第五章_排水泵站的设计.ppt

,第五章 排水泵站的设计,主要内容,1.,排水泵站的功能和设置地点,2.,常用排水泵,3.,污水泵站的设计,4.,雨水泵站的设计,5.,排水泵站水力计算,第一节排水泵站的功能和设置地点,5.1,排水泵站的功能和设置地点,污水泵站,雨水泵站,合流泵站,中途泵站,终点泵站,将上游来水提升至下游管道内,总干管的终端，把废水排入水体，或把废水送入污水厂,排水泵站,的分类,5.1,排水泵站的功能和设置地点,排水泵站,的功能,把离地面较深的污水或雨水提升到离地面较浅的位置上。,排水泵站,的设置地点,(2),排入水体前的主干管上,(,终点泵站,),。管道中的水面高度低于河流水位时设置。雨水管道的出水口虽然在河流常水位之上，但为了排除高峰时的雨水，在出水口处也常需要建造终点雨水泵站。,(3),在污水处理厂构筑物之前,(,终点泵站,),。因为管道埋设在地下，而处理构筑物大多是建造在地面之上。为了满足污水自流流过各构筑物，并排入水体，必须在管道系统的终点设置泵站。,(4),在污水处理厂内，污泥的处理和利用过程中，设置污泥泵站。,(1),排水管道中途埋深达到“极限深度”处（中途泵站）。,(5),局部区域需要提升污水或雨水处,(,局部泵站,),。高楼的地下室、地下铁道等处。,5.1,排水泵站的功能和设置地点,设置,排水泵站,时原则,选择,排水泵站,位置时，需要从技术经济上进行周密研究后才能确定。,选择排水泵站的位置时，应考虑当地卫生要求、地质条件、电力供应以及设置应急出水渠的可能性。,排水泵站应与居住房屋和公共建筑保持适当距离，以防止臭味和机器噪音对居住环境的影响。在泵站周围应尽可能设置宽度不小于,10,米的绿化隔离带。,中途泵站的设置受整个管渠系统的规划和街道干管与主干管高程上衔接等因素的影响。,在有污水厂的管道系统上设置终点泵站时，一般应设在污水厂内，以便于管理。,第二节 常用排水泵,常用的排水泵,离心泵,混流泵,轴流泵,螺旋泵,潜污泵,5.2.1,几种常用排水泵,1,离心泵,离心泵分卧式（轮轴平放）和立式（轮轴竖放）两种形式,卧式离心泵,离心泵动画,5.2.1,几种常用排水泵,1,离心泵,离心泵分卧式（轮轴平放）和立式（轮轴竖放）两种形式,立式离心泵,1,离心泵,离心泵分卧式（轮轴平放）和立式（轮轴竖放）两种形式,立式泵缺点：,轴向推力很大，各零件易遭磨损，对安装技术要求较高，检修不如卧式泵方便。,立式泵优点：,（,1,）占地面积较小，能节省造价；,（,2,）水泵和电动机可以分别安放在适宜的地方。,应用：城市排水系统中常采用立式泵。,5.2.1,几种常用排水泵,2,轴流泵,轴流泵的主流方向与泵轴平行。,轴流泵的特点是流量大，扬程低，吸水高度很低，仅有,1,2m,。,轴流泵常用于输送雨水，广泛应用于城市雨水防洪泵站，大型污水泵站，农业排灌泵站以及大型工矿企业的冷却水泵站中。,5.2.1,几种常用排水泵,2,轴流泵,轴流泵动画,5.2.1,几种常用排水泵,3,混流泵,混流泵构造基本上于离心泵相同，只是叶轮的设计不同，泵内主流方向介于辐射和轴向之间。,5.2.1,几种常用排水泵,4,螺旋泵,缺点：,（,1,）占地较大；,（,2,）扬程低（一般为,36,米）。,应用：,灌溉、排涝、提升污水和污泥。尤其用于污水处理厂的污泥提升方面。,螺旋泵示意图,5.2.1,几种常用排水泵,4,螺旋泵,应用：,灌溉、排涝、提升污水和污泥。尤其用于污水处理厂的污泥提升方面。,螺旋泵示意图,特点：,（,1,）没有阻塞问题；,（,2,）结构简单，可自行制造；,（,3,）无须辅助设备；,（,4,）无须正规泵站；,（,5,）基建投资省；,（,6,）低速运行，机械磨损小，维修方便；,（,7,）电能消耗少，运行费用低。,5.2.1,几种常用排水泵,4,螺旋泵,5.2.1,几种常用排水泵,5,空气提升泵,利用回流活性污泥与“泵”内的混有气泡的活性污泥之间的比重差,2,-,1,造成的浮力。,常用于提升回流活性污泥。,结构简单，管理方便，当压缩空气有现成来源时，可以采用。,5.2.1,几种常用排水泵,6,螺杆泵,螺杆泵应用范围很广，可输送所有流动介质甚至非流动物料。螺杆泵因其可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点，在排水工程中，广泛地被使用在输送湿污泥和絮凝剂药液方面。,螺杆泵动画,5.2.1,几种常用排水泵,7,潜水泵,随着防腐措施和防水绝缘性能的不断改善，电动泵组可以制成能放在水中的泵组，称潜水泵。,无需正规的泵站，占地面积小；管路简单，配套设备少。,5.2.1,几种常用排水泵,7,潜水泵,5.2.1,几种常用排水泵,5.2.2,排水泵的工作特性,1,离心泵,q,v,-N,qv,N,H,q,v,-H,q,v,-,流量小、扬程高,qv-,线可知，最高效率点两侧下降较缓，易在高效区运行,qv,-N,线可知，,qv,=0,时，轴功率最小。,5.2.2,排水泵的工作特性,1,离心泵,流量较小，扬程较高，用于提升污水。,水泵的轴功率曲线表明，,q,V,0,时，轴功率最小，所以应闭闸启动，以减少电动机的起动电流。,5.2.2,排水泵的工作特性,2,轴流泵,q,v,-N,qv,N,H,q,v,-H,q,v,-,流量大、扬程小,(,雨水,),q,v,-N,线可知，轴功率随流量的减小而增大，,q,v,=0,时，轴功率最大。（轴流泵应开闸启动，使,q,v,最大，以减少电机启动电流）,5.2.2,排水泵的工作特性,3,螺旋泵,螺旋泵的特点是扬程低、转速低、流量范围大，适用于农业排水、城市排涝。,当进水水位达到泵轴心管边缘螺旋叶片时，提升水量达到最大值，这时的水位是最佳进水位。当水位进一步上升时，提升流量不变，但功率增加。,当提升水量减少到,30,时，效率仅下降,10,左右。因此，在螺旋泵提升能力范围内，当进水量变化较大时，仍可以保持高效率运行。,5.2.3,排水泵引水设备,在排水泵站中，当水泵高程在进水池启动水位以下时，则水泵及其吸水管内时刻充满着水，水泵可直接启动，这种泵站称自灌式泵站。反之，则必须人工引水入泵，水泵才能启动。,常用的引水设备：,真空泵系统；,水射器（泵）,5.2.3,排水泵引水设备,真空引水系统,启动迅速，效率高，尤其适用于大、中型水泵和吸水管较长的水泵系统；但操作较繁，自控复杂。,5.2.3,排水泵引水设备,水射器,(,泵,),适用于小型泵站，具有结构简单、占地少、安装容易、工作可靠等特点。,第三节 污水排水泵站设计,（,1,）泵组的选择,（,2,）进水池容积的确定,（,3,）泵站的建筑设想与管道的布置,（,4,）起重设备的选择和布置,（,5,）电器设备和自动化设备的选择,（,6,）施工方法的确定,（,7,）泵站的建筑与结构设计,污水泵站设计中要解决的问题,5.3.1,污水泵的选择,流量,(,最大时、平均时和最小时,),扬程（净扬程、总水头损失和自由水头）,水泵的选择按照特性曲线进行，保证不同流量下的高效运行。,每个泵站的水泵宜选用同一型号，最多不能超过两种型号，可采用变频调速装置或叶片可调式水泵。并且应按表,5-1,的规定配备备用泵。,根据最大时、平均时、最小时流量及相应的全扬程，按照水泵的特性曲线选择水泵，要求选用的水泵在以上各种情况下能高效运转。,污水泵的选择,5.3.2,进水池,有效容积：进水池最高水位和最低水位之间的容积。有效高度一般为,1.5,2.0,米。,有效容积确定：进水池的有效容积不小于最大一台泵的,5,分钟出水量。,进水池底部应设集水坑，深度一般不小于,0.5m,，池底向坑口倾斜，坡度不宜小于,10,。,进水池中应设水位指示器。,污水泵站进水池内应设置格栅以阻挡粗大的物质，保护水泵。,进水池容积还与水泵的操作方式有关，人工操作每小时不宜多于,4,次，自动操作每小时不宜多于,6,次。,1.52.0m,集水坑,0.5m,进水池的有效容积不小于最大一台泵的,5,分钟出水量,格栅,格栅设置在进水池污水入口处，栅面和水面成,60,70,度，过栅流速,0.6,1.0m/s,。泵前栅条间隙和栅条断面形状和尺寸参照设计规范确定。,5.3.2,进水池,格栅,位置,进水池污水入口处,作用,阻挡粗大物质，保护水泵,清渣方式,人工、机械，目前一般采用机械格栅,栅面与水面成,60 70,角，过栅流速,0.6 1.0m/s,，,栅间空隙,10 20mm(,随水泵类型和大小而定,),参数,粗 格 栅,细 格 栅,格栅动画,5.3.3,吸水管及出水管,泵前的管道称为吸水管，泵后的管道为出水管,每台水泵都应有单独吸水管，力求短而直。,吸水管内流速,0.71.5m/s,。,吸水管的水平部分应顺水流方向微抬高，坡度,0.005,。（以便于吸水管中空气的排出）,出水管的数量取决于泵站的大小和有无应急出口。,有应急出口：,1,条出水管,无应急出口或泵站很大：,2,条出水管。,出水管管内流速,0.82.5m/s,，在任何情况下应不小于,0.7m/s,出水管应有倾向进水池的坡度，便于检修放空存水。,离心式污水泵出水管上靠近泵的出口处应设逆止阀和闸阀。,5.3.4,泵组间,泵组间,水泵机组的平面布置一般按单排布置；泵组多时，可采用两排或交叉排列布置,影响泵组间布置的因素,水泵型号 外形尺寸 水泵台数 泵站建筑形式,布置要求,泵组之间、泵组与墙壁之间有一定的距离，满足维修和安装需要,5.3.5,变电室与配电盘,排水泵的电动机电压一般根据电动机功率的大小来确定。,W100kW,用,380V,三相交流电；,100kWW200kW,用,6300V,三相交流电。,5.3.6,污水泵站的建筑要求,污水泵站建筑要求,泵组间的高度应便于设置的吊装,泵站的地上部分一般采用自然通风，在地下间应设置机械通风设备,无吊车起重设备的泵组间,室内净高不小于,3.0m,有吊车起重设备的泵组间,吊起物件与地面物件间有不小于,0.5m,的净空,有高压配电设备的泵组间,高度应根据电器设备要求确定,事故排出口,设置事故排出口的情况,设置位置,泵站前第一个检查井处,污水泵站不可能具有两个独立电源，也没有备用内燃机时,事故排出口的设置，应取得当地环保部门卫生机关的同意,5.3.7,事故排出口,污水泵站建筑形式,按泵站与集水井的组合方式区分,合建式,分建式,常用，进水间与泵组间下层在同一高程上，水泵轴线低于进水室中水位,少用，可用于土质差、施工困难、进水间深度大的场合，缺点是水泵启动需用引水设备,5.3.8,污水泵站的建筑型式,便于安排设备,需开挖法施工,污水泵站建筑形式,按泵站平面形状,矩形,圆形,组合,对土质要求低，可采用沉井法施工,地下部分圆形，地上部分矩形，适用于小型泵站,5.3.8,污水泵站的建筑型式,进水间和泵组间合建的形式,1,泵站平面呈矩形，便于安排设备，需用开挖法施工。,特点：,（,1,）将进水间和泵组间的隔墙完全分隔，互不通气；,（,2,）泵组间（出水间）分上下两层，上层（地面上）为工作室；,（,3,）进水间和泵组间（出水间）的下层在同一高程上，水泵轴线低于进水室中水位（自吸进水）。,5.3.8,污水泵站的建筑型式,进水间和泵组间合建的形式,2,特点：,（,1,）将进水间和泵组间用隔墙完全分隔，互不通气；,（,2,）泵组间（出水间）分上下两层，上层（地面上）为工作室；,（,3,）进水间和泵组间（出水间）的下层在同一高程上，水泵轴线低于进水室中水位（自吸进水）。,泵站平面呈圆形，常用沉井法施工，对土质要求低。,5.3.8,污水泵站的建筑型式,进水间和泵组间合建的形式,3,地下部分呈圆形，地上部分呈矩形，适用于小型泵站。,特点：,（,1,）将进水间和泵组间用隔墙完全分隔，互不通气；,（,2,）泵组间（出水间）分上下两层，上层（地面上）为工作室；,（,3,）进水间和泵组间（出水间）的下层在同一高程上，水泵轴线低于进水室中水位（自吸进水）。,5.3.8,污水泵站的建筑型式,进水间和泵组间分建的形式,可用于土质很差，施工困难，进水间深度又大的场合，其缺点是水泵起动需用引水设备，水泵轴线高程的确定需要计算。,雨水的地面径流量很大，雨水泵站的基建费用,很高，使用率往往很低，因此，在雨水管道的设计,中，应避免建造雨水泵站。只有当地势平坦、管路,较长或出水河道水位很高时，才考虑设置雨水泵站。,第四节 雨水排水泵站设计,雨,水,泵,的,选,择,入流管渠流量的,120%,设计流量,轴流泵和混流泵,雨水泵选择,出水量大扬程小,雨水泵特点,另需装设小流量离心式污水泵,或小型的轴流泵，以节约电能,合流泵站,满足最大设计流量的要求，,同时考虑雨水径流量的变化,选型要求,一般不宜少于,23,台，最好选,用同一型号，可不设备用泵,台数及型号,5.4.1,雨水泵的选择,进水池的设计,有效容积：,设计要求：不小于最大一台泵的,30s,出水量,调节池,：雨水管渠的断面一般很大，敷设坡度较小，故将管渠本身作为备用调节池来利用,进水方式：,进水池的设计应使进水均等地流向每台水泵，必要时可以设置导流壁或椎，以防涡流的形成,5.4.2,进水池的设计,按水泵轮轴,安装的位置,竖式,卧式,斜式,5.4.3,雨水泵站的形式,干室,湿室,按泵组间,是否浸水,中层：,水泵间,特点：检修方便，卫生条,件好，因电动机间干燥，,运行条件好，造价较高,特点：结构简单，造价较低，吸水,口处易发生漩涡，设备的拆装、检,修和维护较为不便，室内的电器,设备容易受潮，卫生条件较差,下层：吸,水室，连,进水池,上层：电,动机间,下层：连进水池,（水泵浸于水中）,上层：,电机间,5.4.3,雨水泵站的形式,5.5,排水泵站水力计算,局部损失的计算不要求掌握。,污水泵站水力计算举例,某工业城镇,居住区生活污水的平均流量为,8.5L/s,K,Z,=2.1.,镇上有甲、乙两个工厂，工厂甲三班制工作，设计流量为,26L/s,，工厂乙一班制工作，生活污水和工业废水在,8h,内均匀排出，设计流量为,6L/s,。现要求对污水管网的终点泵站进行设计。已知污水处理厂第一个水池（沉砂池）的水面高程为,45.50m,，终点泵站处的地面高程为,41.50m,，泵站入流管管径为,350mm,，水面高程,36.45m,，管底高程,36.24m,。试确定水泵的扬程和流量。,污水泵站水力计算举例,泵站进水池,泵,沉砂池,41.50,36.45,45.50,最高水位,？,最低水位,36.24,污水泵站水力计算举例,泵站的设计流量：应考虑,Q,max,和,Q,min,Q,max,居住区生活污水最大流量工厂甲设计流量工厂乙设计流量,8.5,2.1+26+6=49.85L/s50,L/s,Q,min,居住区生活污水最小流量工厂甲设计流量,居住区生活污水最小时流量可以按照平均日流量的,1,估算，则,居住区生活污水最小流量,8.5,86400,1,3600 2L/s,Qmin,2,26,28L/s,泵站的设计流量应能适应,28,50L/s,间的任何流量,水泵的扬程设计,泵站进水池,泵,沉砂池,41.50,36.45,45.50,最高水位,？,最小扬程沉砂池水面标高泵站进水间的最高水位,泵站进水间的最高水位泵站入流管水面标高格栅水损,格栅水损,8,15cm,泵站进水间的最高水位,36.45-0.10=36.35(,格栅水损取,10cm),最小扬程,45.50-36.35=9.15m,36.24,水泵的扬程设计,泵站进水池,泵,沉砂池,41.50,36.45,45.50,最低水位,泵站进水池最低水位在最高水位下,1.50m,处,扬程的上限最小扬程,1.50m=9.15+1.50=10.65m,36.24,进水池池容和面积设计,可见净扬程在,9.15-10.65m,之间。实际选泵的扬程时，,还要加上管线水头损失（约,2.0m,）和自由水头,1.0m,。,这样就可以根据确定的流量和扬程对水泵选型。,选用,4PW,型水泵,3,台，转速,n=960r/min,，,2,用一备。,查水泵特性曲线有，其高效工作段的流量为,22,33L/s,，,总扬程为,12.0-10.5m,。,进水池池容和面积设计,进水池池容可根据一台泵,5min,的扬水量确定。,有效水深取,1.50m,，,进水池面积进水池池容,/1.50=10/1.5=6.7m2,。,水泵的最大流量为,33L/s,，,则进水池池容,33,60,5/1000=10m3,。,