给水泵站设计

1、只if犬挈仁痔厚饥水泵与水泵站课程设计说明书学号33姓名杨奇专业班级环境工程1班指导教师郑波设计时间一建筑工程系水泵与水泵站课程设计任务书一、设计题目河北某城市供水厂二级泵站设计二、设计内容1. 泵站设计控制值的出水量及扬程的确定；2. 水泵的选择（包括备用泵）；3. 动力设备的配置；4. 泵站机组的布置；5. 吸水管和压水管的设计；6. 水泵安装高度的计算；7. 泵站平面、高程布置及尺寸的决定；8. 泵站内主要附属设备的选择；三、原始资料1、最高日用水量：各自按管网计算结果选用，单位为：m3/d或m3/h；2、最高日用水量变化见各自管网的高日用水量逐时变化曲线；3、高日高时管网总水头损失、管

2、网最不利点标高、发生火灾处标高、消防用水量等，分别采用管网平差计算的结果；4、建筑物层数同管网设计任务书；5、城市供水管网内无调节水池或水塔；6水厂二级泵站所在地地面标咼19m，泵站吸水池最低水位16m,最咼水位18m；7、泵站所在地最高水温35C；8、地下水位距地面约m，最大冻土深度m；9、吸水池与泵站距离（净距）；10、泵站附近有独立双电源；11、管材及管配件的产品规格表四、设计成果1、设计说明书一份（14页），内容有：（1）有关设计规模、原始资料的叙述；（2）按指示书步骤详述设计的全部内容（包括计算及结论）；（3）按指示书要求画出有关草图及标出主要尺寸。2、图纸在一张2#或1#图纸上画泵

3、站平、剖面图及泵站内主要设备材料表。（1）泵站平面布置图（包括主要设备机组位置，吸、压水管路位置及其它附属设备机组的位置），比例尺1：100-1：200；（2）泵站立面布置图（包括主要设备机组高度，吸、压水管路高度及其它附属设备机组的高度），比例尺1：100-1：200；（3）泵站剖面图五、设计日期自2015年05月18日至06月01日，计划有效学时数32学时。目录第一章绪论0设计要求0设计资料0设计步骤与方法1第二章计算说明书3泵站设计控制值出水量及扬程的确定3水泵的选择3动力设备的配置5泵站机组的布置6吸水管及压水管的设计10水泵安装高度的计算14泵站平面、高程及尺寸的设计17泵站内主要附

4、属设备的选择1第三章附录3第一章绪论设计要求设计题目：河北某城市供水厂二级泵站设计泵站设计水量：3284m3h设计任务（1）泵站设计控制值的出水量及扬程的确定；（2）水泵的选择（包括备用泵）；（3）动力设备的配置；（4）泵站机组的布置；（5）吸水管和压水管的设计；（6）水泵安装高度的计算；（7）泵站平面、高程布置及尺寸的决定；（8）泵站内主要附属设备的选择；图纸要求在一张2#或1#图纸上画泵站平、剖面图及泵站内主要设备材料表。（1）泵站平面布置图（包括主要设备机组位置，吸、压水管路位置及其它附属设备机组的位置），比例尺1：100-1：200；（2）泵站立面布置图（包括主要设备机组高度，吸、压水

5、管路高度及其它附属设备机组的高度），比例尺1：100-1：200；（3）泵站剖面图设计资料管网设计的部分成果：（1）最高日用水量：h（2）最高日用水量变化见管网的高日用水量逐时变化曲线；（3）咼日咼时管网总水头损失、管网最不利点标咼、发生火灾处标咼、消防用水量110Ls等；(4) 建筑物层数6层；城市供水管网内无调节水池或水塔；水厂二级泵站所在地地面标咼19m，泵站吸水池最低水位16m，最咼水位18m；泵站所在地最高水温35C；地下水位距地面约m,最大冻土深度m;吸水池与泵站距离(净距)；泵站附近有独立双电源；设计步骤与方法开始预算编制确定设计流量和扬结构计算、出图水泵选择（方案比较）厂房布置

6、动力设备的配置选择附属设备r施工期服务r竣工、验收1资料归档施工图交底设计机组的基础确疋布置和机组选型吸、压水管设计水泵安装高度第二章计算说明书泵站设计控制值出水量及扬程的确定设计工况点的确定Qmax采用城市最高日最高时用水量，同管网平差结果（l/s）Hp=（ZO-Zp+Ho+h管网+h输水+h站内）x（m）式中Zo管网最不利点的标高；Zp泵站吸水池最低水面标高；16mHo管网最不利点的自由水头；28mh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，这部分常包括在h管网内；h站内一泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为2m;安全系数；Hp泵站按Qmax供水时

7、的扬程。（m）校核工况点的确定Q'=Qmax+Q消（l/s）Hp'=（Zo-Zp+10+h'管网+h'输水+h站内）x（m）式中Q消一一城市消防用水量；110（L/s）Q'消防时泵站总供水量；（L/s）h'管网消防时管网的水头损失；（L/s）h'输水消防时输水管水头损失；（L/s）10低压制消防时应保证的最不利点自由水头（m）；Hp消防时泵站的扬程。（m）Hp>Hp'满足要求水泵的选择水泵的选择包括确定水泵的型号和台数。必须注意所选定的泵站中工作泵（并联）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。建议工

8、作泵的台数采用36台，备用泵一般采用12台（本次设计可采用1台）,其型号与泵站内最大的工作泵相同。若现有水泵不合适时，可以采用调节水泵性能的方法，如切削叶轮等。画设计参考线在水泵综合性能图上（见附图）通过以下两点连直线，得选泵时参考的管路特性曲线一一设计参考线。Q=0，H=ZO-ZP+Ho=Z0-Zp+Ho=Q=Qmax=（L/s）,H=（Zo-Zp+H+h管网+h输水+h站内）x=在水泵综合性能图上与设计参考线相交的且并联后能满足设计工况点的泵型，都可作为拟选泵，在组成方案时加以考虑。选泵方案结果比较（详见表2-1）:表2-1选泵方案表方案编号用水变化范围/（L/s）运行及台数水泵扬程/m所

9、需扬程/m扬程利用率/%水泵效率/%775913.一-台20sh-9A5549478599两台12sh-9A方案1选用620775.一-台12sh-9A5547464784100一台20sh-9A.一-台20sh-9A两台12sh-9400420.一-台20sh-9A5746444677100250400两台12sh-9A5645434578100V250.一-台12sh-9A>42V42V84750913.一-台20sh-9A524790100方案2选用两台12sh-9B7274一台20sh-9A570750.一-台20sh-9A5147464790100两台12sh-9B.一-台12

10、sh-9B74380550一台20sh-9A6046444673100220380两台12sh-9B4844434410080对以上两个方案进行比较，有管网需求曲线可知，每日平均15个小时用水量集中在760913L/s早晚剩余时间用水量在571760L/s范围中，可以看出第一套方案的运行效率高，且只选用了两种型号的水泵方便维修，互为备用。故选用两台12sh-9A和两台20sh-9A并联，其中一台20sh-9A作为备用泵(泵的性能参数详见表2-2)。表2-2sh型单级双吸离心泵的性能表型号流量Q(m3/h)扬程H(m)转速n(r/min)轴功率N(kW)效率(%)允许吸上真空咼度Hs(m)电动机

11、泵重(kg)型号功率(KW)12Sh-9A52955145080Y315M2-48097204981893421317820Sh-9A15005797031574Y400-56-425701872493337521703932072选泵后的校核选泵后，按照发生火灾的供水情况，校核泵站是否能满足消防要求。把泵站中备用泵与最大供水时所用的工作泵并联起来，画出并联曲线，可以看出消防时所需工况点(Q'，Hp')位于并联曲线之下，校核合格。管网事故时泵站供水能力也按上述原则进行校核。动力设备的配置动力设备采用电动机，水泵选定后，根据水泵样本载明的电动机来选择(电机的性能参数详见表2-3)

12、表2-3电机配置水泵型号轴功率（kw）转数(r/min)电动机型号功率（kw）电压转数(r/min)(伏)重量（kg）12sh-9A1450Y315M2-41601450380102420sh-9A315-333970Y400-56-440097060002960泵站机组的布置确定水泵及电动机之后，机组（水泵与电动机）尺寸大小，从手册第11册水泵样本上查到。基础的平面尺寸和深度依据机组底盘尺寸或水泵、电机的底脚螺栓的位置。基础的尺寸计算12SH-9A20SH-9A型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础（水泵外形尺寸见表2-4,尺寸图见图2-1，电动机尺寸见表2-5，安装尺寸图见图2-2

13、），则12SH-9A型水泵：基础长度L=水泵和电机最外端螺孔间距+（400500）=BL2L34577534505002160mm基础宽度B=水泵和电机最外端螺孔间距（宽度方向，取大者）+（400500）=maxB3,A（400500）5505001050mm基础高度h（254）（W水泵W电机）25（8091024）0.81mLB1.052.16250020SH-9A型水泵：基础长度L=水泵和电机最外端螺孔间距+（400500）=BL2L397011875805003237mm基础宽度B=水泵和电机最外端螺孔间距（宽度方向，取大者）+（400500）=maxB3,A(400500)940500

14、1440mm基础高度H（2.54）（W水泵W电机）LB2.5（25702960）3.2371.4425001.18m其中：W水泵水泵重量（kg）;叽机一电机重量（kg）;L基础长度（m）B基础宽度（m）;基础密度（kg/m3）（混凝土密度p=2500kg/m3）最终确定12SH-9A水泵占地LBH2.16m1.05m0.81m20SH-9A水泵占地LBH3.237m1.44m1.18m表2-4单级双吸离心泵外形尺寸（mm）型号外形尺寸LL1L2L3BB1B2B3HH1H212Sh-9A10735885104501070530620550855510250型外形尺寸进口法兰尺寸出口法兰尺寸号H3

15、n-dDN1D01D1n1-d1DN2D02D2n2-d212Sh-9A3104-2730040044012-2325035039012-23型外形尺寸号LL1L_2L3BB1B2B3HH1H220Sh-9A905760580164081010208001300800370型外形尺寸进口法兰尺寸出口法兰尺寸号H3n-dDN1D01D1n1-d1DN2D02D2n2-d220Sh-9A4804-4250062067020-2635046050516-22H图2-1单级双吸离心泵外形尺寸图表2-5电动机尺寸表型号电动机尺寸ELiHhBAn-d12Sh-9A12703158654575084-283

16、00型出口锥管法兰尺寸号LL2DN3D03D3n3-d312Sh-9A234775330040044012-23型电动机尺寸E号LiHhBAn-d20Sh-9A188056012709709404-42800型出口锥管法兰尺寸号LL2DN3D03D3n3-d320Sh-9A3550118750062067020-26图2-2单级双吸离心泵(不带底座)安装尺寸机组布置机组布置分为两种：纵向布置及横向布置。由于本设计中选用水泵为双吸式水泵，为保证进出口处的水力条件，节省电耗，故机组布置采用横向排列，轴线成一列布置。本次设计采用横线排列(直线单行)，其主要优点是跨度小，管配件简单，水力条件好，检修场

17、地较宽畅；缺点是泵房长度较大，操作管理路线较长，管配件拆装较麻烦，但适用于S、ShSA等双吸离心泵。根据比较机组采用横向排列。横向排列的各部尺寸应符合下列要求：(1) 泵凸出部分到墙壁的净距Ai等于最大设备的宽度加1m，但不得小于2m。Ai=B+1000=1640+1000=2640mm取A=3500mm。(2) 出水侧泵基础与墙壁的净距Bi>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Bi>3m。取Bi=8000mm。(3) 进水侧泵基础与墙壁的净距Di,也应根据管道配件的安装要求决定，但不小于1m.o取Di=1500mm。(4) 电机凸出部分与配电设备

18、的净距Ci，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定安全距离，其值要求：0=电机轴长+。但是，低压配电设备应Ci>m.；高压配电设备Ci>m。G=L+500=1880+500=2380mn,取Ci=2500mm。（5）泵基础之间的净距Ei值与C要求相同，即Ei=C。如果电机和泵凸出基础，E1值表示为凸出部分的净距。取E1=2500mm。机组布置应使泵站工作可靠、管理方便、管道布置简单，泵站建筑面积及跨度最小，并考虑有发展的可能。机组布置应满足的要求：1）相邻两个机组基础间净距：电机容量<55千瓦时，过道宽度>；电机容量>55千瓦时，过道宽度>。2）相邻两个机

19、组的突出部分间的净距以及突出部分与墙壁间的净距：电机容量<55千瓦时，净距>；电机容量>55千瓦时，净距>；还应保证泵轴和电机转子在检修时能拆卸。3）泵房主要通道宽度不小于。4）当考虑就地检修时，至少在每个机组一侧设置大于水泵机组宽度的通道。吸水管及压水管的设计吸水管的设计吸水管的设计应满足以下要求1）不漏气吸水管管壁或接头容易漏气，当吸水管中压力小于大气压时会漏入空气。因此吸水管应采用不透气材料（钢管），接头采用法兰接头。2）不积气为防止形成空气气囊，影响水泵的工作。在敷设吸水管时，应向水泵方向连续上升，具有不小于的坡度，消除形成空气囊的条件。3）不吸气吸水管入口进入

20、深度不够时入水口处水流形成漩涡而吸入空气。并且，每台水泵应有单独的吸水管，这样便于水泵迅速启动，安全运行。为避免吸水管入口吸入空气，吸水井中最低水位至吸水口的最小淹没深度h应避免产生有害的涡旋，一般最小淹没深度不应小于本次设计选定h=，采用钢制管材。压水管的设计压水管路经常承受较高压力，要求坚固耐压，采用钢管，与闸阀和逆止阀连接处采用法兰接头。压水管的设计应满足以下要求1) 压水管路常采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要经常检修处采用法兰接口。2) 为了避免管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适当位置上设补偿接头或可挠性接头。3) 离心泵必须要关闸启动。4) 当不允许水

21、倒流时，需设止回阀。管径计算:吸水管管径按最大抽水量Qmax及设计流速决定。(Qmax指该泵在单独或并联工作中可能出现的最大出水量)设计流速可按下述数据决定：DN<250mm,v采用sDN>250mm,v采用s当为自灌式时，设计流速可增至s。压水管管径按通过的最大流量及设计流速决定，设计流速可按下述数据决定：DN<250mm,v采用sDN>250mm，v采用s总压水管管径在泵站内按上述原则决定，在站外按输水管管径决定。各台水泵的吸压水管径见表2-6表2-6吸压水管管径计算表水泵型号取大抽水量(L/s)吸水管设计流速(m/s)吸水管压水算设计流速(m/s)压水管管径d(m

22、m)1000i管径d(mm)1000i12sh-9A25540040020sh-9A5907004600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,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，喇叭口直径D是吸水管管径倍，即12sh-9A型号,D=X400=600.20sh-9A型号,D=X700=1050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。吸水井的设计吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。具体尺寸要求为：吸水管进口淹没水深h>，否则应设水平隔板，水平隔板长

23、为2D或3d(D为喇叭口大头直径，d为吸水管直径)，取h=1m；(2)吸水管进口应设喇叭口，以便吸水管进口水流平稳，减少损失。 喇叭口大头直径Dd12sh-9A型号Dd=600mm20sh-9A型号Dd=1050mm其中：d为吸水管直径 喇叭口下缘距吸水井井底距离12sh-9A型号=480mm20sh-9A型号=840mm 喇叭口距吸水井井壁距离（）D;12sh-9A型号（）D=480mm20sh-9A型号（）D=840mm 喇叭口之间的距离（）D=x700=1400mm。12sh-9A型号（）D=x600=1200mm20sh-9A型号（）D=x1050=2100mm所以，按以上要求吸水井长

24、度为8400mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为18000mm,吸水井宽度为4300mm,吸水井高度为5000mm。经计算吸水井有效容积为387m3，大于泵站一台泵5min的抽水量，故满足要求。管路附件选配配件的选用详见表2-7表2-7管路配件名称型号规格单位数量伸缩接头DN400个4DN600个2DN700个2喇叭口DN600400个2DN1050700个290度弯头DN400个2DN700个2三通DN1800DN700L=1178个2DN1400DN800L=878个2止回阀H44T(X)-10DN400L=900个2DN600L=1300个2闸阀Z945T/W-10DN400L

25、=480个4DN600L=600个2DN700L=660个2DN800L=720个2同心渐扩管DNi300DN400L=348个3DNi500DN600L=348个2DN1700DN800L=348个2偏心渐缩管DN1300DN400L=315个2DN1500DN700L=518个2管道埋设地点当泵站内管道直径大于500mm时，管道设在管沟中不经济，可直接敷设在地板上。本次设计为半地下式泵站，将管道直接设在地板上。管道伸出泵房之后应埋在冰冻线之下。水泵安装高度的计算计算Hs:由选定的水泵在水泵性能曲线上找出允许吸上真空高度Hs,必须注意每台泵的Hs在抽水量不同时也不同，因而应根据该泵在可能的工

26、作范围内的最大抽水量来查出对应的Hs,如果水泵的安装地点的气压不是水柱或水温不是20°C时,应对Hs作出修正，变为Hs，按最大抽水量时的Hs计算：查泵的性能曲线可知，12SH-9A在最大抽水量255L/S时对应的允许吸上真空高度为,20SH-9A在最大抽水量590L/S时对应的允许吸上真空高度为4m。此时大气压为水柱，温度35C，查表知ha=对于12SH-9A水泵HsHs(ha0.24)=对于20SH-9A水泵HsHs(ha0.24)=计算Hss由下式计算该泵的安装咼度Hss:HssHshs2Vi2g(5)式中hs吸水管中水头损失;安装真空表处的水头损失。Hss应从吸水池最低水位算至

27、泵轴（对大泵则算至吸水口上端）hs包括从吸水喇叭口至真空表安装处的所有水头损失（沿程与局部）可以根0据最大抽水量和真空表处的过水断面积来计算。其中吸水管中局部水头损失hsi局部应按水力公式计算，其中局部阻力系数由设计手册查得。这时由于立管长度未定（见下图1），沿程水头损失未知，但水平的长度L已知，可近似地令：Hss=X。Hss图2-3吸水管示意图HssHs2Vih局部(HssL)i2gHssHs2h局部h水平2g1i计算结果如下:12Sh-9A的吸水管路局部水头损失计算见表2-8管道直径/mm管件阻力系数取大流里/(L/s)流速v/(m2v2g2v/2gm40090°弯头255伸缩接

28、头泵入口1喇叭口闸阀偏心渐缩管-表2-8水头损失计算表Hsh局部h水平,2g4.150.1960.906811.190.0133“HSS2.86m1i10.013320Sh-9A的吸水管路局部水头损失计算见表2-9表2-9水头损失计算表管道直径/mm管件阻力系数取大流里/(L/s)流速v/(m2v2g2v/2gm70090°弯头590伸缩接头泵入口1喇叭口闸阀偏心渐缩管-2ViHsh局部h水平3.410.119O.6662O.°°411.192.57m10.0042gHss由上式计算的Hss为最大抽水量所对应的允许安装高度，在选定水泵的安装高度时可以比Hss小，而

29、不能大。因而按最小的HSS为最不利情况，以此为标准（该台泵泵轴标高起控制作用）来确定其余各泵和管道的安装高度，所以Hss=，考虑各种因素，最终选取Hss=2m泵站平面、高程及尺寸的设计泵站的平面设计泵房设置要求：矩形泵房宽度，根据水泵尺寸，进出水管道上的阀门，配件等尺寸确定，若采取标准预制构件屋面梁，泵房跨度为&9、12、15、18、21m等。泵房主要通道宽度不小于。可用下图2的方法初步确定泵站（机器间）的平面尺寸B和L。图中a机组基础长度，b机组基础间距，电机轴长+；c机组基础与墙距离。考虑到检修面积、配电设备、值班室、变压器及主通道等面积，泵站平面尺寸：LBALLCLLCJ/9TT

30、<泵机器间G图2-4机器间平面布置示意图根据机组和管道布置经反复比较，最终取水泵间距EiG2.5m，水泵与配电设备间距Ci2.5m，水泵距大门口Ai2.5m，水泵距吸水管侧墙Di2m，水泵距出水管侧墙Bi7.5m。泵房总长度：LAi4Ci2L安装2L安装'L控制50004250022i6023237300028794mm（最后调整为30000mm）泵房总宽度：BDiB设备BiI墙2000i4407500740ii700mm起重机设计根据手册，起重量大于，起重设备形式应选择电动起重设备，由泵及电机的重量可知，起重机可以选择额定起重量为的LX型电动单梁起重机。相关技术数据及外形尺寸见

31、表2-i0：表2-10LX型电动单梁起重机外形尺寸额定起重机运行机构电动葫芦电动机运行速度(m/min)起重量跨度(m)型号运行速度(m/min)起升高度(m)起升速度(m/min)功率(kW)型号382XZDY20、30CDi或MDi20、306、9、i2、i8、24、8、8/12-430续表i0LX型电动单梁起重机外形尺寸单位：mm外形尺寸LlliI2hhDABWi0i000i5i9306304402000i500泵房高度计算单梁悬挂式吊车泵房高度计算如下:对于地下式泵房：HH,H2式中Hi泵房地上部分高度(m);H2泵房地下部分高度(m)。Hinaicideh式中H泵房高度(m)；ai行车轨道的高度(m)；h吊起物底部与泵房进口处室内地坪的距离，不小于，取;C1行车轨道底至起重钩中心的距离（m）；d起重绳垂直高度（m）,（对于水泵为，对于电动机为，x为起重部件宽度）；e最大一台水泵或电动机的高度（m）；根据起重