泵与泵站课程设计

1、 一、设计任务（一）设计目的（1）使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识；（2）培养学生独立分析，解决实际问题的能力；（3）提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力；（4）为适应工作需要打一下的基础。 培养学生具有一定的泵站设计能力同过课程设计，使学生进一步将所学的基础理论、基础技能综合的运用与设计实践，熟悉设计方法和步骤。（二）设计要求1、要求每个学生独立完成设计任务，自己确定设计方案。2、要正确的运用设计资料。3、设计要结合工程实际，全面考虑，尽量的使自己的设计具有实际施工价值。（三）设计题目题目：某泵站课程设计，主要设计内容如下1、设计部分1）确定泵站

2、设计流量、设计扬程；2）初步确定水泵、电机的型号，工作备用泵的台数3) 进行水泵机组和吸、压水管路的计算与布置4）计算泵站范围内吸、压水管路的水头损失，进行泵站工作的精确计算5) 泵站各部分尺寸的确定6）泵房选择、泵房平面和高程布置2、图纸部分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1：1002）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1：1003）泵站剖面图3、撰写泵站设计计算/说明书 包括确定水泵、电机的型号，工作备用泵的台数；水泵机组和吸、压水管路的计算与布置；吸、压水管路的水头损失以及泵

3、站工作的精确计算等二、设计成果要求1设计说明书一份（包括计算），要求书面整洁、文理通顺、论证合理、层次分明、计算无误。2设计图纸两张：要求布置合理、图面整洁、按绘图规定制图（1）泵站枢纽布置图（在站址地形图上绘出）（2）泵站平面图 、剖面图3 工作泵并联特性曲线三、设计指导（一）资料分析和熟习设计方法熟悉下列资料：站址地形，地质及水文地质条件，水源水位及变化，当地建筑材料，交通条件，动力资源，社会经济状况。（二）设、设的确定 1、总体布置：站址选择，进出水方式的选择，机房形式的选择，绘制泵站总体布置地形纵剖面图。 2、设，设的确定。（三）方案选择水泵型号、台数，动力机的选择用设计扬程初选水泵的

4、型号，用设计流量初选水泵的台数。根据水泵的型号确定电动机的型号。要求至少对两个选泵方案进行比较以确定最优。根据设计流量、设计扬程以及对泵站供水可靠性的要求，可初步确定工作水泵和备用泵台数，并确定出单台水泵流量和扬程。根据水泵产品样本或给排水设计手册确定水泵型号。在确定水泵工作方式、水泵组合以及水泵型号时，可选择两到三个方案进行技术经济比较，一级泵站可考虑采用切削调节，二级泵站可考虑采用变速调节。确定方案时应注意以下要点：（1）大小兼顾，调配灵活。（2）型号整齐，互为备用。（3）合理地用尽水泵的高效段。（4）考虑近、远期相结合。（四）管路配套：包括进出水管路水头损失计算，精算扬程，绘制特性曲线，

5、管材、管径及附件选配等内容（五）机组布置基础尺寸的确定机组布置（画出草图）（六）安装高程的确定根据选定的水泵拟定水泵进出水管路及附件，进行水泵工作点校核。满足要求时，求出水泵的吸水高度H吸，然后根据进水池最低水位确定水泵的安装高程。（七）泵房设计1、内部布置，平面尺寸的确定，及泵房各控制高程的推求。 2、进水管路布置及布设方式的确定。3、进水建筑物，出水建筑物设计。4、其它辅助建筑物或构件的设计。引水设备起重设备计量设备排水设备（八）精选水泵，水泵扬程的校核（九）绘图（十）整理说明书四、进度安排及方式泵站课程设计时间一周，要求学生集中时间完成全部内容，时间安排如下：1、讲课 0.5天；2、查资

6、料，初步计算和方案选择 0.5天； 3、设计计算 1天；4、机组布置和制图 1.5天；5、撰写设计计算说明书 1天；6、成果整理 0.5天。五、 参考资料 给排水设计手册 水泵及水泵站教材及课件 全国通用给排水标准图集 泵站设计规范GB 泵厂家产品样本第一章 设计资料1、地形概况：内蒙古包头市位于中国北方，黄河以北。城市现有青山水厂、昆山水厂两座，分别位于城市的东北和西部。而第三水厂位于城郊，城市的东南方。第三水厂可设置在黄河边上，位于城市东南方的城郊，远离居民区，附近有糖厂、铝厂、砖瓦厂，所在位置地面标高约为1004米，地形为北高南低，较平坦。2、供水要求规划城市人口数：10万人，用水普及率

7、：100%。1）出水要求达到卫生部生活饮用水卫生规程；2）最高日供水量：8.5万吨/日；3）出厂水压：36米水头。4）泵站处地面标高为1004m。5）清水池最低水位标高1002m。3、工程地质：地下水位深度：170厘米；最大冰冻：175厘米；设计地耐力：13吨/米2；地震等级：6级；设计地震烈度：8度。4、气象资料：1)气温： 年平均：6.5；极端最高：38.4；极端最低：-31.4；最冷月平均最低：-18.5；最热月平均最高：29.5。2)相对湿度： 冬季空气调节：54%； 最热月平均：58%。3)风速与风向频率：夏季平均风速：3.3米/秒；冬季平均风速：3.2米/秒；夏季最多风向：东风、东

8、南风；冬季最多风向：北风、西北风；夏季最多风向频率：15；冬季最多风向频率：17；4)大气压： 888.4毫巴。5)降水量： 年降水量：308.9毫米；最大时降水量：33.1毫米； 最大日降水量：100.8毫米。6)年蒸发量： 2342.2毫米。7)最大积雪厚度： 21厘米。8)冰冻期： 150天。5、黄河河流概况：1）河流流量：河流平均流量824米3/秒；河流最小流量43米3/秒；河流最大流量5390米3/秒。2）河流水位：河流最低水位994米；河流最高水位1001米；河流正常水位996米。3）河流流速： 河流平均最低流速1.4米/秒。4）河水温度：河水最高温度：28；河水平均最高温度：21

9、；河水最低温度：4；河水平均最低温度：6。5）河水冰冻情况：冰冻期间11月20日3月；冰冻厚度：5080厘米。6）河水含砂量： 最高含砂量：6.36公斤/米3。6、水源选择指定选择黄河磴口处水源。浑浊度最高值1000度；平均值200度；最低值50度。 第二章 设计计算第一节 取水泵站设计1.设计流量 为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：式中 Qr一级泵站中水泵所供给的流量(m3/h)；Qd供水对象最高日用水量(m3/d)；为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.05-1.1

10、T为一级泵站在一昼夜内工作小时数。考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数=1.05,则近期设计流量为 Q=1.05 =3718.75m3/h=1.033 m3/s2.设计扬程静扬程HST的计算HST=1014m-996m=18m输水管设计每根输水管流量 Q10.5165 m3/s 取经济流速 V1.4 m/s，计算得 D= 686 mm 查设计手册，采用两条DN800铸铁管作为输水管，流速 V1.03 m/s，i=1.34当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75设计流量，即：Q2=0.753718.75=2789.06m3/h=0.7747m3/s,查水力计算表得管内流速 v=1.

11、54m/s,i=2.12输水干管中的水头损失h 设采用两条DN800的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过75%的设计流量，即Q2=0.753718.75=2789.06m3/h=0.7747m3/s,查水力计算表得管内流速 v=1.54m/s,i=2.12,所以输水管路水头损失；=1.10.00212200=0.4665m (式中1.1包括局部损失而加大的系数)泵站内管路中的水头损失h粗估1.8m，安全水头2m，则泵设计扬程为：Hmax=18+0.4665+1.8+2=22.2665mi105Ch1.85 dj4.87qg1.85 式中 i管道单位长度水头损失（k

12、Pa/m）；dj管道计算内径 （m）；Ch海澄-威廉系数，Ch140；qg设计流量（m3/s）。3. 方案初选及比较性能参数 图一 泵方案：表一：型号流量Q总扬程转速功率N效率最大允许吸上真空高度叶轮直径质量(千瓦)m/hL/SHn轴功率电机n (Hs)mmkgmr/min功率%m四台并联一台备用14Sh-1997227030145099.3132806.767212603502610287.514404002210582两台并联一台备用20Sh-19162045024970137.5185775.22010202056122144.184234065019142.485图二选泵方案比较：表二

13、：一级泵站方案方案设计方案用水变化范围（L/S）泵的类型泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）方案一两台并联一台备用45065020sh-19192422.26692.71005860方案二四台并联一台备用27040014sh-19223022.26674.21007074总结：根据手绘的泵站特性曲线图得出的工况点，第一个方案效率太低，综合考虑取水泵站采用第二种四台（14Sh-19）并联一台备用的方案说明：有人开发了智能选泵软件，我们采用该软件选择泵方案如下：一级泵站智能选泵表三：方案水泵型号转速（r/min）单泵流量(L/s)单泵扬程(m)单泵轴功率（kw）单泵电动机功 率单

14、泵效率水泵运行台数水泵运行方式总流量(L/s)总扬程(m)总轴功率(kw)电动机总功 率（kw）114SA-10J960258.2525.5774.879581.484并联103325.57299.523802350S26A(14sh-19)1450258.2523.4771.3411083.314并联10332347285.364403500S35A970516.524.82147.9422084.942并联103324.82295.9440方案二所选泵与手工选泵相同，且此方案效率高，选此方案。 图三图四图五4.电机选择及安装尺寸所选电机为Y315M-4表四：图六5.泵吸水管的水头损失吸水管

15、长6m ，吸水管流量0.2583 m3/s，吸水管直径500mm ，流速1.32，i2.74，吸水管沿程水头损失为：h1f=iL=2.746/1000=0.01644m表五： 吸水管路局部阻力系数表名称喇叭口三通管闸阀渐缩管水泵进口DN（mm）1200500500500-350350数量11111局部阻力系数0.51.30.060.201.0流速（）1.031.321.322.692.69水泵吸水管路的局部水头损失为：h1j=0.51.031.03/19.6+(1.3+0.06)1.321.32/19.6+(0.2+1)2.692.69/19.6 =0.591m水泵吸水管路的总水头损失为：h1

16、=h1j+h1f=0.591+0.01644=0.60744m 6.泵压水管的水头损失压水管长6 m ，压水管流量0.2583 m3/s，压水管直径500mm ，流速1.32，i2.74，压水管沿程水头损失为：h2f=iL=2.746/1000=0.01644m压水管局部阻力系数如下表：表六： 压水管路局部阻力系数表名称渐扩管蝶阀止回阀水泵吐口三通管DN（mm）300-500500500300500数量11111局部阻力系数0.200.061.71.01.3流速（）2.691.321.322.691.32水泵压水管路局部水头损失为：h2j= (1.7+0.06+1.3)1.321.32/19.

17、6+(0.2+1)2.692.69/19.6 =0.715m水泵压水管路的总水头损失为：h2=h2j+h2f=0.715+0.01644=0.73144m 泵所需扬程为：H=HST+h+h1+h2+h安=18+0.4665+0.60744+0.73144+2=21.799m7.泵的校核 根据以上计算可知，每台泵所需的设计水量为0.2583 m3/s，所需扬程为21.799 m ，选五台型号为14Sh-19（现在型号为350S26A）单级双吸离心泵，四用一备，参照该泵的具体资料，所选水泵满足工况要求。 8.水泵机组的基础设计 查资料可知14Sh-19单级双吸离心泵的外形尺寸Y315M-4电机的安

18、装尺寸为：B=457mm,C=216mm,E=170mm由水泵的外形尺寸和电机的安装尺寸确定出基础的平面尺寸为：长度：L=L水泵+E+C+B=1161.5+457+216+170=2004.5mm取L=2004mm宽度：B水泵=1040mm，A电机=580mm，取大值，故宽度B=1040mm。9.水泵轴心标高的确定 原水最低水位为Z=996m，泵吸水管水头损失为h1=0.60744m，泵允许吸上真空高度为Hs=6.7m，水泵轴心标高为：Z+Hs-h1=996+6.7-0.60744=1002.09256m，考虑到吸水安全留有余地，采用水泵轴心标高为1001.5m。泵房底板标高为：1001.5-

19、0.62-0.10= 1000.78m，式中 0.62水泵底座至轴心的标高，0.10水泵混凝土基础高出泵房地面的高度。泵房所在地坪标高为1004m，泵房底标高为1000.78m，故取水泵房地面下高度为：1004-1000.78=3.22m10.泵房形式及高度的计算所用泵房形式为圆形半地下式水泵重量672kg，电机重量1100kg，选用LH5t型电动葫芦双桥式起重机，泵房地面上高度为(不包括行车梁以上高度) =1400+10401.2+963+200+100=3.911m式中，为行车梁高度；为行车梁底到其重钩中心的距离，； 为起重绳垂直长度，电机宽的1.2倍；为最大的一台机组的高度，963mm

20、；为吊起物底部与泵房进口处平台的距离，200 mm ；为100 mm 。由3.2.8.1中的计算可知，泵房地面下高度3.22m，所以泵房的总高度为：H=H1+H2+1.0=3.911+3.22+1.0=8.131m泵房布置见图纸。第二节 二级泵站设计1.设计流量为了减小输水管道各净水构筑物的尺寸，在这种情况下，输入管网时要求二级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：式中 Qr二级泵站中水泵所供给的流量(m3/h)；Qd供水对象最高日用水量(m3/d)；为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.05-1.1T为二级泵站在一昼夜内工作小时数。考虑到输水干管漏损和净化

21、厂本身用水，取水自用系数=1.05,则近期设计流量为 Q=1.051.41=5243.44m3/h=1.456 m3/s2.设计扬程 静扬程HST的计算HST=36m+2m=38m输水管设计每根输水管流量 Q1Q/2=0.728 m3/s 取经济流速 V1.4 m/s，计算得 D= 814 mm 查设计手册，采用两条DN900铸铁管作为输水管，流速 V1.145 m/s，i=1.065当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75设计流量，即：Q2=0.755243.44 m3/h =3932.58m3/h=1.092m3/s,计算得管内流速 v=1.717m/s,i=2.255输水干管中的水头损

22、失h设采用两条DN900的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过75%的设计流量，Q2=0.755243.44 m3/h =3932.58m3/h=1.092m3/s,所以输水管路水头损失；=1.10.120=0.2977m (式中1.1包括局部损失而加大的系数)泵站内管路中的水头损失h安全水头2m，水泵站内损失水头估计为1m,则泵设计扬程为：Hmax=38+0.2977+2+1=41.2977mi105Ch1.85 dj4.87qg1.85 式中 i管道单位长度水头损（kPa/m）；dj管道计算内径 （m）；Ch海澄-威廉系数，Ch140；qg设计流量（m3/s）。

23、3.方案初选及比较性能参数图七泵方案表七：型号流量Q总扬程转速功率N效率最大允许吸上真空高度叶轮直径质量(千瓦)m/hL/SHn轴功率电机n (Hs)mmkgmr/min功率%m14sh-13972270501470164220813.54101105126035043.8179841480410371887914SA-10B900250511480149220846.14251210108030048162.287126035044179.784图八选泵方案比较表八：方案设计方案用水变化范围（L/S）泵的类型泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）二级泵站方案方案一四台并联一台

24、备用27041014sh-13375041.382.61007072方案二五台并联一台备用25035014SA-10B445141.381.193.96870根据手绘的泵站特性曲线图得出的工况点，第二个方案效率太低，综合考虑取水泵站采用第一种四台（14Sh-13）并联一台备用的方案。说明：有人开发了智能选泵软件，我们采用该软件选择泵方案如下： 二级泵站智能选泵表九：方案水泵型号转 速（r/min）单泵流量(L/s)单泵扬程(m)单泵轴功率（kw）单泵电动机功 率单泵效率水泵运行台数水泵运行方式总流量(L/s)总扬程(m)总轴功率(kw)电动机总功 率(kw)114SA-10B1450291.2

25、48.6159.6522082.95并联145648.6798.2511002350S44(14sh-13)145036442.55176.3722086.094并联145642.55824.551100图九图十图十一4.电机选择及安装尺寸所选电机为Y355M-4图十二图十三5.泵吸水管的水头损失 吸水管长7m ，吸水管流量为1456，吸水管直径600mm ，流速1.29，1000i2.13，吸水管沿程水头损失为h1f= iL =2.13/10007=0.015m。吸水管局部阻力系数见下表：表十： 吸水管路局部阻力系数表名称喇叭口弯头闸阀渐缩管水泵进口DN（mm）1200600600600-3

26、50350数量11111局部阻力系数0.50.680.060.201.0流速（）1.291.291.293.7853.785吸水管局部水头损失为：h1j=(0.5+0.68+0.06)1.292/19.6+(0.20+1.00)3.7852/19.6= 0.98m 水泵吸水管路总水头损失为：h1=h1f+h1j=0.015+0.98=0.995m6.泵压水管的水头损失 压水管长8 m，压水管流量为1456，水管直径450mm ，流速2.29，1000i= 8.64压水管沿程水头损失为h2f=iL=8.64/10008=0.069m局部阻力系数见下表：表十一： 压水管路局部阻力系数表名称渐扩管蝶

27、阀蝶阀止回阀三通水泵吐口DN（mm）300-450450450450异径300数量111111局部阻力系数0.250.060.061.73.01.0流速（）5.152.292.292.292.295.15压水管局部水头损失为：h2j=(0.062+1.7+3.0)2.292/19.6+(0.25+1.0)5.152/19.6=2.98m水泵压水管路总水头损失为：h2=h2f+h2j=0.069+2.983.05m 由以上计算可知，二级泵所需扬程为：H=Hst+h1+h2=38+0.995+3.05=42.045m7.选泵校核根据以上计算可知，每台泵所需的设计水量为1310.86，所需扬程为42

28、.045m ，我们的初选泵，五台型号为14Sh-13（四用一备），参照该泵的具体资料，所选水泵满足工况要求。8.水泵机组的基础设计 查资料得：14Sh-13单级双吸离心泵的外形尺寸为：长L=1.2325+（0.15-0.20）m宽B=1.08+（0.15-0.20）m高H=0.98+（0.15-0.20）mH1=0.62mY355M-4电机的安装尺寸为：图十四由水泵的外形尺寸和电机的安装尺寸确定出基础的平面尺寸为：长度： L=L水泵+L电机=1.276+1.2325+（0.15-0.20）m 2.658m 取 L=2700mm宽度：B水泵=1080mm B电机=565mm 所以取最大值B=1080mm。9.水泵轴心标高的确定清水池最低水位标高为Z=1002m，二泵吸水管水头损失为h1=0.995m，二泵的允许吸上真空高度Hs=3.5m，水泵轴心标高为：Z+Hs-h1=1002+3.5（10.339.2）（0.10.2