華北地區(qū)某城鎮(zhèn)給水泵站設計

1、河北聯(lián)合大學泵與泵站課程設計說明書設計題目： 華北地區(qū)某城鎮(zhèn)給水泵站設計 專 業(yè) ： 給水排水工程 班 級 ： 姓 名 ： 學 號 ： 指 導 教 師 ： 建筑工程學院2013 年 月 日華北地區(qū)某城鎮(zhèn)給水泵站設計任務書一任務書依據(jù)：根據(jù)華北某城市建委批準的文件，提出某城鎮(zhèn)給水泵站設計任務書。二設計資料：城鎮(zhèn)給水泵站，經(jīng)管網(wǎng)設計計算得出如下資料： 市名 項目甲市乙市丙市Qmax（米3/時）125018002400Qmin(米3/時)250360500Z1（米）768.39395.58646.69Z2（米）773.41392.54663.72H（mH2O）252525h（mH2O）126.89.

2、6Z0,max(米)769.89397.08648.19Z0,min(米)765.61392.78644.19 Q max最大供水量（米3/時）。 Q min最小供水量（米3/時）。 Z1泵站外地面標高（米）。 Z2管網(wǎng)計算最不利點標高（米）。 H最不利點要求的自由水頭（mH2O）。h相應最大供水量時由泵站至最不利點輸水管及管網(wǎng)的總水頭損失（mH2O）。 Z0,max吸水池最高水位（米）。 Z0,min吸水池最低水位（米）。采用無水塔供水系統(tǒng)。最大供水量至最小供水量之間的各供水量發(fā)生機率假定是均等的。泵站附近地形平坦。當?shù)乇鶅錾疃?.82米。最高水溫24oC。吸水井距泵站外墻中心線3米。經(jīng)平面

3、布置,泵站出水管須在吸水井對面,輸水管采用兩條。距泵站最近的排水檢查井底標高比泵站外地面低1.40米，排水管徑400mm，檢查井距泵站5米。水廠地質(zhì)為亞粘土，地下水位低于地面5米。變電所與泵站分建，泵站設計不考慮高壓配電及變壓器布置。一般故障及檢修時應保證70%的供水量。三.設計要求：1 選泵根據(jù)設計資料要求擬定可能的水泵組合方案，從技術、經(jīng)濟、操作管理各方面進行分析比較，最后確定選擇的方案。2 確定泵站高程及形式對泵站高程及形式應有必要的說明論證。3 泵房平面布置泵房平面布置包括：泵房外部平面與泵房內(nèi)部平面布置。外部平面布置包括：泵房與吸水井，兩者之間的吸水管，壓水管由泵房引出的位置等；內(nèi)部

4、平面布置包括：機組，吸水管，壓水管，閘閥，管溝（需要時），排水設施，附屬設備，電氣、控制開關柜等位置，值班室。水工藝與工程專業(yè)主要完成泵房工藝設計，但工藝圖應對各有關專業(yè)做必要的考慮。4. 附屬設備的考慮和選擇本設計只要求考慮必須的附屬設備，如引水設備，起重設備等。設計應表明這些設備的用途和所選型號。5. 說明書說明書內(nèi)容應表達設計者在設計過程中所考慮的主要問題及確定方案的依據(jù)；主要數(shù)據(jù)來源及計算過程；重要的計算草圖（計算用和繪圖用）；圖紙不宜說明并易引起疑問的問題亦可在說明書中進行必要的解釋。說明書前應編排目錄。作為工程設計的基本訓練，要求撰文簡練，論述邏輯性強，文字通順，書寫工整。6. 圖

5、紙要求完成A1圖紙一張，圖中包括平面圖、立剖面、橫剖面各一圖，主要設備材料表，施工說明等。對管道系統(tǒng)圖（給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、真空泵管道系統(tǒng)）不做要求。四、評分標準：1、優(yōu)秀；2、良；3、中；4、通過；5、不通過。目錄1.摘要 52.設計流量的確定和設計揚程的估算 63.初選水泵 74.水泵方案的選擇與確定 85.水泵機組基礎尺寸的確定 96.吸水管道和壓水管道的計算 107.水泵安裝高度的確定 128.泵站內(nèi)部的平面布置和精選水泵 149.附屬設備的選擇 1510管材及敷設 16 11.參考文獻 17 摘 要本設計為華北甲城市給水泵站的設計，采用無水塔供水系統(tǒng)。最大供水量至最小供水量之間的各供

6、水量發(fā)生機率假定是均等的。泵站附近地形平坦，水廠地質(zhì)為亞粘土，地下水位低于地面5米。變電所與泵站分建，泵站設計不考慮高壓配電及變壓器布置。一般故障及檢修時應保證70%的供水量。其基本設計思路為根據(jù)城市最大、最小供水量和供水地形，在滿足最不利點供水要求的情況下，分別計算最大、最小流量所對應的揚程，以此揚程范圍和流量范圍選取可能采用的型號的水泵，在經(jīng)過方案比較，根據(jù)設計資料要求擬定可能的泵的組合形式（互為備用），水泵組合方案，從技術、經(jīng)濟、操作管理各方面進行分析比較，最后確定選擇的方案。通過水利計算，在不產(chǎn)生氣蝕情況下，確定最大安裝高度，再根據(jù)泵及其基礎的尺寸大小在滿足設計規(guī)范的基礎上，確定高程布

7、置和平面布置，選擇合適材料、設備。繪制立面圖，剖面圖及泵房平面圖和材料列表。校核安裝高度，兼顧泵房的排水、通風、運輸、安裝維修等。設計計算書(一)、水泵選擇1、選泵基本數(shù)據(jù)參數(shù)（1）、設計流量：本設計選擇甲市給水泵站，由資料可知設計最大供水流量=1250 =347.22L/s， 設計最小供水流量=250 =69.44L/s （2）、設計揚程：由資料可知： =773.41 m =768.39 m =12 m =25 m 相應的最大揚程及最小揚程計算式如下：=+ ；其中=+ 式中： 泵站出水壓頭；泵站內(nèi)部吸水管、壓水管水頭損失總和，一般在最大供水量時取23米，本設計選用2米； 吸水池計算水位至泵站

8、外地坪的高差，水位低于地面時為正值，反之為負值。當吸水位有最高水位最低水位時，計算水位可取最低水位值。最小揚程是相應的最小供水量的揚程,比較簡單的估算方法是按照最大供水量時的有關數(shù)據(jù)Qmax，H等推求出HST及管網(wǎng)阻力系數(shù)S值之后按下式： H= HST +S2 計算，式中, HST泵的靜揚程，即泵吸水口的設計水面與水塔（或密閉水箱）最高水位之間的測管高差。初步設計泵站內(nèi)部吸水管、壓水管水頭損失總和=2m,但是，選泵的最大揚程應在以上計算基礎上再取安全水頭2m。在最大供水量時最大揚程計算如下：=+ 2=+=25+12+（773.41768.39）=42.02 m=+ 2 = 42.02 + 2

9、+（768.39-765.61）+ 2 = 48.8 m最小揚程設計如下： =HST+S2HST = =（773.41-765.61）+25=32.8 m S=99.53=HST+S2 +2+2=32.8+99.53× +2+2=37.28 m綜上所述，管道特性曲線為H= HST +S2 =32.8+99.5322、選泵(1)選取可能使用的水泵在該課程設計中，只考慮sh型泵，所以在sh型水泵性能曲線型譜圖上，以及做兩條水平線，以及做兩條豎直線，形成一個矩形框，在這個范圍內(nèi)進行選擇（凡能交此矩形上下邊的水泵都是可能用的型號），初選結果如下：8Sh-13(200S42),8Sh-13A2

10、900(200S42A),10Sh-9(250S39),10Sh-9A(250S39A),12Sh-13(300S32),12Sh-9A(300S58A),12Sh-9B,14Sh-13,14Sh-13A。查給水排水設計手冊續(xù)冊2，P118,得Sh型單級雙吸離心泵性能表，涉及到的水泵性能如下：泵型 流量 流量L/s揚程m轉(zhuǎn)速n軸功率kw電動機效率%允許吸上真空高度m電壓V功率kw8Sh-1321628834260809548.041.335.0295035.739.542.33805579827753.61.88Sh-13A198270310557586433631295030.533.134

11、.4380457680765.24.2310Sh-936048661210013517042.538.532.5147055.562.967.738075758180610Sh-9A3244685769013016035.530.525147042.348.650.938055748077612Sh-9A529720893147200248554942147099.2115.61313801558083784.512Sh-9B50468483514019023247.243.037.0147082.597.71083801357982784.512Sh-13612792900170220250

12、36.832.229.5147075.883.287.93801008083.582.34.514Sh-13A86411161332240310 37041.036.030.014701211301363801908084803.5 （2）組合方案：設計中應考慮所有可能的組合方案，各組合方案既能滿足最大供水，又能滿足最小供水及中間的各種供水量。組合方案所使用的水泵就是上表查出的“可能使用的型號”中能夠合理搭配的23種型號。因本設計的泵站屬于中等規(guī)模，以不超過兩種型號為宜。組合原則是全部工作泵開動時總流量符合最大供水量。此外工作泵應能組合出45條并聯(lián)曲線，這樣，幾條曲線有45個交點，凡供水量在兩

13、交點之間時，供水能量均有不同程度的無益消耗，但這是不可避免的?，F(xiàn)有以下兩種方案，即方案一和方案二。方案一：2臺12Sh-9B型水泵和1臺8Sh-13型水泵和1臺12Sh-9B型備用泵。方案二：2臺12Sh-9B型水泵和2臺8Sh-13A型水泵和1臺12Sh-9B，1臺8Sh-13A型備用泵。這兩種方案的組合工作特性曲線，見坐標紙（附后）。 （3）、組合方案的比較對方案一和方案二從下列幾個方面粗略比較。a. 水泵臺數(shù)滿足最大供水量的水泵臺數(shù)為總工作泵臺數(shù)，另外還要考慮備用泵。工作泵總臺數(shù)與備用泵臺數(shù)之和為泵站設置的水泵總臺數(shù)?？偱_數(shù)與泵站總平面面積有關，同時閘閥、管件等相應變化。一般說來，相同的

14、供水量，水泵臺數(shù)多時，造價提高。b. 總電耗估算每日電耗。計算從最大到最小供水量變化幅度的每日電耗是困難的，這需要相當詳細而準確的用水資料，而這類資料一般是不具備的。但是，為了比較各方案對供水變化的適應水平，可以采取粗略估算的方法。日電耗低的方案，其運行費用必然較低。c. 維護管理檢修、操作、備件等。型號少、臺數(shù)少比較有利。d. 發(fā)展的可能性進一步增大供水量的措施比較簡單。設計中要考慮這種可能性，措施有：增加泵（泵站內(nèi)適當預留地）；換葉輪（選泵時用較小直徑的葉輪，必要時換成大直徑的葉輪）；換泵（以小換大）。設計中除考慮水泵外，對管道直徑，水泵基礎等都應有相應考慮?？紤]上述條件：（1）方案一3臺

15、水泵一臺備用泵，方案二四臺水泵兩臺水泵，相比方案一水泵臺數(shù)較少，因此泵房面積較小，節(jié)省造價，更積極合理。（2）粗略估計可知方案一耗電量較少，運行費用較低。（3）方案一水泵臺數(shù)較少，檢修和運行管理比較方便。（4）方案一進一步增加供水量的措施比較簡單。（5）通過所繪的綜合特性曲線比較。兩種方案的無益損失相差不大，同時均有一部分供水量超出水泵的高效段。但是由組合工作特性曲線可知，對于方案一超出高效段的部分供水量較小，即實際運行時出現(xiàn)的可能性較低，因此水泵大部分時間均在高效段內(nèi)運行，比較合理。但是對與方案二，超出高效段的供水量有一部分出現(xiàn)的可能性較大，即水泵實際運行時大部分時間超出了高效段，因此不宜采

16、用。綜合各方面考慮方案一比較合理，因此選用方案一：2臺12Sh-9B型水泵和1臺8Sh-13型水泵和1臺12Sh-9B型備用泵。所選方案涉及的各泵性能參數(shù)表方案編號用水量變化范圍運行泵及其臺數(shù)所需揚程（m）泵揚程（m）揚程利用率%方案一216-3501臺8Sh-1333.2-33.748.9-33.768-100350-8201臺12Sh-9B33.7-37.850.2-37.867-100820-10351臺12Sh-9B1臺8Sh-1337.8-41.046.0-4112402臺12Sh-9B41.0-44.547.0-44.587-1001240-13321臺8

17、Sh-132臺12Sh-9B44.5-46.447.6-46.494-100方案二198-2861臺8Sh-13A33.2-33.642.8-33.677-100286-5412臺8Sh-13A33.6-35.048.0-35.070-100541-8241臺12Sh-9B35.0-37.946.8-37.974-100824-9981臺8Sh-13A 1臺12Sh-9B37.9-40.446.0-40.482-100998-12402臺12Sh-9B40.4-44.547.6-44.584-1001240-13101臺8Sh-13A 2臺12Sh-9B44.5-46.047.1-46.094

18、-100另外，本設計不要求做出具體發(fā)展措施，但在比較方案時，凡有發(fā)展條件的方案，應列為方案有利因素。根據(jù)以上各方面的綜合分析比較，可選用方案一：2臺12Sh-9B型水泵和1臺8Sh-13型水泵和1臺12Sh-9B型備用泵。(二)、繪制單泵草圖和水泵基礎尺寸確定（1）、Sh型單級雙吸離心泵（帶底座）外形尺寸和安裝尺寸見P122給排水設計手冊續(xù)二冊，安裝圖見05給水排水標準圖集05S2.（2）、水泵基礎尺寸的確定：8Sh-13型水泵基礎長L=底座長度L1+（0.15-0.20）m=1.42+0.18=1.6m；基礎寬b1+（0.15-0.20）m=0.69+0.21=0.9m；基礎高度H=l1+（

19、0.15-0.20）m=地腳螺栓直徑23×24+150=700mm=0.7m水泵基礎用素混凝土澆筑，考慮澆筑水泵基礎時應預留地腳螺栓孔，地腳螺栓長約為螺栓直徑的2030倍, 螺栓直徑可由水泵樣本查得, 基礎厚度通常取螺栓長再加上150毫米。a取50100毫米，b取100150毫米，水泵基礎頂面至少高出泵房內(nèi)地坪100150毫米。 查給排水設計手冊Sh型泵安裝尺寸得出：水泵電機+/kgL/mB/mH/m型號/kg型號/kg12Sh-9B809Y315M1-41809892.1541.0200.9488Sh-13219Y250M-23195381.70.9850.7 (三)吸、壓水管道計

20、算1管路布置 采用橫向排列方式，便于吸、壓水管路直進直出布置，減少水頭損失，節(jié)省電耗。 2管徑計算 泵站設計規(guī)范GB/T50265-97 第45頁規(guī)定：離心泵進水管道設計流速宜取1.5-2.0m/s ；出水管道設計流速宜取2.0-3.0m/s。根據(jù)單泵運行流量計算吸壓水管徑，查給水排水設計手冊1冊353頁得水泵型號吸水管壓水管流量L/S管徑mm流速m/si流量L/S管徑mm流速m/si12Sh-9B2324001.811.2/10002323502.3322.1/10008Sh-13953001.38.48/1000952501.923.3/10003吸水管 每臺泵宜設單獨吸水管，吸水管上須設

21、閘閥，吸水管應坡向吸水池，坡度為0.005，水平管段變徑處采用偏心異徑管；采用真空引水啟動時，吸水管在吸水井中采用喇叭口進水；吸水管上靠近水泵處一般安裝真空表。4. 壓水管 各泵壓水管與輸水管的連接常采用聯(lián)絡管，壓水管上設閘閥和止回閥，止回閥應在閘閥與水泵之間，以便檢修。5. 管路附件選配 查給水排水設計手冊12器材與裝置P242,見下表管路附件選配表名稱型號規(guī)格主要尺寸/mm喇叭口DN400鋼制DN300鋼制D=550 H=300D=400 H=250彎頭雙盤式DN400雙盤式DN350雙盤式DN300雙盤式DN250閘閥DN400 Z45T-10DN350 Z45T-10DN300 Z45

22、T-10DN250 Z45T-10L=480,H=1090L=450,H=970L=420 H=885L=380 H=800止回閥DN350 H44T-10DN250 H44T-10L=800L=600漸縮管DN400*300DN300*200L=350L=350漸擴管DN300*350DN200*250L=250L=250 (四).水泵安裝高度確定1. 確定泵軸標高本設計采用吸上式充水起動，要進行水泵安裝高度的計算。（1）按管路布置初定吸水管軸高程為-1m，由水泵外形尺寸可知， 8Sh-13的泵軸中心線高于進水管軸中心線160mm, 12Sh-9B泵軸中心線高于進水管軸中心線265mm.（2

23、）水泵進口參數(shù)見下表水泵型號進口直徑DN/mm進口流速/(m/s)/m流量Q/(L/s)12Sh-9B3002.954.52328Sh-132002.71595阻力系數(shù)查給水排水設計手冊第1冊P668，8Sh-13的吸水管路局部水頭損失計算見下表管道直徑/mm管件阻力系數(shù)最大流量/(L/s)流速v/(m/s)/m300喇叭口0.2951.30.08610.0172彎頭0.781.30.08610.0672*3=0.2016閘閥0.071.30.08610.006300*200偏心漸縮管0.182.710.3740.0673-0.2921=5m,由于水溫24度，海拔770左右影響，修正后的=4.

24、02m,吸水管長度可近似取L=8m，則=-=-(iL+)=4.08-0.374-（0.00848*8+0.2921）= 3.346m12Sh-9B的吸水管路局部水頭損失計算見下表管道直徑/mm管件阻力系數(shù)最大流量/(L/s)流速v/(m/s)/m400喇叭口0.22321.80.1650.033彎頭0.91.80.1650.1485*3=0.4455閘閥0.071.80.1650.0116400*300偏心漸縮管0.182.950.4440.0799-0.57修正后的=3.52m,吸水管長度可近似取L=8m，則=-=-(iL+)=3.52-0.444-（0.0112*8+0.57）=2.42m

25、為了防止各泵發(fā)生氣蝕，故選擇泵的安裝高度為2.42m。吸水口標高為=+=2.42+765.61=768.03m泵軸標高 8Sh-13 768.03+0.16=768.19m 12Sh-9B 768.03+0.265=768.295m2. 泵站內(nèi)地坪標高由泵軸標高及水泵安裝尺寸推算出水泵基礎頂面標高和泵站內(nèi)地坪標高。設計中常取泵站內(nèi)地坪為相對標高基準面±0.000，并據(jù)此算出其它標高。對于地下式和半地下式泵房有時也取進入泵房室內(nèi)的平臺為相對標高基準面，設計人可以自由決定。泵站外地坪一般要低于泵站內(nèi)平臺或地坪0.150.30米，以防雨水灌入泵站。泵站內(nèi)部地面應有0.0050.01的坡度，

26、坡向集水溝，再集中到集中到集水坑用排水泵或自流排入外部下水道。當室內(nèi)設有管溝時，管溝可用來作為集水溝。由設計手冊給水排水設計手冊續(xù)冊2125頁查得8Sh-13 H2=0.45m，=0.35m，泵高H=0.549m,泵座高=0.15m 由泵軸標高及水泵安裝尺寸可推算出：水泵基礎頂面標高：768.19-0.45=767.74m泵站內(nèi)地坪標高：767.74-0.1=767.64m（頂面至少高出泵房地坪100150 mm，取100 mm）室外地坪標高：768.39 m基礎底面標高：767.74-0.948=766.792m室內(nèi)平臺高于外地坪0.30 m，標高為：768.69m設計中常取泵站內(nèi)地坪為相對

27、標高基準面±0.000，并據(jù)此算出其它標高。泵站內(nèi)部地面應有0.0050.01的坡度，坡向集水溝，再集中到集中到集水坑用排水泵或自流排入外部下水道。當室內(nèi)設有管溝時，管溝可用來作為集水溝。基礎高出管溝底以0.252米計，設計管溝深為1.1米。3泵房高度的確定泵房高度主要取決于有無起重設備，本設計需要配置起重設備。起重設備按起重量選擇，起重量常規(guī)按水泵機組或單泵、單機重量計算。由給水排水設計手冊第11冊查得：8Sh-13型泵重量:219kg 其電機重量為319 kg，總重為538 kg12Sh-13型泵重量:809kg，其電機重量為180 kg，總重為989kg查教材P127頁，起重設

28、備應采用手動或電動單軌吊車，考慮安全選用SC型，起重量為2t,工字剛為32a型，起升高度為3-12 m的平動單軌吊車，如下表所示： 型號起 重重量（t）起升高度(m)運行速度（m/min）手拉力（N）最小轉(zhuǎn)彎半徑（m工字鋼型號SC23125.314732a泵房間高度為：=(a+b+c+d+e+f+g)- a-為單軌吊車梁高度，0.32 mb-為滑車高度，0.2305 mc-為起重葫蘆鋼絲繩繞得狀態(tài)長度，0.5 md-起重繩的垂直長度，Y315M1-4電機總寬X=0.508 m，則取d=1.2X=0.610me-最大的一臺電機高度，e=0.865mf-吊起物底部和最高一臺機組頂部的距離（一般不小

29、于0.5m）f=0.65mg-最高一臺水泵和電動機頂至室內(nèi)地坪的高度g=1.21g+f=1.860.75+1.1=1.85 m-為泵房間地下部分高度，=768.39-767.64=0.75m故=（0.32+0.2305+0.5+0.610+0.865+1.86）-0.75=3.64m采用垂直吸入管，淹沒深度大于吸入管公稱直徑的1.5倍，此處取400mm管徑的1.6倍，為0.64m。喇叭口懸空高度0.60.8倍的吸入管公稱直徑，取0.7，懸空高度為280mm.4各個設計標高（見剖面圖）室內(nèi)地坪標高為：±0.000水泵基礎底標高為：-0.848m水泵基礎頂標高為：0.100m泵軸標高為：

30、0.550m室外地面標高為：0.750m吸水口標高為：0.39m壓水口標高為：0.39 m吸水池最高水位標高：2.25m吸水池最低水位標高：-2.03m設管溝，溝底標高為：-1.10m集水坑底標高為：-2.10m吸水井頂?shù)臉烁撸?.75m泵房屋頂梁底面標高為：3.64m吊鉤最大高度標高為：2.94m(五)泵站內(nèi)部平面布置和精選水泵 1機器間長度 因電機功率大于55KW，查給水排水設計手冊，選基礎間距為2.6m,基礎與左，右墻壁間距均為2m.,故得：機器間總長度=3×2.154+1.7+2+3×2.6+2=19.962m為滿足建筑模數(shù)取機器間總長度為20.1m2. 機器間寬度

31、 進水側(cè)泵基礎與墻壁的凈距取1.6m，出水側(cè)泵基礎與墻壁凈距3m機器間寬度=1.6+1.02+3=5.62為滿足建筑模數(shù)取機器間寬度為6m3. 管路敷設 為便于與室外凍土層下管道平接，室內(nèi)管道均設在管溝內(nèi)，溝頂加0.15m厚的鋼筋混凝土蓋板，與室內(nèi)地坪齊平。4. 精選水泵 吸水管側(cè)水頭損失為8Sh-13 0.00848*8+0.2921=0.36m12Sh-9B 0.0112*8+0.57=0.66m壓水側(cè)管路的局部水頭損失見下表局部阻力系數(shù)查給水排水設計手冊第一冊P668，8Sh-13壓水側(cè)管路的局部水頭損失計算表=0.06=0.87=0.87=4.5=0.08=0.87=0.87=0.08

32、2.711.91.91.91.91.91.91.90.3740.1840.1840.1840.1840.1840.1840.1840.0220.160.160.8280.0150.160.160.0151.52壓水側(cè)管路沿程損失為=6*0.0233=0.14因此，最不利管線總損失為=1.52+0.14=1.66m12Sh-9B壓水側(cè)管路的局部水頭損失計算表=0.05=0.89=0.89=3.00=0.07=0.89=0.89=0.072.952.332.332.332.332.332.332.330.4440.2770.2770.2770.2770.2770.2770.2770.020.250.250.830.020.250.250.021.89壓水側(cè)管路沿程損失為=6*0.0221=0.1326因此，最不利管線總損失為=1.89+0.1326=2.02m8Sh-13水泵的實際揚程如下最低水位時 =（773.41-765.61）+25+12+1.66+2=48.46最高水位時 =（773.41-769.89）+25+12+1.66+2=44.1812Sh-9B水泵的實際揚程如下最低水位時 =（773.41-765.61）+25+12+2.02+2=48.82最高水位時 =（773.41-769.89）+25+12+2.02+2=44.54其中，8Sh-13揚程為3