泵与泵站课程设计-送水泵房设计

《泵与泵站》课程设计任务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5万中34时变化系数Kh=1.6，日变化系数Kd=1.3,管网起点至最不利点水头损失为12m,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30LS,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。成果：1.送水泵房工艺图：平面图、剖面图、主要设备图、材料表2.送水泵站工艺设计计算说明书《泵与泵站》课程设计说明书1、总述：本次设计采用矩形半地下室泵房，泵房平面尺寸为长25.95mx8.9m（不计配电间、值班室）。泵房建筑总高7.377米；由于二级泵房属于一般的工业建筑，因此本泵站采用柱墩式基础；起重设备采用DLZDY21-4桥式单梁吊车，跨度Lk=7.5m;排水构造上，沿泵房内壁设排水沟将水汇集到泵房外1500x1500mm2集水坑内；通风采用自然通风。连通清水池与吸水池的联络管采用DN800钢质直管，基本上所有管路配件都采用钢制配件装置；水泵采用12Sh-9A型和20Sh-9A型各两台，其中20Sh-9A型泵一用一备，12sh-9A型泵配JS-116-4型电机，20sh-9A型泵配JSQ-1410-6型电机；吸水管则分别采用DN500和DN800钢管，压水管分别采用DN400和DN600钢管。排水设备选用WWQ30-10型排污泵。真空泵为2台SZ-3型真空泵，一用一备；在输水管上安装LD-600B电磁流量计以便统计流量并有效调度泵站的工作。2、水泵的设计流量和扬程(1)设计流量Q：由于城市管网中无设置水塔，因此所设计的泵站采取分级供水方式，即设计流量Q按最高日最高时用水量计算，则：Qs=K£=1.6x(m3/l33芬.33@〃z户925.93(L/S)(2)设计扬程H：1)水泵所需静扬程HST枯水位时：Hn=20-14.20=5.80根洪水位时：=20-17.70=2.30根2)服务水头：HsevI20m3)输水管水头损失£h输水：在最不利情况下(当一条输水管检修时，另外一条输水管通过75%的设计流量时)有：Q输=75%0j=0.75x925.93=694A5Lls=2.45ImIS4X694.45x10〜3=2.45ImIS3.14x0.62-查《给水排水工程设计手册》第一册267页铸铁管的水力计算公式:当v>L2m^s时，i=0.00107--廿(查尺寸内径尺寸表得：当铸铁管DN=600mm时，d.=600mm)V2 24572z=0.00107—-=0.00107x,尸0.0125既：IOO5=12.5di3 0.613.输水管水头损失按长管计算，即局部水头损失占沿程水头损失的10%,则有:”=(10%+1)/7=1,1x12.5x在3x500=6.88m4）管网水头损失（即管网起点到最不利点水头损失）：E%I12.00m5）泵站内水头损失初定为2.0Om（需核算）即：hp=2m6）安全水头：h安全=2m综上所述，水泵的设计扬程为：■设计洪水位：H洪=HSr洪+HSeV+Z%+Z丸网+勺+h安全=2.30+20.00+6.88+12.00+2.00+2.00=43.18m■设计枯水位：〃枯="sift+HSeT+Z”输+£%J+Ap+”安全=5.80+20.00+6.88+12.00+2.00+2.00=48.68m3、初选泵与电机（1）初选泵.在最不利情况下（即在流量和扬程要求最高时）当Q=925.93LS,H=48,68m时，在Sh型双吸离心泵型谱图上作出点a（925.93,48.68）o.当Q=30丛时，即泵型谱线图上的坐标原点，此时泵站内部、输水管、配水管网中的水头损失都比较小，现假定三者和为2m（需核算），则有：Hb=4才古+Hsev+hp+%安全=5.80+20+2+2=29.80相，在sh型双吸离心泵型谱图上作出点b（30.0,29.80）o.连接a、b点，在通过的泵的特性曲线中选择泵进行搭配。根据平均一n Q75日平均时用水量：qs= =— F45.16L5,过Q=445.16LS画一KhKd1.6X1.3条垂线与直线ab相交。在此垂线两边各选择穿过ab直线的类型泵（见附图），适当采用不同类型的泵设计初步方案：方案1：一台14Sh-13,两台20Sh-9A,备用泵为一台20Sh-9A方案2：一台20sh-9A,两台12sh-9A,备用泵为一台20sh-9A方案3：一台12sh-9A,两台20sh-9A,备用泵为一台20sh-9A方案4：一台20sh-9A,两台14Sh-13，备用泵为一台20sh-9Aiv.管道特性曲线设管道特性曲线为H=HST5+SQ2HST'=Hst枯+Hsev=5.80+20.00=25.80mSQ2=0+"+Ap=6.88+12.00+2.00=20.88mM:— 20,88 =24.3552/m5Q2 0.925932为了安全，故加上安全水头为2m.故管道特性曲线为H=HSr'+h安全+SO=25-8+2+SQ2=27.8+24.350V.泵组方案比较在坐标纸上画出水泵的单泵特性曲线、并联的特性曲线与管道特性曲线Q-相交于各工况点(详见附图)表1选泵方案比较方案编号用水变化范围(公)运行泵及其台数泵扬程(m)所需扬程(m)扬程利用率(%)泵效率(%)第1方案选用一台14sh-13和两台20sh-9A720-925两台20sh-9A59.5-57.552-57.587-10073-75590-720 An，20sh-9A一台14sh-1355.5-5244-5279-10075-7378-57416-590一台20sh-9A57-4436-4463-10084-81<416一台14sh-13>36<36<79第2方案选用一台20sh-9A和两台12sh-9A820-9301台20sh-9A2台12sh-9A49-52.544.5-4984.8—10074—7582—78645-8201台20sh-9A1台12sh-9A44.5-52.537.5-44.571.4—10073—73.582—83560-6451台20sh-9A37.5-4735-37.574.5—10070—74300-5601台20sh-9A35-5430-3555.5—10073—82<3001台12sh-9A>30〈3078—83结论：方案1采用两台大泵20sh-9A一台14Sh-13,由于同时运行时最高流量Q>>最高日最高时流量Q=925.93LS流量分级调节较少、能量浪费较大并且20sh-9A型号泵为6000多元/台较为昂贵，所以方案1淘汰；同理方案3中当两台20Sh-9A和一台12Sh-9A同时运行时所得最高流量Q>>最高日最高时流量Q=925.93LS,所以方案3淘汰；同理，方案四也淘汰；方案2流量分级合理，并且当2台12sh-9A和1台20sh-9A同时运行时流量Q=930Ls满足最高日最高时流量Q=925.93Ls的要求，当消防流量Q=925.93+30=955.93Ls时，开备用泵20sh-9A即可满足要求。综上所诉，选用方案2：两台20sh-9A一■用一备，两台12sh-9Ao（2）选配电机查《给水排水工程设计手册》第11册72页，可得：12sh-9A型水泵可配的电机有：JS-I16-4、JR-I16-4两种分别查595页和609页，可得四种泵的相关参数如表2o表2电机型号功率（kw）转速(rmin)重量（kg）参考价格电压（V）JS-n6-415514751080 -4200J380JRTl6-415514711250 -5400380查《给水排水工程设计手册》第11册74页，可得：20sh-9A型水泵可配的电机有：JRQ-147-6、JSQ-1410-6、JRQ-1410-6三种。分别查609页和616页，可得四种泵的相关参数如表3o表3电机型号功率（kw）转速（rmin）重量（kg）参考价格电压（V）JRQT47-6-一设卜手册查无JSQT410-6%l/81 380985355017470Y6000JRQT410-63809853600204056000从经济等角度考虑，且符合水泵运行的各项要求，选用泵及电机的组合见下表4：4水泵类型 里机型号 %% 12sh-9A型20sh-9A型JS-I16-4型JSQT410-6型2台1用1备

（3）机组基础的确定1）基础尺寸确定a.查《给水排水工程设计手册》第十一册68页、72页可得12sh-9A型水泵与JS-127-4型电机的基础尺寸（不带底座）如图1：长：2300mm宽：1100Inm水泵重：773kg 电机重：108Okg机组总重由：1853kg32944 59 2132944 59 212300, b.查《给水排水工程设计手册》第十一册68页、74、75页可得20sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机的基础尺寸（不带底座）如图2：长：3300mm宽：1400mm水泵重：2740kg 电机重：3550kg机组总重吗：6290kg2）基础高度确定（g取10Nkg）2）基础高度确定（g取10Nkg）a.12sh-9A型水泵与JS-127-4型电机基础高度:3.0w,3.0x1853x10CCC=z 'LIBIr2.300x1.100x23520HyjUl2其中，吗为机组总重b.20sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机基础高度:H-- 30axi0 _174ffl2L2B2r3.3sX1.400X23520其中，叫为机组总重,r为所用材料(混凝土)的容重『23520M“34、吸、压水管的设计由附图的单泵特性曲线、并联的特性曲线以及管道特性曲线可得：(1)单台12sh-9A型水泵运行时最大流量：Q=300LS当管路取钢管时，查《给水排水工程设计手册》第一册286页钢管水力计算表可得,当Q=300LS时：吸水管：Di=500mm,Vl=I.47m/s,1000i=5.62压水管：D2=400nini,V2=2.32mS,1000i=18.5⑵单台20sh-9A型泵运行时最大流量：645LS当管路取钢管时，查《给水排水工程设计手册》第一册287页钢管水力计算表可得,当Q=645L/§时：吸水管：Di=800mm,VI=I.28mS,1000i=2.36压水管：D2=600nini,Vf2.20m/s,1000i=9.935、机组以及管路布置(1)机组布置本设计采用4台Sh型的泵(3用1备)，为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组采用横向单项排列方式，每台泵有独立的吸、压水管，各压水管并联到一条DN600的管路上,用丁字管(DN600x600,DN400x600)连接起来，最后汇流到两条DN600的铸铁输水管中。查《给水排水工程设计手册》第三册可得。(2)管路布置每台水泵设置单独的吸水管，材料选用钢管，并设有向水泵不断上升的 坡度i=0.005,吸水管吸入端的采用偏心渐缩管，压水管采用同心异径管，为了承受高压、保证坚固而不漏水接口采用焊接接口。吸、压水管的配件详见表5表6。

表5吸水管配件表机组型号H%X设备名陵12sh-9A型泵20sh-9A型泵备注钢制偏心异径管（作渐缩管）D500XD1300,L=508mmD800xDi500,L=518mm安装于吸水管上蝶阀D40X-0.5型手动蝶阀(DN500,L=225)D741X-10型液动蝶阀(DN800,L=470)刚性防水套管DN500,D2=579mm,L=500mmDN800,D沪783mm,L=500mm钢制90。弯头DN500DN800钢制吸水喇叭口DN500,Di=750mm,DN800,Di=1050mni刚性防水套管DN800,D2=886mm,L=500mmDN800,D2=886mm,L=500mm安装于联络管上表6压水管与输水管配件表机组型号设备名12sh-9A型泵20sh-9A型泵备注钢制同心异径管（作渐扩管）D400XD130aL=710D600XD150aL=820安装于压水管上接头单球形K-XT-3型可曲挠性橡胶管DN400,L=225mm球形补偿器DN600,L=917mmHH44TT0缓闭止回阀DN400,L=900mm,Di=515mniDN600,L=I300mm,Di=725mmD941XT0型电动蝶阀DN400,L=310DN600,L=390柔性防水套管DN400,D2=480mm,L=500mmDN600,D2=688mm,L=500mm连接管件D600XDi500异径四通L]=900,L2=878DN600钢制90。弯头L=540安装于输水管上手动蝶阀D40X-0.5型手动蝶阀DN400,L=175D40X-0.5型手动蝶阀DN600,L=275检修，故障时用示意图如下:XX示意图如下:XX6、泵站内部水头损失计算（校核）选一台较大的泵，选一条最不利线路（即20sh-9A型泵最长线的路段），从吸水喇叭口开始到输水管起点为止为计算线路图。详见下图（1）吸水管路水头损失Xhs（此处g取9-8NKg）取吸水管路Li为6.000m,吸水管中流速为v=1.28n^,流入泵的速度刈=八=4x625-J=3.18nv5,吸水管的10001=2.36T2Hp2 3.14X0.52因为：£%=£鼠+£联■£七TixU2 2■2%=(ft+s+ +6-I72 2g2g其中，£:一带钢制喇叭口的800X1050的伸入水池的进口，句二0.564一直径为800的钢制90。弯头，52=1.05%—液动蝶阀DN800,全开，f3=0.3"一D800X500偏心异径管，f4=0.20故有次=出+2%启凶I+(，+J+f3)i+f4y-1922 oiq2=0,oo236x6+(0.56+1.05+0.3)x +0.20x -0.277m' 72x9.8 2x9.8(2)压水管路水头损失Ehd(此处g取9-8NKg)压水管路长L2为16m,压水管中流速为v4=2.20nYs,水流流出泵的速度，%=/=板625X10=8.85际查《给水排水设计手册》第1册306页水力5T1D23.14x0.32计算表的1000i=9.93因为：》d=£%ya+Z%■ 2X乙22口 2■E%d=£+(4+邑+24+2%+2A10+2/1)7人一2g 2g其中，4—D500X600同心异径管，=0.344-DN600球形补偿器，=0.21J一DN600缓闭止回阀，\=1.84—DN600电动蝶阀，全开，%=0.36 -DN600x600三通，/=1.5%一电动蝶阀(两个)，全开，人i0=0.10句］-DN600钢制90。弯头，人n=1.01故有：皿=况d+丸2 2二i『L+s5/+(26+3+24+229+2jo+2a11)ta- 2QQC2=0.00993x16+0.34x人人2x9.829n2+(0.21+1.8+0.3x2+1.5x2+2x0.10+1.01x2)xAA' 72x9.8°3.451m因此，泵站内部实际水头损失为/%实际二次+fhd=0.277+3.451=3.728/n故有，水泵的实际扬程为：枯水位时：H枯=5.8+20+6.88+12+3.728+2=50.408/n洪水位时：H2=2.30+20+6.88+12+3.728+2=46.908mIZS7、消防校核(1)消防流量在最高日最高时流量的基础上，再加上30L/S的流量，即为消防流量。消Bfr=丛+30L=955.93^,Vrivj(2)消防扬程已知条件可知发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.5m,消防校核时的服务水头变为IOm,则消防扬程为：H消防二20-14.2+10+6.88+17.5+3.728+2=45.908m（3）校核在坐标纸上画出（955.93,45.908）点，三台泵同时开启无法满足消防要求，开一台备用泵可满足要求。8、附属构筑物的设计（1）起重设备由于机组不带底座故泵与电机可以分开起吊。最大起重为20Sh-9A型泵配的JSQ-1410-6电机，重量为3550kg，查《给水排水工程设计手册》第三册432页可得:起重量大于2.0吨时，采用电动起重设备（起重量1~5吨，起吊高度6~30m,宽度7.5~22.5m）o因此，选择DL型单梁桥式起重机组，型号：DLZDY21-4,跨度Lk=7.5m,起重量为5吨。（2）引水设备：真空泵的选配a.查《给水排水工程设计手册》第十一册538页、第三册425页可得排气量：Q尸又 H-zsg3.14x0.820.503+ x2.55=110x 4 10.33 =0.811m3/min. X10.33-2.00其中，k为漏气系数，取LlOWi为DN700吸水管对应的空气量，查表得0.503/nW2为泵房内最大一台泵壳内空气容积，大约等于吸入口面积乘以吸入口到出水闸门的距离（此处取2.55m）,W?ZS为安装高度，此处取2.0m.T为水泵充水时间（分）一般小于5min,消防泵不得超过3min,此处取T=3minHg为大气压的水柱高度，取10.33mb.最大真空值:V2 1282HVmaX=ZS+ |-乎=2.0H F0.277=2.36mHO=173.63mmHg'2g y 2x9.8 2综上，选用SZ-3型真空泵（排气量：L5—3.6m3/tain,极限真空度：152-304mmHg）两台，一备一用。（3）排水设备本次设计的泵房为半地下室泵房，查《给水排水工程设计手册》第三册445页可得，泵房的排水方式可以采用排水泵排水。沿泵房内壁设150X15Omm排水沟，将水汇集到1000xIOOOmm3集水坑内。另设WWQ30-10型潜水排污泵两台，一用一备。（4）通风设备查《给水排水工程设计手册》第三册437页可得，本泵房为半地下式泵房，埋设较浅且能满足自然通风要求，所以采用自然通风。为了确保有足够的开窗面积，本次设计泵房的每栋墙都基本上装配有1-2扇窗户。（5）计量设备为了有效地调度泵站的工作并进行经济核算，在泵站外的两根输水管各安装一个电磁流量计以统一计量。通过查《给水排水设计手册》第10册，选取LD-600B型电磁流量计.（6）其他设备设施.通信设备目前大多数泵站设有值班室，值班室内安装电话机，供通信之用。电话间应具有隔声效果，以免噪声干扰..防火与安全设施主要是防止用电起火以及雷击起火.一般可安装避雷针，避雷线以及避雷器.还要注意接地保护和灭火器材的使用.常用灭火器灭火.9、泵房尺寸设计及各部分标高确定（1）吸水井底高度从吸水井最低水位到喇叭口的浸没深度（不小于0.5-Im）此处定为1m；从吸水井底到喇叭口距离不小于0.8D（D为喇叭口直径1050mm）即O.8D=O.8X1050=840mm;所以吸水井底的标高为：14.20—1—0.84=12.36m（2）水泵安装高度：查《给水排水工程设计手册》第n册65页、66页可得12sh-9A型水泵与20sh-9A型水泵的允许吸上真空高度分别为：20Sh-9A型水泵的允许吸上真空度Hs=4.0m12Sh-9A型水泵的允许吸上真空度Hs=4.5m按20Sh-9A型水泵计算安装高度：H、~SH,—八£h=4.0— 1Q2 -0.224=3.260mvvSS2g' 2x9.8故，两种型号水泵安装高度都可取2.0Om（即泵轴位置）。（3）泵轴、管轴及基础标高a.泵轴标高：14.20+2.00=16.2Omb.吸水管管轴标高为14.20+（2.00-0.425） 5.78m,c.压水管管轴标高为14.20+（2.00-0.500）Q15.70m。其中，14.20为吸水井的最低水位，2.00为泵的安装高度，0.425和0.500分别为20sh-9A型的泵轴到吸水管管轴和压水管轴的距离H3和H“《给水排水工程设计手册》第n册68、75页｝。（4）基础标高：查《给水排水工程设计手册》第十一册68、75页可得20sh-9A型泵轴到基础的距离Hi=900mm,故基础的标高为14.20+（2.00-0.90）=15.30m（5）泵房底标高：设计基础突出地面高度为200mm，则泵房底的标高为15.30-0.20=15.IOm（6）泵房房顶与工作平台标高：1）工作平台标高泵房工作平台设为比地面高出 300mm（建筑房屋要求），所以工作平台标高为17.20+0.3=17.50m2）房顶标［Wja.查《给水排水工程设计手册》第三册433页可得起重设备离泵房顶板有一个