泵与泵站课程设计

发布时间：2024-11-21

泵与泵站

课程设计

学院：土木工程与建筑学院专业：给水排水工程学号：100607134 姓名：蔡振刚指导教师：覃晶晶

完成日期： 2013年1月7日

1. 用水量计算................................3 2. 泵站设计控制值出水量及扬程的确定..........3 3. 动力设备的配置............................8 4. 水泵机组的基础计算........................8 5. 泵站机组的布置............................11 6. 吸水管和压水管的设计......................12 7. 水泵安装高度的计算........................15 8. 泵站平面、高程布置及尺寸的决定............17 9. 泵站内主要附属设备的选择..................18 10. 泵房建筑高度和平面尺寸....................20 11. 二级泵站平面图及剖面图....................20

《给水泵站课程设计》任务书

一、设计题目

武汉市某净水厂给水泵站设计。

二、原始资料

该水泵站为武汉市开发区净水厂的二级泵站，用以满足武汉市开发区的生产、生活、消防用水需求。

供水区域内各处标高（m）为：

工厂甲 44.2；工厂乙 46.0（46.5）；小区甲 42；小区乙 43.4；水泵房处设计地面标高 42。

水厂内吸水池最高水位 41；吸水池最低水位37（38）；

最高日最高时管网水头损失为21（16）米，管网最不利点的自由水头为16米。

3.消防用水量

消防时，按两处同时着火计，qf =60l/s。城市给水系统采用低压消防，即城市管网最不利点的自由水头为10米。消防时管网水头损失为40米。

三、给水泵站设计内容及步骤

1．设计流量的确定和设计扬程估算； 2．初选水泵和电机； 3．机组基础尺寸的确定；

4．吸水管路与压水管路计算； 5．机组与管道布置；

6．吸水管路与压水管路中水头损失的计算； 7．水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算； 8．附属设备的选择； 9．泵房建筑高度的确定； 10．泵房平面尺寸的确定。

四、绘图：

根据以上设计计算及选出的各种设备进行给水泵房设备布置。应绘制如下图

1．给水泵站平面图。（1号图纸一张，比例为1：50）。 2．给水泵站剖面图。（1号图纸一张，比例为1：50） 3．绘图要求

1）平面图和剖面图上应注明水泵机组位置，管路系统，管件尺寸，位置，各设备之间，设备与建筑维护之间相对位置尺寸及标高，并应附有主要设备明细表。

2）图纸尺寸、标题栏等均应按国家标准绘制。

五、设计说明书

设计完成时应进行设计说明书的整理，说明书应包括下列内容：

1．计算部分，列出计算次序、项目、计算公式、符号、单位及结果数据，中间的演算过程从略。吸压水管路水头损失计算画出线路图。

2．对于选定的水泵型号，泵房土建设计应简要说明确定该方案时的依据及其优点、缺点。

3．本水泵房在设计上的特点。

4．在必要的计算及说明部分，为表达清楚应附有草图。 5．附有主要设备材料表。

说明书应使用的符号要通用，计算中必须写清单位，且单位的写法及其文字要前后一致，重要的公式要注明出处，后面应有参考资料目录，写完应连同任务书一起用封面装订成册。

武汉市某净水厂给水泵站设计

该水泵站为武汉市开发区净水厂的二级泵站，用以满足武汉市开发区的生产、生活、消防用水需求。

1.用水量计算

Qh=Q×kh×kd×1000/(h*3600)

Q工厂甲=2400×1.7×1.3/(24×3.6)=61.39 l/s Q工厂乙=4400×1.6×1.2/(24×3.6)=97.79 l/s Q居住区甲=2000×1.5×1.3/(18×3.6)=60.18 l/s Q居住区乙=5500×1.4×1.2/(18×3.6)=142.59 l/s Qmax=Q工厂甲+Q工厂乙+Q居住区甲+Q居住区乙=361.95l/s 2.泵站设计控制值出水量及扬程的确定

相关资料：

供水区域内各处标高（m）为：

工厂甲 44.2；工厂乙 46.0（46.5）；小区甲 42；小区乙 43.4；水泵房处设计地面标高 42。

水厂内吸水池最高水位 41；吸水池最低水位37（38）；

最高日最高时管网水头损失为21（16）米，管网最不利点的自由水头为16米。

消防时，按两处同时着火计，qf =60l/s。城市给水系统采用低压消防，即城市管网最不利点的自由水头为10米。消防时管网水头损失为40米。（1）设计工况点的确定

Qmax采用城市最高日最高时用水量，（升/秒） Qmax=361.94 l/s

Hp=(Z0-Zp+H0 +h管网+h输水+h站内)×1.05（米）式中 Z0——管网最不利点的标高；

Zp——泵站吸水池最低水面标高； H0——管网最不利点的自由水头； h管网——最高日最高时管网水头损失；

h输水——最高日最高时输水管水头损失；有时输水管很短，这部分常包括h管网在内；

h站内——泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为2～2.5米； 1.05——安全系数；

Hp——泵站按Qmax供水时的扬程 Hp=(46-37+16+21+2.5) ×1.05=50.925 m

（2）校核工况点的确定

Q＇=Qmax+Q消（升/秒）=361.95+60×2=481.95L/s

Hp＇=(Z0-Zp+H0 +10+h＇管网+h＇输水+h站内)×1.05（米）式中 Q消——城市消防用水量； Q＇——消防时泵站总供水量； h＇管网——消防时管网的水头损失； h＇输水——消防时输水管水头损失；

10——低压制消防时应保证的最不利点自由水头； Hp＇——消防时泵站的扬程。

Hp＇=(Z0-Zp+H0 +10+h＇管网+h＇输水+h站内)×1.05（米） =(46.0-38+10+40+0+2.0)×1.05=63m

3.水泵的选取

1，水泵选择的基本原则：

（1）所选水泵机组应满足用户最高日各个时刻（含最大的）流量和扬程的要求，保证供水的安全可靠性。

（2）依据所选水泵建造的泵站的造价低。

（3）水泵机组长期在高效率下工作，运行及管理费用低。（4）水泵性能好，使用寿命长，便于安装和检修。

（5）在水泵供水能力上应考虑近、远期结合，留有发展余地 2.初选水泵：

泵站中工作泵的最大供水量和扬程应满足Qmax和Hp，同时要使水泵的效率较高。

Q=0， H=Z0-Zp+H0=46-37+16=24 m

Q=Qmax=361.95 l/s ， H=(Z0-Zp+H+h管网+h输水+h站内)×1.05=49.35 m Q=30 l/s 时，H=Z0-Zp+H0+2+2=28 m 以选泵参考曲线（ab线）求算两端点分别为：a点（30，28）

b点（361.95,49.35）

进行方案比较（列表比较）选定方案

两点连接成参考管道特性曲线，选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联,其泵型分别为12sh-9A型、12sh-9B型、14sh-9B型、10sh-9型、10sh-9A型、8sh-13A型

由上表跟图通过以下几个方面进行比较:

(1)从运行费用方面：1方案的水泵效率较高，且扬程利用率相差不大。2方案水泵的效率不太高，且扬程利用率相差较大。

(2)从基建造价方面：两个方案均为三用一备，对泵房的面积要求相同。 (3)从管理维护方面：1方案中只用到两种型号的水泵，管道附件变化少，便于施工维护。

(4)从发展方面看：2方案富余水头比较大，但在大多数情况下扬程利用率不大。1方案在流量最大时满足要求，在后期发展中可以进行换轮，有很大的发展空间。

(5)消防时，流量为481.95L/s,扬程为63 m, 两台12sh-9A一台12sh-9并联，画出并联曲线，（Q′,H′）位于并联曲线之下，符合消防校核。 (6)综合方面考虑，最后选用第一套方案。

sh型单级双吸离心泵的性能表

3.动力设备的配置

4．水泵机组的基础计算

12sh-9A型单级双吸离心泵安装(mm)（不带底座）

10sh-9型单级双吸离心泵安装(mm)（带底座）

单级双吸离心泵(不带底座)安装尺寸图

12sh-9型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则：基础长度:L=地脚螺栓间距+（400-500）=L4+L6+L8+（400-500）

=320+944+640+450=2354 mm

基础宽度：B=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400-500）=b+(400-500)

=620+400=1020 mm

基础高度：H=地脚螺栓长度+（0.15~0.2）=24×(4-d)+（0.15~0.2）mm

=24×25+200=800 mm

12sh-9A型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则基础长度：L=地脚螺栓间距+（400-500）=L4+L6+L8+（400-500）

=320+944+590+400=2304 mm

基础宽度：B=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400-500）=b+(400-500)

=620+400=1020 mm

基础高度：H=地脚螺栓长度+（0.15~0.2）=24×(4-d)+（0.15~0.2）mm

=24×25+200=800 mm

10sh-9型水泵带底座，其基础为混凝土块式基础，则基础长度:：L=底座长度L+(150-200)=2015+200=2215mm

基础宽度：B=底座螺孔间距（在宽度方向）B5+(150-200)=750+200=950 mm

基础高度:H=底座地脚螺钉长度+(150-200)=24×(4-d)+(150-200)

=24×27+200=848 mm

按基础重量校核基础高度： 12sh-9型基础高度校核

H′=(2.5-4.0) ×(Wp+Wj)/(ρH×L×B)=3.5×(773+1150)/(2400×2.404×

1.12)=1.193m

H′=1193mm >H=800 mm 因此基础高度取 1193 mm 12sh-9A型基础高度校核

H′=(2.5-4.0) ×(Wp+Wj)/(ρH× L×B)=3.5×(773+1080)/(2400×2.354×

1.12)=1.125m

H′=1125 mm > H=800 mm 因此基础高度取1125 mm 10sh-9型基础高度校核 H′=(2.5-4.0) ×(Wp+Wj)/(ρ

0.95)=0.578m

H′=578 mm < H=848 mm 因此基础高度取848 mm 其中：Wp—水泵重量（kg）；

WJ —电机重量（kg）；

×L×B)=3.5×(428+625)/(2400×1.856×

； L—基础长度（m）； B—基础宽度（m）

H—基础密度（kg/m3）(混凝土密度ρ＝2400 kg/m3)。

5.泵站机组的布置

纵向排列时，泵宽加上吸压水口的大小头和两个90。弯头长度比横向排列小，但纵排水力条件不好，耗电量大。横向排列虽然稍增长泵房的长度，但跨度可减小，进出管顺直，水力条件好，节省电耗。

侧向进、出水的泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型采用横向排列比较好。根据以上要点和实际情况，本泵站采用横向布置，

横向排列的各部尺寸应符合下列要求：

1）泵凸出部分到墙壁的净距A1等于最大设备的宽度加1m，但不得小于2m。

A1=1020+1000=2020mm>2000mm。

2）出水侧泵基础与墙壁的净距B1＞应按水管配件安装的需要确定。但是考虑到

泵出水侧是管理操作的主要通道，故B1≥3 m。（L-L1）+0.5=2.29 m <3 m 取B1=3000mm。

3）进水侧泵基础与墙壁的净距D1，也应根据管道配件的安装要求决定，但不

小于1 m.。取D1=1500mm。

4）电机凸出部分与配电设备的净距C1，应保证电机转子在检修时能拆卸，并

保持一定安全距离，其值要求：C1=电机轴长+0.5m。但是，低压配电设备应C1≥1.5 m.；高压配电设备C1≥2.0 m。C1=(L-L1)+500=2290mm。 5）泵基础之间的净距E1值与C1要求相同，即E1=C1。如果电机和泵凸出基础，

E1值表示为凸出部分的净距。取E1=2290mm。 6）控制室和配电室长度别取3000mm。

6.吸水管和压水管的设计

（1）布置图式

一般吸水管从专设的吸水池或直接从清水池吸水，一般每台水泵有一条独立的吸水管，吸水管上一般不设闸阀，但当吸水池中水位有可能比水泵安装位置高时才设闸阀。

压水管彼此连通，经连通后的压水管的根数等于管网输水管数，一般至少为两根（中、小型泵站多为两根，大型泵站两根以上）。为了减少泵站面积，连通管及不常开关的闸阀可设在泵站外，在每台水泵的压水管上应该有逆止阀和闸阀，此外，在连通管上应设闸阀，闸阀的数量应该根据事故时必须保证的供水安全程度决定，在任一管道、机组、闸阀或逆止阀发生事故时泵站不允许断水，但供水

量可有适当的降低，应与管网的供水保证率相一致。（2）管径计算

2台12sh-9A承担361.95 L/s 1台12sh-9A承担180.98 L/s

消防时：2台12sh-9A，1台12sh-9 共承担481.95 L/s 1台12sh-9A承担160.65 L/s 所以12sh-9A最大出水量为180.98 L/s

若一台12sh-9A损坏，备用泵12sh-9承担180.98 L/s 消防时：12sh-9承担160.65 L/s 所以12sh-9最大出水量为180.98 L/s 10sh-9最大出水量即为单独工作时为150 L/s 选取设计流速，利用公式D=4Q

,吸水管：

校核事故用水时，基于安全程度，供水保证率取70%，设计流速取 2.5m/s 计算管径D==

4Q4 70% 361.95

==0.359 m V3.14 2.5

设计管径D=300mm. 因此DN300 符合要求。（3）管材及配件规格

管道采用焊接钢管(用钢带或钢板弯曲变形为圆形，再焊接成的，表面有接缝的

钢管) DN300，DN400

压水管: