泵與泵站課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、泵與泵站課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一任務(wù)書(shū)本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)所給定的原始資料設(shè)計(jì)某城市新建給水工程的送水泵房。（一）、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的主要目的是把泵與泵站中所獲得的理論知識(shí)加以系統(tǒng)化，并應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作中，使所學(xué)知識(shí)得到鞏固和提高，同時(shí)培養(yǎng)同學(xué)們有條理地創(chuàng)造性地處理設(shè)計(jì)資料的獨(dú)立工作能力。（二）、設(shè)計(jì)基本資料1、某城市最高日用水量為8萬(wàn)m3/d，時(shí)變化系數(shù)Kh=1.6，日變化系數(shù)Kd=1.3，管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為12m，最不利點(diǎn) 地面標(biāo)高為20m，樓房一般四層（服務(wù)水頭20m），泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)設(shè)兩條輸水管（均為鑄鐵管），每條長(zhǎng)500m，管徑_mm，泵站處地面標(biāo)高為17.2m，吸水井最高水位1

2、7.70m，最低水位14.20m，按一處火災(zāi)核算，消防流量30L/s，發(fā)生火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為17.50m，管網(wǎng)中無(wú)水塔。2、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設(shè)計(jì)需要由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)提供。3、水廠為雙電源進(jìn)行。（三）、工作內(nèi)容及要求本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容由兩部分組成：1、 說(shuō)明書(shū) 2、 設(shè)計(jì)圖紙其具體要求如下：1、 說(shuō)明書(shū)（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（2）總述（3）水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程（4）水泵機(jī)組選擇（5）吸、壓水管的設(shè)計(jì)（6）機(jī)組及管路布置（7）泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算（8）輔助設(shè)備的選擇和布置（9）泵站各部分標(biāo)高的確定（10） 泵房平面尺寸確定2、設(shè)計(jì)圖紙根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算成果及取水構(gòu)筑物的布置草圖，按工藝初步設(shè)計(jì)要求

3、繪制送水泵房平面圖、剖面圖及機(jī)組大樣圖，圖中應(yīng)繪出各主要設(shè)備、管道、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標(biāo)高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在圖紙上應(yīng)列出泵站主要設(shè)備及管材配件的等材料表。二、總述 本次設(shè)計(jì)為給水二級(jí)泵站，泵房?jī)糸L(zhǎng)28.5m，凈寬10m，墻體厚度為0.5m，泵房上設(shè)操作平臺(tái)，建筑總高9.74m。吸水管采用DN1000和DN700，壓水管采用DN800和DN500，輸水管管徑經(jīng)計(jì)算為DN900，管材為鋼管，所有管路配件均為鋼制管件。水泵采用兩臺(tái)14sh-13水泵和兩臺(tái)24sh-13型水泵（一備一用），電機(jī)分別選用JS-136-4型電機(jī)和JRQ-1410-6型電機(jī)。起重設(shè)備選用DLZDY

4、21-4型電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)，起重為5噸，起重高度為6m，跨度為9.5m，排水設(shè)備選用50QWDL-15型潛水排污泵，真空泵選用SZ-3型真空泵，一備一用。三、水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程估算1.設(shè)計(jì)流量Q的確定：由于管網(wǎng)中無(wú)水塔，因此所設(shè)計(jì)泵站采取分級(jí)供水方式，即設(shè)計(jì)流量Q按最高日最高時(shí)用水量計(jì)算得：QS=KhQd24h=1.6×8×104×10324×3600L/s=1481.48L/s2.輸水管徑的確定：由于采用兩條輸水管輸水，所以單管的輸水流量Q輸=Qs2 =740.74L/s，根據(jù)輸水管的流速范圍1.0-1.5m/s，選取V=1.2 m/s，得D=4Q輸

5、1.2=887mm，因此輸水管取900mm的鋼管。3.設(shè)計(jì)揚(yáng)程H的估算（1）水泵所需的靜揚(yáng)程Hst 根據(jù)吸水井的最高水位17.7m,最低水位14.2m，以及最不利點(diǎn)的地面標(biāo)高 為20m所以， 枯水位時(shí)：即當(dāng)吸水井水位最低時(shí)：洪水位時(shí)：即當(dāng)吸水井水位最高時(shí)：（2）輸水管中的水頭損失h輸在正常工作最大流量下的情況下，由于有兩條輸水管，當(dāng)一條輸水管檢修時(shí)，另一條輸水管應(yīng)通過(guò)75%的設(shè)計(jì)流量，即 Q'=QS×75%=1481.48×0.75L/s=1111.11L/s由給水排水工程設(shè)計(jì)手冊(cè)的第一冊(cè)查鑄鐵管的水力計(jì)算表,當(dāng)D=900mm時(shí)， Q1=1100 L/s 時(shí)， V1

6、=1.73m/s， 1000i1=3.67 Q2=1120 L/s 時(shí)， V1=1.76m/s， 1000i2=3.81利用“內(nèi)插法”可求得輸水管的水力坡度i為：1000i=3.75，同理可得輸水管流速為V=1.75m/s。由式h=il，得h輸=1.1×3.75×10-3×500=2.06m(1.1是包括局部水頭損失而加大的系數(shù))。（3）泵站內(nèi)管道的水頭損失hp粗估計(jì)為2m。（4）正常情況下泵站的服務(wù)水頭為20m，火災(zāi)發(fā)生時(shí)的消防服務(wù)水頭為約為10m。（5）安全水頭粗估為2m。（6）管網(wǎng)水頭損失為12m。故泵的揚(yáng)程設(shè)計(jì)為：H=Hst+h輸+Hsev+h網(wǎng)+hp+安

7、全水頭 H枯=（5.80+2.06+20+12+2+2）m=43.86mH洪=（2.30+2.06+20+12+2+2）m=40.36m四、水泵的機(jī)組選擇1.水泵的特性曲線在流量和揚(yáng)程要求最高時(shí)，即在最不利的情況下：當(dāng)Q=1481.48L/s時(shí)，H枯=43.86m，在泵的性能曲線上作出點(diǎn)a（1481.48,43.86）。 當(dāng)Q=30L/s 時(shí)，即水泵綜合性能圖上坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，泵站內(nèi)水頭損失最小，此時(shí)輸水管和配水管網(wǎng)中水頭損失也較小，今假定三者和為2m，則所需泵揚(yáng)程為： H=HST枯+Hsev+h安全水頭+2=5.80+20+2+2=29.8m在圖上作出點(diǎn)b（30,29.8），連接a、b兩點(diǎn)，利用

8、兩點(diǎn)連線所通過(guò)的泵的性能曲線，確定適合設(shè)計(jì)的所有泵。（14sh-13型水泵的Q=270410L/s,H=5037m,n=1470r/min,N=164189KW,= 79%84% ;20sh-13型水泵的Q=43070 L/s，H=4330m，n=970r/min，N=280KW，= 80%88%;24sh-13型水泵的Q=695792L/s，H=5638m，n=970r/min，N=550KW，=80%88%2.泵的初選 從泵的利用率和經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行對(duì)比和綜合考慮，我歸納出兩種選泵方案：臺(tái)14sh-13和2臺(tái)24sh-13（一備一用） 22臺(tái)20sh-13和2臺(tái)24sh-13（一備一用）3.

9、管道特性曲線 最低水位到最不利點(diǎn)所需的凈揚(yáng)程HST=(20-14.2)+12+2=27.8m S=(h輸+h網(wǎng)+hp）Q2=(2.06+12+2)1.48152=7.32所以管道特性曲線方程為：H=HST+SQ2=27.8+7.32Q24.選泵方案的比較 根據(jù)手冊(cè)，在坐標(biāo)紙上畫(huà)出兩套方案水泵的單泵特性曲線，并聯(lián)泵的特性曲線以及管道的特征管道曲線（見(jiàn)說(shuō)明書(shū)后附圖），兩套方案的相關(guān)性能參數(shù)見(jiàn)下表：方案編號(hào)用水變化范圍（L/s）運(yùn)行泵及其臺(tái)數(shù)泵揚(yáng)程(m)所需揚(yáng)程(m)揚(yáng)程利用率(%)泵效率(%)方案一：選用2臺(tái)14sh-13和2臺(tái)24sh-13（一備一用）13351545一臺(tái)24sh-13兩臺(tái)14s

10、h-1350464146821008588788410301335一臺(tái)24sh-13一臺(tái)14sh-135241364169100708578838801030一臺(tái)24sh-1346363336711008788470880兩臺(tái)14sh-1351332933561007075<470一臺(tái)14sh-13>29<29<84方案二：選用2臺(tái)20sh-13和2臺(tái)24sh-13（一備一用）13601510兩臺(tái)20sh-13一臺(tái)24sh-1346444144901005863828610701360一臺(tái)20sh-13一臺(tái)24sh-134741364477100367885861050

11、1070兩臺(tái)20sh-13373635369510086886401050一臺(tái)24sh-1357353135541007580<640一臺(tái)20sh-13>31<31<88綜上所述，方案一能量利用率好于方案二，因此可采用方案一。5.電機(jī)的選擇查給水排水工程設(shè)計(jì)手冊(cè)第十一冊(cè)知 （1）14sh-13型泵可配的點(diǎn)擊有四種：JS-136-4,JR-136-4，JS-127-4，JR-127-4相關(guān)系數(shù)如下表所示：電機(jī)型號(hào)功率（KW）轉(zhuǎn)速（r/min）重量（KG）參考價(jià)格(元)電壓（V）JS-136-422014822000110006000JR-136-4220147520001

12、24006000JS-127-4260148015205600380JR-127-42601742176097500380 （2）24sh-13型泵可配電機(jī)有三種：JSQ-158-6，JRQ-158-6，JRQ-1410-6電機(jī)型號(hào)功率（KW）轉(zhuǎn)速（r/min）重量（KG）參考價(jià)格(元)電壓（V）JSQ-158-65509854500208206000JRQ-158-65509854600243606000JRQ-1410-63809853600204506000 從泵的長(zhǎng)期運(yùn)行效益和經(jīng)濟(jì)情況角度考慮，選用如下方案： 14sh-13型水泵 配 JS-136-4型電機(jī) 24sh-13型水泵 配

13、JRQ-1410-6型電機(jī)6.機(jī)組基礎(chǔ)的確定 （1）14sh-13型水泵與JS-136-4型電機(jī)的基礎(chǔ)尺寸 長(zhǎng)：2729mm ,寬：1190mm ，水泵重1000Kg，總重：3000Kg，如圖所示：（2）24sh-13型水泵與JRQ-1410-6型電機(jī)的基礎(chǔ)尺寸 長(zhǎng)：3466mm ，寬：1400mm ，水泵重：3780Kg ，總重：7380Kg，如圖所示：（3）基礎(chǔ)高度確定（g取9.8N/kg） 14sh-13型水泵與JS-136-4型電機(jī)的基礎(chǔ)高度： H1=3.0WL×B×=3.0×3000×9.82.729×1.19×23520=

14、1.15m 24sh-13型水泵與JRQ-1410-6型電機(jī)的基礎(chǔ)高度： H2=3.0WL×B×=3.0×7380×9.83.466×1.4×23520=1.90m 式中為基礎(chǔ)所用材料的容重，對(duì)于混凝土基礎(chǔ)，=23520N/m3五、吸壓水管的設(shè)計(jì)由水泵的單泵特性曲線，并聯(lián)的特性曲線以及管道特性曲線圖可知：1.單臺(tái)14sh-13型水泵運(yùn)行時(shí)，最大流量為Q=470L/s，取用鋼管查手冊(cè)知：吸水管：D1=700mm，V1=1.22m/s，1000i=2.54壓水管：D2=500mm，V2=2.31m/s，1000i=13.72. 24sh-

15、13型水泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)時(shí)，最大流量為1030 L/s，取用鋼管查手冊(cè)知：吸水管：D1=1000mm，V1=1.31m/s，1000i1=1.85壓水管：D2=800mm，V2=2.05m/s，1000i2=6.01六、機(jī)組及管路布置1.機(jī)組布置：為了布置緊湊，充分利用建筑面積，本設(shè)計(jì)的送水泵站設(shè)為矩形，機(jī)組布置采用橫排列方式。每臺(tái)泵都有單獨(dú)的吸水管，壓水管引出泵房后連接起來(lái)匯到兩條DN900的輸水管中。2.管路布置：（1）24sh-13型水泵管路（按一條最不利路線）24sh-13型水泵吸水管路編號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)局部阻力系數(shù)1吸水喇叭口DN1000×DN1500，H1=830，H2=2

16、100.56290°同徑彎頭DN1000×91.083手動(dòng)閘閥Z445T-10型暗桿楔式閘閥，DN10000.054偏心漸縮管DN1000×DN600×9，L=8300.22壓水管路5同心闊漸管DN500×DN800×8，L=10100.316球形補(bǔ)償器DN800,L=7660.217止回閥DN800,H45X-10型旋啟式,L=19001.78電動(dòng)蝶閥DN800，D941X-10型電動(dòng)蝶閥，L=4700.119同心闊漸管DN800×900，L=7160.0810異徑三通DN800×9001.5411異徑三通DN5

17、00×8000.112同徑三通DN8000.113電動(dòng)蝶閥DN800，D941X-10型電動(dòng)蝶閥，L=4700.1114手動(dòng)蝶閥A型對(duì)夾式蝶閥0.12（2）14sh-13型水泵管路(1組)14sh-13型水泵吸水管路編號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格1吸水喇叭口DN700×DN1050，H1=740，H2=159290°同徑彎頭DN700×83手動(dòng)閘閥Z545T-10型暗桿楔式閘閥，DN700，L=6674偏心漸縮管DN700×DN400×8，L=10005同心闊漸管DN300×DN500×8，L=800壓水管路6球型補(bǔ)償器DN

18、500,L=8607止回閥DN500,H44X-10型旋啟式,L=9808電動(dòng)蝶閥DN500，D941X-10型電動(dòng)蝶閥，L=3509同心闊漸管DN800×900，L=86910異徑三通DN800×900說(shuō)明：為了節(jié)省泵房面積，閘門(mén)井設(shè)在泵房外。閘門(mén)井中設(shè)置一個(gè)DN800的電動(dòng)蝶閥和一個(gè)DN800的手動(dòng)蝶閥。防水套管在吸水管上用剛性防水套管，在壓水管上用柔性防水套管。示意圖如下：七、泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算 取一條最不利路線（24sh-13型水泵的最長(zhǎng)路線），畫(huà)出從喇叭口到輸水管起點(diǎn)為止的草圖，如下所示：1. 吸水管路中水頭損失hs（g取9.8m/s） 吸水管路長(zhǎng)6m,吸水管中

19、的流速V1=1.31m/s，流入泵的速度,V2=4QD2=4×1030×10-3×(0.6)2=3.64m/s，吸水管的1000i1=1.85 hs=hfs+hls hS=i1×l1+(1+2+3)V122g+4V222g =1.85×10-3×6+0.56+1.08+0.05×1.3122×9.8+0.22×3.6422×9.8=0.31m2. 壓水管路的水頭損失hd本設(shè)計(jì)壓水管長(zhǎng)為13m，壓水管的流速V4=2.05m/s，流出泵的速度， V3=4QD2=4×1030×10

20、-3×(0.5)2=5.25m/s，壓水管的1000i2=6.01 Hd=hfd+hld Hd=i2×l2+6+7+8+9+210+11+12+13+14×V422g+5V322g =6×10-3×13+(0.21+1.7+0.11+0.08+2×1.54+0.1+0.1+0.11+ 0.12)×2.0222×9.8+0.31×5.2522×9.8 =1.68m3. 泵本身的水頭損失： h泵=泵V222g=1×3.6422×9.8=0.68m 綜上所述： h=hs+hd+h泵

21、=0.31+1.68+0.68=2.67m 4. 所以水泵的實(shí)際揚(yáng)程 ：枯水位時(shí)：H枯=（5.80+2.06+20+12+2.67+2）m=44.53m枯水位時(shí)：H洪=（2.30+2.06+20+12+2.67+2）m=41.03m5.消防校核H=5.8+10+2.06+17.5+2.67+2=40.03m式中10m為建筑消防送水規(guī)定的從水廠到建筑首層的揚(yáng)程。流量：Q=1481.48+30=1511.48L/s在坐標(biāo)紙上畫(huà)出點(diǎn)（1511.48，40.03）點(diǎn)可知,在備用泵停用時(shí)也能滿足要求。八、輔助設(shè)備的選擇和布置1.起重設(shè)備根據(jù)選取的水泵機(jī)組，機(jī)組是不帶底座的，所以泵與機(jī)組可以分開(kāi)起吊。最大

22、起重量是電機(jī)JRQ-1410-6，重量為3600kg。泵房的跨度是10m，所以選擇DL型單吊梁橋式起重機(jī)組：DLZDY21-4，跨度LK=9.5m，起重量是5t。2.排水設(shè)備由于泵房較深，故采用電動(dòng)水泵排水。沿泵房?jī)?nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑，然后抽回到吸水間去。排水溝200×200，另設(shè)50QWDL-15型潛水排污泵。3.真空泵（1）啟用引水設(shè)備選取水環(huán)式真空泵SZ-3型，真空泵的排氣量為： QV=K(WP+WS)HaT(Ha-HSS)=1.1××0.32×1.8+1.1+0.785×10.335×(10.33-1.5)=0.41

23、m3/min QV真空泵的排氣量（m3/min）； Wp泵站中最大一臺(tái)泵內(nèi)的空氣容積（m3）； Ws從吸水井最低水位算起的吸水管中的空氣容積（m3）； Ha大氣壓的水柱高度，取10.33m； Hss離心泵的安裝高度（m）； T泵引水時(shí)間，一般小于5min； K漏氣系數(shù)，一般取1.051.10 (2)真空泵的最大真空度： Hvmax=1.5×76010.33=110mmHg4.通風(fēng)設(shè)備由于與水泵配套的電機(jī)為水冷式，無(wú)需專用通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行冷卻。泵房為半地式，挖深度大約為2m，所以采用自然通風(fēng)。九、泵站各部分標(biāo)高的確定1.泵的安裝高度14sh-13型水泵的允許吸上真空高度HS=3.5m 24

24、sh-13型水泵的允許吸上真空高度HS=2.5m 按24sh-13型泵計(jì)算安裝高度： HSSHS-V222g-hs=2.5-3.6422×9.8-0.31=1.51,取1.50m2.吸水井尺寸的確定(1)井底標(biāo)高確定：從吸水井最低水位處到喇叭口的浸沒(méi)深度為1000mm，從吸水井底到喇叭口為0.8D=0.8×1500=1200mm。所以吸水井底的標(biāo)高為：14.2m-1.0m-1.2m=12.000m(2)喇叭口距吸水井壁為：（0.751.0）D取0.8D=0.8×1500=1.200m所以，吸水井寬度取3.9m,總長(zhǎng)度為23.5m，高度為17.7-12.0+0.500=6.200m(其中0.5m為超高部分)。3.各管軸、基礎(chǔ)及泵軸的標(biāo)高確定（1）泵軸標(biāo)高為1