.340.679.80.29.81.83m22( 注：根据最不利点各个三通的水流特点，11、 12、 13分别取 0.1、 0.1、 1.5)终上所述可得：泵站内部的水头损失为：h泵站hsh 泵hd0.30.461.83m2.59m水泵所需

22、的实际扬程为：H=H ST+Hsev+h 输 +h 网 +h 泵站 +安全水头=5.80+20.00+11.60+12.00+2.59+2=53.99m七、消防校核消防按一处发生火灾进行计算可得：消防所需扬程： H=H ST+Hsev+ h 输+h 网 +h 泵站 +安全水=5.8+10+11.60+17.50+2.59+2=49.49m（该式中消防的服务水头取10m）,.消防所需流量： Q=741+30L/s。在坐标纸上做出点（ 771,49.49），可得所选的水泵在发生火灾时无需备用泵也能满足消防要求八、辅助设备的选择和布置（1）起重设备水泵和电机是不带底座的， 因此泵和电机可以分开起吊。

23、 最大的起重设备为电机 JSQ-1410-6，重量 3550kg。泵房大概跨度为 8 米多，查给水排水设计手册第十一册 670 页，选择 LD-A 型电动单梁起重机，跨度 Lk =7.5 米，起重量为5 吨。（2）真空泵的选择启动引水设备选用真空泵，真空泵的排气量Q 为(WpWs) H a( 3.140.523.60.385)10.33433Q K1.100.50m/ minH ss )3 (10.332.00)m / minT (H a（注： 20Sh-9A 的吸水口到出水闸阀的距离为3.6m）真空泵的最大真空度HvmaxH vmax2760 mmHg 147mmHg10 .33查给水排水设

24、计手册第十一册 173 页，选用两台 SZ-1J 型真空泵 ( 一用一备）（3)排水设备在泵房内设排水沟200×200，另设 50QWDL-15 潜水排污泵(4)通风设备泵房设计为半地下室泵房， 采用自然通风设有高低窗， 并且保证足够的开窗面积九、泵站各部分标高的确定（1）泵的安装高度12Sh-9A 水泵的允许吸上真空高度 Hs=4.5m，20Sh-9A 水泵的允许吸上真空高度 Hs=4.0m，所以按 20Sh-9A 水泵来计算安装高度 Hss（假设水温为 20，海拔为 100m）23.012H ssH s'V2hs(4 (10.33 10.20)2g20.3m 3.11m9

25、.8所以安装高度取2.5m（2）吸水井高度的确定1）按照规范，从吸水井最低水位到喇叭口的浸没深度不应小于0.51.0m，,.取浸没深度为 1.0m，故喇叭口的标高为H 喇叭口 =14.201.0m=13.20m2）按照规范，从吸水井井底到喇叭口的距离应符合0.8D，D 为喇叭口的最宽出口的直径。即H 井底 =13.20 0.8× 1.050m=12.36m（3）各泵轴、管轴和基础的标高确定1）由九（1）可得安装高度为 2.5m，则泵轴的标高 H 泵轴 =14.20+2.5m=16.70m，查手册给水排水设计手册 材料设备 续册二得：泵型号泵轴与吸水管轴泵轴与压水管轴泵轴与基的距离的距离（ mm）的距离（ mm）（ mm）12Sh-9A26530452020Sh-9A4255459002）20Sh-9A 各标高的确定吸水管的管轴标高 吸轴 =16.70 0.425m=16.