二級泵站設(shè)計計算說明書1

1、學(xué)院：土木建筑工程學(xué)院專業(yè)：給水排水專業(yè)班級：081指導(dǎo)教師：張鑫姓名：徐琦學(xué)號：080504009水泵站課程設(shè)計任務(wù)書一 、設(shè)計題目：送水泵站（二級泵站）設(shè)計二 、原始資料：1、泵站的設(shè)計水量為（4）萬m3/d。2、 給水管網(wǎng)設(shè)計的部分成果：根據(jù)用水曲線確定二泵站工作制度，分兩級工作。第一級，每小時占全天用水量的（2.9%）。第二級，每小時占全天用水量的（5.07%）。城市設(shè)計最不利點的地面標高為20m,建筑層數(shù)7層，自由水壓為20m。給水管網(wǎng)平差得出的二泵站至最不利點的輸水管和配水管網(wǎng)的總水頭損失為32m。清水池所在地地面標高為15m，清水池最低水位在地面以下3.0m。3 、城市冰凍線為（

2、1.5）米，城市的最高溫度為(3)最低溫度為(-25)4 、站所在地土壤良好，地下水位為(25m)米。5 、。三 、設(shè)計任務(wù)城市送水泵站的技術(shù)設(shè)計的工藝部分四 、計算說明書內(nèi)容1. 緒論2初選水泵和電機根據(jù)水量、水壓變化情況選泵，工作泵和備用泵型號和臺數(shù)。3泵房形式的選擇4.機組基礎(chǔ)設(shè)計、平面尺寸及高度5.計算水泵吸水管和壓力管直徑選用各種配件的型號、規(guī)格種類及安裝尺寸（說明特點）。吸水井設(shè)計（尺寸和水位）7.泵房中個標高的確定 室內(nèi)地面、基礎(chǔ)頂面、水泵安裝高度、泵房建筑高度。8. 復(fù)合水泵電機 計算吸水管機泵站內(nèi)壓水管損失、求出總揚程、校核所選水泵。如不合適，則重選水泵和電機。重新確定泵站的

3、各級供水量。10.計算和選擇附屬設(shè)備設(shè)備的選擇和布置計量設(shè)備起重設(shè)備排水泵及水錘消除器等11.確定泵站平面尺寸、初步規(guī)劃泵房總面積 泵房的長度和寬度，總平面布置包括：配電室、機器間、值班室、修理間等。五、圖紙要求 泵站平面及剖面圖（機器間），應(yīng)繪出主要設(shè)備、管路、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標高，列出主要設(shè)備表和材料表（比例尺1:100）發(fā)放設(shè)計任務(wù)書日期： 2011 年 6 月 27 日交 設(shè) 計 日 期：2011 年7月 8日設(shè)計指導(dǎo)教師 （簽字）：目 錄水泵和電機的初步選擇5二級泵站的組成及特點5.1二級泵站的組成5.2二級泵站的特點5泵站設(shè)計參數(shù)的確定5.1 流量的確定5.2揚程的確定

4、6選擇水泵6.1水泵選擇的基本原則6.2 初選水泵7.3確定電機12水泵機組的基礎(chǔ)計算12水泵吸水管和壓水管系統(tǒng)的設(shè)計14吸水管路14.1 吸水管路的布置要求14.2 吸水管徑15壓水管路15.1壓水管路的布置15.2 壓水管管徑15管路附件選配162.4布置機組和管道16 泵房形式的選擇17吸水井的設(shè)計18各工藝標高的設(shè)計18復(fù)核水泵和電機192.9 消防校核19設(shè)備的選擇20 引水設(shè)備20 計量設(shè)備21 起重設(shè)備21 泵房高度21 排水設(shè)備21 防水錘設(shè)備222.11 泵房的建筑高度和平面尺寸的確定222.12 設(shè)計二級泵站平面圖和泡面圖22水泵和電機的初步選擇2.1.1二級泵站的組成及特

5、點.1二級泵站的組成1）水泵機組 包括水泵和電動機，是泵站中最重要的組成部分； 2）吸壓管路 指水泵的吸水（進水）管路和壓水（出水）管路，水泵通過吸水管從水井中吸水，經(jīng)水泵加壓后通過壓水管路送至用戶； 3）飲水設(shè)備 指真空引水設(shè)備（如真空泵、引水罐等）和灌水設(shè)備。當(dāng)水泵工作為吸入式啟動時，需引水設(shè)備。 4）起重設(shè)備 指泵站內(nèi)的設(shè)備及管道安裝，檢修用的吊車，電動葫蘆等設(shè)備。 5）排水設(shè)備 指排水泵、排水溝、集水坑、用以排除地面污水； 6）計量設(shè)備 指流量計、壓力計、真空泵、溫度計等； 7）采暖及通風(fēng)設(shè)備 指采暖用的散熱器、電熱器、火爐及通風(fēng)設(shè)備； 8）電氣設(shè)備 指變電設(shè)備、配電設(shè)備； 9）防水錘

6、設(shè)備 指水錘消除器； 10）其他設(shè)備 包括照明、通信、安全與防水設(shè)施等。在泵站中除設(shè)有機器間（安裝水泵機組的房間）外，還設(shè)有高低壓配電室、控制室、值班室、修理間等輔助房間。.2二級泵站的特點二級泵站通常設(shè)在凈水廠內(nèi)，經(jīng)水廠凈化后的水進入清水池貯存，清水池中的水經(jīng)管道自流入吸水井，水泵從吸水井吸水，經(jīng)加壓后送入城市輸配水管網(wǎng)。其工藝流程如：清水池吸水井送水泵站輸配水管網(wǎng)用戶。 基本特點：泵站埋深較淺，通常建成地面式或半地面式，為了適應(yīng)用戶水量、水質(zhì)的變化，需要設(shè)置多臺水泵機組，因而，泵房面積較大，泵房一般為矩形形狀，磚混結(jié)構(gòu)。泵站設(shè)計參數(shù)的確定.1 流量的確定泵站一級工作時的設(shè)計工作流量泵站二級

7、工作時的設(shè)計工作流量.2揚程的確定其中 最不利點的地面標高和清水池最低水位的高程差（m）；自由水壓(m)；總水頭損失(m)；泵站內(nèi)損失（初步估計為m）。選擇水泵.1水泵選擇的基本原則選泵要點 （1）大小兼顧，調(diào)配靈活 再用水量和所需的水壓變化較大的情況下，選用性能不同的泵的臺數(shù)越多，越能適應(yīng)用水量變化的要求，浪費的能量越少。（2）型號齊全，互為備用 希望能選擇同型號的泵并聯(lián)工作，這樣無論是電機、電氣設(shè)備的配套與設(shè)備管道配件的安裝與制作均會帶來很大的方便。（3）合理的用盡各泵的高效段 單級雙吸是離心泵是給水工程中常見的一種離心泵（如SH型、SA型）。他們的經(jīng)濟工作范圍（即高效段），一般在之間（為

8、泵銘牌上的額流量值）。（4）近遠相結(jié)合的觀點在選泵的過程中應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾?，特別是在經(jīng)濟發(fā)展活躍的地區(qū)和年代，以及擴建比較困難的取水泵站中，可考慮近期用小泵大基礎(chǔ)的辦法，近期發(fā)展采用還大泵輪以增大水量，遠期采用換大泵得辦法。（5）大中型泵站需要選泵方案比較?？紤]因素：（1）泵的構(gòu)造形式對泵房的大小、結(jié)構(gòu)形式和泵房內(nèi)部布置等有影響，因而對泵站的造價很有關(guān)系。（2）應(yīng)保證泵的正常吸水條件，在保證不發(fā)生汽蝕的前提是下，應(yīng)充分利用泵的允許席上真空高度，以減少泵的埋深，降低工程造價。（3）應(yīng)選擇效率較高的泵，勁量選用大泵，因為一般而言大泵比小泵要要效率高，（4）根據(jù)供水對象對供水可靠性的不同要求，選用一

9、定數(shù)量的備用泵，以滿足在事故情況下的用水要求：再不允許減少供水量的情況下，應(yīng)有兩套備用機組。允許短時間內(nèi)減少供水量的情況下，備用泵只保證事故用水量。允許短時間內(nèi)中斷供水時，可只設(shè)一臺備用泵，城市給水系統(tǒng)中的泵站，一般也只設(shè)一臺備用泵，通常備用泵的型號可以和泵站中最大的工作泵相同。當(dāng)管網(wǎng)中無水塔且泵站內(nèi)機組較多時，也可考慮增設(shè)一臺備用泵，它的型號和最長運行的工作泵相同。 （5）如果給水系統(tǒng)中就有足夠大容積的高的水池或水塔時，可以部分或全部代替泵站進行短時間供水，則泵站中可不設(shè)備用泵，僅在倉庫中貯存一套備用機組即可。.2 初選水泵1）在型譜圖上繪制一條參考管道系統(tǒng)特性曲線ab。 其中a點坐標為式中

10、 管網(wǎng)最不利點的地面標高和清水池最低水位的高程差（m）自由水頭（m）輸水管和管網(wǎng)中的水頭損失（m）b點坐標為2）過a點繪制一條的水平線。3）在ab和都相交的高效方框圖中，選23臺進行并聯(lián)組合，即在等揚程下流量相加求出并聯(lián)組合的組合方案，所選得各泵的高效段與ab線的交點，以及兩兩并聯(lián)或三臺水泵并聯(lián)曲線與ab線的交點，就是分級界限工況點。4）所選出的水泵經(jīng)管路布置、確定管徑后，在驗算初步確定的值是否合適，即精選水泵。圖1 選泵參考特性曲線在泵綜合性能圖上作出b點。在圖1中，同時與ab線及水平線相交的方框有：12sh9、14sh9A、20sh9等三種水泵，從中選出三臺泵在等揚程下并聯(lián)綜合流量的組合：

11、方案1：一臺14sh9A與兩臺12sh9組合，如圖1所示流量為：（260+175+175）L/s=610L/s方案2：一臺20sh9與兩臺12sh9.。還有許多的組合方案，但均不如上述兩個方案，就不再列出。方案1和方案2列表進行詳細比較，如圖1所示，主要比較養(yǎng)成利用率 ，重點比較平均日平均時附近的揚程利用率，因出現(xiàn)的幾率很低，一年中絕大部分時間在平均日平均是附近流量運行。平均日平均是用水量為535.88L/s。表1選泵方案比較方案編號用水變化范圍/(L/s)運行及臺數(shù)水泵揚程/m所需揚程/m揚程利用率/%水泵效率/%方案1選用一臺14sh-9A兩臺12sh-9450564一臺14sh-9A70

12、6455791007989兩臺12sh-97984420450一臺14sh-9A65554555691007689一臺12sh-97886 380420一臺14sh-9A56454445791007884 175380兩臺12sh-965444244651007686175一臺12sh-9424284方案2選用一臺20sh-9兩臺12sh-9535564一臺20sh-970645664801007783兩臺12sh-97984500564一臺20sh-966655556801007884一臺12sh-97884175380兩臺12sh-965444244651007686175一臺12sh-9

13、424284從表1可以看出，方案1能量略好于方案2，特別是在出現(xiàn)幾率較大時，如在220450 L/s的范圍內(nèi)（這一范圍內(nèi)用水量接近平時用水量），能量浪費較少，而且水泵臺數(shù)兩個方案均相等。可用管路特性曲線進行選泵。先求出管路特性曲線方程中的參數(shù)，因為：所以：表2 管路特性曲線關(guān)系表0.1查給水排水設(shè)計手冊sh型單級雙吸離心泵的性能表可知：表3 sh型單級雙吸離心泵的性能表泵型號流量Q揚程 H（m）轉(zhuǎn)速n（r/min）功率N（KW）效率（%）最大允許席上真空高度（m）L/s軸功率 Pa配套功率12sh-957616065145012818080792220581498497227050168791

14、4sh-9A90025070145022030078117032565247841330370562577920sh-91150430669703405008242016560593908324506805043377根據(jù)分析反復(fù)比較選泵參考特性曲線得出結(jié)論：在兩者軸功率相同及相差不大的前提下，為了方便日后水泵的管理和維修，選擇四臺不同樣型號的水泵，互為備用，第一級工作時一臺水泵單獨工作。，第二級工作時兩臺水泵并聯(lián)工作。.3確定電機根據(jù)水泵樣本提供的配套可選電機，選定JR138-4電機，其參數(shù)如下：。2.2 水泵機組的基礎(chǔ)設(shè)計表4 14sh-9型單級雙吸是離心泵（不帶底座）安裝尺寸（mm）型號

15、電動機尺寸14sh-9345411259308756404-12600型號 出口錐管法蘭尺寸14sh-986050035046050516-22 圖2 14sh-9型單級雙吸是離心泵（不帶底座）安裝尺寸圖14sh-9A型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)長度L地角螺釘間距+（400500）基礎(chǔ)寬度B地角螺釘間距+（400500）基礎(chǔ)高度H其中水泵重量（kg）電機重量（kg）基礎(chǔ)長度（m）基礎(chǔ)寬度（m）基礎(chǔ)密度（kg/m3）(混凝土密度2400kg/m3)最終確定水泵占地2.3m1.1m。表5 14sh-9型單級雙吸是離心泵外形尺寸（mm）型號 外形尺寸14sh-9153382

16、25104401300650900360110656050型號外形尺寸進口法蘭尺寸 出口法蘭尺寸14sh-926014-2335046050016-2325035039012-2314sh-9型單級雙吸式離心泵外形尺寸圖2.3 水泵吸水管和壓水管系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)泵站為以及供水時，一臺12sh-9型單級雙吸是離心泵單獨工作時，其流量。當(dāng)水泵為二級供水時，一臺14sh-9A和兩臺12sh-9單級雙吸是離心泵并聯(lián)工作，其流量，其單臺出水泵最大流量為，水泵吸水管和壓水管所通過的流量應(yīng)按最大流量設(shè)計，管材采用鋼管。吸水管路.1吸水管路的布置要求 吸水管路通常處在高壓狀態(tài)下工作，所以對吸水管路的基本要求時不漏

17、氣、不積氣、不吸氣，否則會使水泵的工作產(chǎn)生故障，為此常采用以下措施： 為保證吸水管路不漏氣，要求管材必須嚴格。 為使水泵能及時排走吸水管路中的氣體，吸水管應(yīng)有沿水流方向連續(xù)上升的坡度。 吸水管的安裝與鋪設(shè)應(yīng)該避免管道內(nèi)形成氣囊。 吸水管安裝在吸水井內(nèi)，吸水井的有效容積不應(yīng)小于最大一臺泵5min的抽水量。 吸入式的水泵，每臺水泵都應(yīng)單獨設(shè)立吸水管。 當(dāng)吸水池的水位高于水泵的軸線時，吸水管上應(yīng)設(shè)閘閥，以利于水泵檢修。 當(dāng)水中有大量雜質(zhì)時，喇叭口下應(yīng)設(shè)置濾網(wǎng)。 吸水管路設(shè)計的流速一般為：時，；時，；時，.2 吸水管徑當(dāng)時，由鋼管水力計算表查的管徑，流速，單位管短的損失每臺水泵都單獨設(shè)有吸水管，并設(shè)有

18、手動常開檢修閥門，型號為D371J-10，DN600mm，L154mm，W380kg壓水管路.1壓水管路的布置對壓水管路的基本要求就是耐高壓，不漏水，供水安全，安裝及檢修方便。 壓水管路常采用鋼管，采用焊接接口，與設(shè)備連接處或需要經(jīng)常檢修的地方采用法蘭連接。 為了避免管路上的應(yīng)力傳至水泵，以及安裝和拆卸的方便，可在壓水管路適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)補償接頭或可繞性接頭。 離心泵必須要關(guān)閥啟動。 當(dāng)不允許水倒流時，需設(shè)置止回閥。 壓水管路設(shè)計流速時，；時，；.2 壓水管管徑當(dāng)時，由鋼管水力計算表查的管徑，流速，單位管短的損失，壓水管設(shè)有多功能水泵控制閥，型號JD745X-25，DN500mm，L1100mm

19、，W1200kg。并設(shè)有聯(lián)絡(luò)管（DN600mm），由兩條輸水干管（DN600mm）送往城市管網(wǎng)。管路附件選配名稱型號規(guī)格單位數(shù)量喇叭口DN800 600個390度彎頭DN600個3蝶閥D371J-10DN600 L154個7三通DN600 600個3多功能閥JD745X-25DN500 L1100個3同心漸擴管DN350 500個3同心漸擴管DN500 600個3 吸水管、壓水管連同泵一起安裝在機器間的地板上，管道直進直出，彎頭少，可節(jié)約電耗。在選擇配件時，選擇的是全國通用的產(chǎn)品。2.4 布置機組和管道水泵機組布置的基本要求是；供水安全可靠，管道布置簡短、安裝與維護方便、機組排列整齊、起重設(shè)備

20、簡單并留有擴建余地。常見的布置形式；1） 縱向排列適用于IS型單級單吸掛壁式離心泵。采用這種排列形式的可以保持吸水管順直，機組布置較為緊湊整齊，檢修方便，泵房長度較小但寬度較大（IS型水泵輕，可以用移動式吊裝設(shè)備）。2） 橫向排列（泵軸線呈一直線布置）橫向排列這種排列形式適用于側(cè)向進水、側(cè)向出水的SH型雙吸式水泵，進出水管道順直，水利條件好，這種布置形式雖然泵房長度大膽跨度小，吊裝設(shè)備采用單軌電車即可。3） 橫向雙行排列橫向雙行排列這總布置形式更為緊湊，節(jié)省建筑面積。泵房跨度大、起重設(shè)備需考慮采用橋式行車。適用于泵房中機組較多的圓形取水泵站。但這種布置形式兩行泵的轉(zhuǎn)向從電機方向看去時彼此相反的

21、，因此，在泵訂購時應(yīng)向泵廠特別說明，一邊水泵廠配置不同轉(zhuǎn)向的軸套止鎖裝置。2.5 泵房形式的選擇根據(jù)清水池最低水位標高和水泵的條件，確定泵房為矩形地面式。泵房左側(cè)設(shè)有設(shè)備出入的大門，右側(cè)設(shè)有控制室，配電室等。泵的布置形式（一）縱向排列 此種排列方式適用于如IS型單級單吸掛壁式離心泵。因為懸臂式系頂端進水，采用縱向排列能使吸水管保持順直狀態(tài)，如果泵房中兼有側(cè)向進水和側(cè)向出水的離心泵，則縱向排列的方案就值得商量。如果是SH型泵占大多數(shù)，縱向排列方案就不可取。（二）橫向排列 側(cè)向進、出水的泵，如單級雙吸臥式離心泵SH型、SA型采用橫向排列比較好。橫向排列雖然稍增長了泵房的長度，膽跨度可減小，進出水順

22、直，水利條件好，節(jié)省電耗故被廣泛采用。根據(jù)以上藥店和實際情況，本泵站采用橫向布置，橫向排列的各部尺寸應(yīng)符合下列要求：根據(jù)機組和管道布置經(jīng)反復(fù)比較，最終取水泵間距2m，水泵與配電設(shè)備間距2.5m，水泵距大門口5m，水泵距吸水管側(cè)墻2.5m，水泵距出水管側(cè)墻4.5m。泵房總長度：泵房總寬度：2.6 吸水井的設(shè)計吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進口喇叭口的要求。吸水井最低水位清水池最低水位清水池至吸水井水頭損失3-0.22.8m； 具體尺寸要求：（1）（2） 水泵進水口應(yīng)設(shè)喇叭口，以便吸水管進口水流穩(wěn)定，減少損失。水泵吸水管進口喇叭口大頭直徑D600=800mm，水泵吸水管進口喇叭口長度L（3.07.

23、0）（Dd）=4（800-600）=800mm；喇叭口距吸水井井壁距離800800mm；喇叭口之間的距離8001600mm；喇叭口距吸水井井底距離（0.81.0）D800mm；喇叭口淹沒水深h（0.51.0）1.2m。所以，吸水井長度為7200mm，但考慮水泵機組之間間距，將吸水井長度確定為8000mm，吸水井寬度為2400mm（最終調(diào)整為3000），吸水井高度為6500mm(包括超高300)。經(jīng)計算吸水井有效容積為，大于泵站內(nèi)最大一臺泵5min的抽水量，故滿足要求2.7 各工藝標高的設(shè)計14sh-9型水泵允許吸上真空高度可在水泵性能曲線上查的，當(dāng)時，泵軸安裝高度，查表得5（喇叭口局部阻力系數(shù)

24、）；（90度彎頭局部阻力系數(shù)）；（閥門局部阻力系數(shù)）；（偏心減縮管局部阻力系數(shù)）；（三通）；（同心漸擴管局部阻力系數(shù)）；（同心漸擴管局部阻力系數(shù)）；（偏心減縮管局部阻力系數(shù)）。經(jīng)計算，但考慮長期運行后，水泵性能下降和管路阻力增加等，所以取。泵軸標高吸水井最低水位+Hss2.8+3.73=6.53m，?；A(chǔ)頂面標高泵軸標高-泵軸至基礎(chǔ)頂面高度6.53-0.516m。泵房地面標高基礎(chǔ)頂面標高-0.205.80m。2.8 復(fù)核水泵和電機根據(jù)已經(jīng)確定得機組布置和管路情況重新計算泵房內(nèi)得管路水頭損失，復(fù)核所需揚程，然后校核水泵機組。 泵房內(nèi)管路水頭損失，所以，水泵揚程，與估計揚程基本相同，選定得水泵機組合適。2.9 消防校核消防時，泵站的供水量消防時，泵站的揚程：其中地形高差(m)；自由水壓(低壓消防制取20m)；總水頭損失(m)；泵站內(nèi)損失（m）。 根據(jù)和，在附圖上繪制泵站在消防時需要得水泵工況點，見圖中得X點，X點在兩臺水泵并聯(lián)特性曲線得下方，所以，兩臺水泵并聯(lián)工作就能滿足消防時的水量和水壓要求，說明所選水泵機組能夠適應(yīng)設(shè)計小區(qū)的消防滅火的要求。2.10 設(shè)備的選擇2.10.1 引水設(shè)備啟動引水設(shè)備，選用水環(huán)式真空泵，真