泵站课程设计某水厂二泵站初步设计.docx

目录1课程设计任务书12给水泵站设计32.1 设计题目32.2 设计资料32.3设计任务42.5设计计算说明书62.5.1 确定泵的设计流量及扬程62.5.2初步选泵和电动机72.5.3设计机组的基础102.5.4决定泵站的形式122.5.5决定水泵吸、压水管的直径并计算其流速122.5.6水泵机组和吸压水管路的布置132.5.7计算泵站范围内吸、压水管路的水头损失142.5.8校核选泵方案泵站工作的精确计算152.5.9计算水泵最大安装高度，确定水泵泵轴标高和机器间地面标高152.5.10决定起重设备的型号，确定泵房的建筑高度162.5.11选择真空泵、排水泵等附属设备172.5.12进行泵站的平面布置，定出泵站的平面尺寸182.5.13汇总泵站的设备及管件表193排水泵站设计203.1设计题目203.2 设计资料203.3 设计任务203.4设计步骤203.5设计计算说明书223.5.1确定设计流量及扬程223.5.2初步选泵和电动机，包括水泵型号、工作和备用泵台数223.5.3确定集水池容积243.5.4决定泵站的形式243.5.5机组与管道布置243.5.6泵站总扬程核算243.5.7泵站内部标高的确定253.4.8泵站中辅助设备设计253.4.9进行泵站的平面布置，定出泵站的平面尺寸273.4.10整理说明书，汇总泵站的设备及管件表27附录28参考文献282给水泵站设计2.1 设计题目某水厂二泵站初步设计2.2 设计资料（1）已知某城市经设计计算的最高日设计用水量为33975m3。各小时用水量如下表：小时用水量百分数小时用水量百分数小时用水量百分数小时用水量百分数小时用水量百分数小时用水量百分数12.8554.1794.35134.06174.49214.6721.9664.41104.80144.08184.16224.4232.7674.80114.62154.33194.33234.2043.0385.02125.47164.51204.36244.15（2）在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池（水塔）的共同工作状况时，经方案比较后已决定二泵站采用两级供水，即04点，每小时供水量为2.5%；424点，每小时供水量为4.5%。（3） 该城市在最高日最高用水时情况：二泵站供水量：425L/s（即4.5%）；输配水管网中的水头损失：18.5 m；管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头：28m；二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：16.5m。（4）该城市在消防时（发生在最高日最高用水时）情况：二泵站供水量：480L/s；输配水管网中的水头损失：28.3 m；管网中要求的最低自由水头：10m；二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：16m。（5） 该城市在最大转输时情况；二泵站供水量：236L/s；输配水管网中的水头损失：8m；二泵站吸水池最低水位到对置水塔最高水位的高差：50m。（6）该城市不允许间断供水，备用泵至少应有一台。（7）二泵站（清水池附近）的地质情况是：地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩。（8）清水池有关尺寸如下图所示（单位：米）。（9）该水泵站海拔为200米，夏季最高水温为30。 2.3设计任务根据上述资料，进行该二泵站的初步设计，编写设计计算说明书，绘制二泵站的平、剖面图一张（1#图）。2.4 设计步骤（1）确定设计流量及扬程。（计算二泵站在最高日最高用水时的供水流量和扬程。泵站内吸压水管路水头损失可暂估为2米，安全水头取12米。）（2）初步选泵和电动机，包括水泵型号、工作和备用泵台数。（以满足设计工况点要求的流量和扬程为主，同时考虑满足一级供水时二泵站的流量和扬程,并核算最大转输时及消防时二泵站需要提供的流量及扬程是否满足，从至少两个比较方案中选出一个方案，根据所选水泵的轴功率及转数选用电动机，各电动机的电压最好一致。）（3）设计机组的基础。（可从水泵及电动机产品样本中，查出机组的安装尺寸或机组底板的尺寸和总重量，据此进行基础的平面尺寸和深度的设计。）（4）决定泵站的形式。（根据清水池的埋深、地质情况、供水要求的可靠程度，水泵的充水方法和水泵允许吸水高度等因素选择。）（5）决定水泵吸、压水管的直径并计算其流速。（6）水泵机组和吸压水管路的布置。（包括布置图示和平面尺寸以及管路上的附件与配件的长度；计算出机器间需要的最小宽度和长度。）（7）计算泵站范围内吸、压水管路的水头损失。（包括从吸水管头部开始至站外水表井的所有沿程和局部损失，计算一台最大泵路线，水表的损失可估算为0.2米。）（8）校核选泵方案泵站工作的精确计算。（只计算最高日最大时用水量情况，应编制出二级供水时管路系统特性曲线的方程式（），并在座标纸上将水泵的QH曲线和管路系统特性曲线同时绘上，求出极限工况点，以校核初选的水泵是否合适，如不合适，则可切削叶轮或另行选泵。）（9）计算水泵最大安装高度，确定水泵泵轴标高和机器间地面标高。（10）决定起重设备的型号，确定泵房的建筑高度。（11）选择真空泵、排水泵等附属设备。（12）进行泵站的平面布置，定出泵站的平面尺寸。（泵站总平面布置包括机器间、值班室、修理间、配电室及变压器间等单元。布置时还应考虑配电、起重等设备，真空泵、排水泵、水表井的位置，以及楼梯、通道等；泵房平、立面及门窗布置尺寸，应符合建筑模数。）（13）整理说明书，汇总泵站的设备及管件表。（14）绘制泵站平剖面图，并列出主要设备表及材料表（1#图纸一张）。2.5设计计算说明书2.5.1 确定泵的设计流量及扬程计算管道比阻SQ2= h管网h管网：输配水管网中的水头损失Q:管网中流量S：管道比阻水泵扬程H=HST+Hsev+h管网+hs+h安全HST：二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差Hsev：控制点所要求的最小自由水压h管网：输配水管网中的水头损失hs：泵站内吸压水管路的水头损失h安全：安全水头根据二泵站第二级供水量Q2=425L/s，计算出管道比阻抗S=1.0210-4；（1）二泵站第一级供水时：供水量Q1=235.94L/s（2.5%），计算出一级供水时输配水管网中的水头损失h管网1=5.70m；HST=16.50m，Hsev=28.00m，h管网1=5.70m，hs=2.00m， h安全=2.00mH1=16.50+28.00+5.70+2.00+2.00=54.20m（2）二泵站第二级供水时：供水量Q2=425.00L/s；HST=16.50m，Hsev=28.00m，h管网2=18.50m，hs=2.00m，h安全=2.00mH2=16.50+28.00+18.50+2.00+2.00=67.00m（3）消防校核时：二泵站供水量Q消=480.00L/s，h管网消=28.30m；HST=17.20m，Hsev=10.00m，h管网消=28.30m，hs=2.00m， h安全=2.00m（注：清水池消防最低水位相对标高为-5.00m，即静扬程HST=17.20m）H消=17.20+10.00+28.30+2.00+2.00=59.50m(4)最大转输校核：二泵站供水量Q1=235.94L/s，转输水量Q转=50.97L/s，h管网转=8.00m；HST=50.00m，h管网转输=8.00m，hs=2.00m， h安全=2.00mH转输=50.00+8.00+2.00+2.00=62.00m综上：二泵站工况如下供水量Q/（L/s）总扬程H/m二泵站第一级供水235.9454.20m二泵站第二级供水425.0067.00m消防480.0059.50m最大转输235.9462.00m2.5.2初步选泵和电动机(1）选泵方案比较选泵基本参数比较表选泵方案流量(m3/h)运行泵型水泵扬程(m)需要扬程(m)浪费扬程(m)效率轴功率(kW)Hs(m)配电动机水泵重量(kg)总流量各泵流量功率(kW)电压(V)方案1工作泵849.38849.38一台300S90（A）70.0062.008.0072%24514280160008401530.00765.00两台300S90（A）76.0067.009.0074%2302428026000840备用泵一台300S90（A）28016000840方案2工作泵849.38424.69两台250S6568.0062.006.0078%10923160260005201530.00382.50四台250S6571.0067.004.0076%1014316046000520备用泵一台250S6516016000520选泵外形尺寸比较表1泵型号进口法兰尺寸mm出口法兰尺寸mmDN1D01D1n-d1DN2D02D2n-d2300S909（A）30040044012-232002953358-23250S6525035039012-232002953358-23选泵外形尺寸比较表2泵型号外形尺寸mmLL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3n-d300S909（A）1168.564452045010464706004508985102683254-27250S651046.55814103508804005104007964502403004-27150800S单级双吸离心泵安装尺寸（不带底座）150800S单级双吸离心泵安装尺寸（不带底座）选泵所配电机比较表1泵型号电动机电动机尺寸mm（不带底座）EmmL(mm)L2(mm)型号功率（kW）电压（v）L3HhBAn-d2300S90Y-355-43-43156000172035510659006304-285002900949250S65Y-315S-416038011603158654065084-285002210796选泵所配电机比较表2泵型号出口锥口法兰尺寸（mm）DN2D02D2n-d2300S9030040044012-23250S6525035039012-23其余性能及参数的比较：运行费用:方案1：耗电量 =t1p1+t2p2 = 4280+202802 =12320kWh方案2：耗电量 =t1p1+t2p2 = 41602+201604 =14080kWh方案1比方案2更节能；基建费用：方案1选泵的台数少于方案2，有利于减少泵站占地面积，节约基建费用，且从购买水泵机组的总费用考虑，购置三台大泵应优于购置五台小泵；方案1所选泵的汽蚀余量大于方案2,HS1-HS2=1m，方案1能更有效的降低水泵机组的安装高度；运转维护：方案1选泵的台数少于方案2，运行管理以及维修将更加方便，便于自动化控制，可以减少人员配置，降低运行维护成本；发展潜力：在建设时应留有部分发展空间，以便日后随城市的发展，当用水需求增加时可并联上相应水泵机组增大供应流量，此时，方案1的可并联上同型号的大泵，调节范围将大于方案2，拥有更大的发展潜力。综上所述：本设计中选取方案1。(2）确定电动机方案1为卧式水泵，选配卧式电动机，根据选用的离心水泵，查给水排水工程设计手册续册第二册配套电机的选用表。N机1.051.5N泵 =257367kW初步考虑泵房为半地下式，不潮湿、无灰尘、无有害气体，选用IP23防护等级，选用一般防护式电动机。水泵型号轴功率(kW)电动机型号额定电压（v）功率（kW）转速（r/min）电动机重量(Kg)300S90（A）190-247Y355L1-4600028018451800（3）确定备用泵的台数及型号备用泵一台，与运行机组同型号。2.5.3设计机组的基础查给水排水工程设计手册续册第二册可知，该水泵机组不带底座（1）底座长度L1=L3+L2+B =520+450+1046 =2016mm试算取整为2300mm （2）底座于宽度方向上的螺孔间距b=max（A,B3） =630mm（3）基础长度L=底座长度L1+保护层厚度 =2.30+0.40 =2.70m（4）基础宽度B=底座于宽度方向上的螺孔间距b+保护层厚度 =0.63+0.40 =1.03m（5）基础高度H =（2.54.0W泵与电机总重量）/（LB砼） =2.54.0（1800+840）/（2.71.22400） =0.841.36m 其中，砼=2400Kg/m3校核后基座尺寸：基础长度L=2700mm, 基础宽度B=1200mm, 基础高度H=900mm2.5.4决定泵站的形式（1）清水池通常高出地面10cm，上覆土0.6cm,集水坑深1m,粘土层厚2米，下为坚硬的页岩，考虑将泵房设为半地下式，机器间安放于页岩表面，值班室、变配电室安放于粘土地坪上； （2）吸水管从吸水井（池内式）集水坑敷管出水，与水泵台数相适，设置3根； （3）为保证吸压水管路的顺直，水泵机组布置采用横向排列；（4） 墙壁用砖砌于地基梁上，外墙用一砖墙, 并装有桥式吊车,墙内设壁柱；（5） 管道穿过墙壁处采用柔性穿墙套管以减少噪声的传播；（6）启泵采用真空泵引水，采用SZ-1J系列的真空泵；水泵允许吸上真空高度的计算：Hs=Hs-10.33-ha-hva-0.24 =4-(10.33-10.10)-(0.43-0.24) =3.58m （其中：海拔200m时，ha=10.10m；温度30摄氏度时，hva=0.43m）(7)查手册得泵轴到泵底座距离H1=510mm，水泵机组基础顶面高出室内地坪10cm，清水池的最低水面标高为-5.0m。为稳固起见，机器间挖深2.00m放置于页岩上，再铺0.30m厚的混凝土做为机器间的地板，故机器间的室内地坪标高为-2.30m，水泵机组基础底面标高为-3.10m。2.5.5决定水泵吸、压水管的直径并计算其流速管路管材流量Q（L/s）流速(m/s)管径(mm)吸水管钢212.501.08500压水管钢212.501.69400联络管及输水管钢212.501.08500流速v=Q(d2)2（1)考虑吸水管、联络管及输水管总长度较大，选择管径尽量确保流速在经济流速内，查手册3，对于吸水管250mmd1200mm时，流速1.2m/sv1.6 m/s，可以确定吸水管采用D=500mm；（2）保证吸水管不漏气管材采用钢管，焊接接口；（3）保证吸水管不积气，沿水流方向连续上升的坡度i0.005以免形成气囊，使吸水管线最高点在水泵吸入口顶端，且吸入口断面小于吸水管断面，其上变径管采用偏心异径管，保持其上边水平；（4) 保证吸水管不吸气，吸水管进口在最低水位下淹没深度大于0.51.0m，以免吸水井池水面产生漩涡，吸水时带人大量空气；（5）保证压水管坚固不漏水，用钢管，焊接接口；（6）一台泵工作时最大流量Q=236L/s，查手册3，对于压水管250mmd1200mm时，流速2.0m/sv2.5 m/s，可以确定吸水管采用D=400mm。（7）水泵进、出水管道上的阀门、缓闭阀和止回阀直径，一般与管道直径流速相同。2.5.6水泵机组和吸压水管路的布置（1）吸水管路的布置:吸水口处的布置：吸水管进口高于井底0.5m0.8D=0.4m,吸水管喇叭口边缘距井壁1.2m（0.751.0）D=0.5m,吸水井中装3根吸水管，其喇叭口间距4m（1.52.0）D=1m; 采用真空泵引水，吸水管进口采用喇叭口形式，于其外加设滤网；水泵标高高于最高检修水位以上，故吸水管上不设阀门；水泵吸水管上设依次设可曲饶橡胶接头（伸缩器）、偏心异径管；（2）压水管路的布置水泵出口设工作阀门；压水管管径为DN400，采用电动或液压传动阀门；在布置相邻联结配件时应注意适当设置法兰短管和伸缩（接头）短管，相邻联结配件具体间距尺寸可见下表及论述或详见大图； 出水管安装带有缓冲装置的可分阶段关闭止回阀；压水管上依次设同心异径管、可曲饶橡胶接头（伸缩器）、闸阀、缓闭式止回阀、闸阀。各管道附件的安装尺寸喇叭口90弯头偏心渐缩管渐扩管闸阀闸阀止回阀渐扩管三通管流量计伸缩器伸缩器型号DN750500DN500DN500300DN200400DN400DN500DN400DN400500DN500500DN500DN400DN500个数333364323233安装尺寸见上文吸水管叙述L=720mmL=705mmL=480mmL=540mmL=900mmL=520mmL=1000mmH=500mmL=808mmL=300mmL=400mm流量计与闸阀之间短管长度应为管道直径的3-5倍，闸阀与止回阀之间短管长度应为800-1200mm，阀门与变径管之间短管、三通与变径管之间短管应大于300mm，管道附件与配件离墙体距离应大于300mm；保证进、出水管顺直，对于所选的S系列单机双吸离心泵横向排列。2.5.7计算泵站范围内吸、压水管路的水头损失 （包括从吸水管头部开始至站外水表井的所有沿程和局部损失，计算一台最大泵路线，水表的损失可估算为0.2米。）查设计手册可得出各管道附件与配件的水力损失系数，根据上述各管道流速，计算出泵站范围内吸、压水管路的水头损失。水力损失系数表水管附件喇叭口弯头DN 500mm偏心渐缩管DN 500300同心渐扩管DN200400同心渐扩管DN400500止回阀闸阀DN400水力损失0.190.960.200.300.192.500.07吸水管路长度L=8m，Q=0.236m/s ,查水力计算表知其水力坡度i=0.00349压水管路长度L=5m，Q=0.236m/s ,查水力计算表知其水力坡度i=0.01148各级流量（ L/s）管路流速（ m/s）喇叭口90弯头偏心渐缩管 DN 500300渐扩管DN 200400闸阀 DN400止回阀同心渐扩管DN 400500三通管 DN 500水表沿程损失（m）总损失（m）消防(Q消=240)吸水管v1=1.220.0080.0730.0140.0091.147压水管v2=1.910.0370.0130.4650.0220.2790.2000.027二级（Q2=213L/S）吸水管v1=1.080.0060.0570.0110.0090.949压水管v2=1.690.0290.0100.3640.0180.2180.2000.027一级（Q1=236L/s）吸水管v1=1.200.0070.0710.0140.0091.120压水管v2=1.890.0360.0130.4510.0220.2700.2000.027泵站范围内吸、压水管路附件水头损失表2.5.8校核选泵方案泵站工作的精确计算在最高日最大时用水量情况下，在水泵并联特性曲线图上以公式H=HST+h=HST+SQ2绘出管道特性曲线，求出交点与极限工况点（详见附图3）。经校核后，初选的水泵在各个工况点下均能在高效段内工作，故初选的水泵是合适的。2.5.9计算水泵最大安装高度，确定水泵泵轴标高和机器间地面标高由上文知：Hs=Hs-10.33-ha-hva-0.24 =4-(10.33-10.10)-(0.43-0.24) =3.58m （其中：海拔200m时，ha=10.10m；温度30摄氏度时，hva=0.43m）水泵最大安装高度：Hss=Hs-v12/2g-hs=3.58-1.082/2g-0.009=3.51m （其中v1为最高日最大时吸水管中流速）查手册得泵轴到泵底座距离H1=510mm，水泵机组基础顶面高出室内地坪0.10m，清水池的最低水面标高为-5.00m，机器间室内地坪标高为-2.30m，（挖除2.00m厚的粘土，放置在到页岩上，再铺0.30m厚的混凝土做为机器间的地板），水泵机组基础底面标高为-3.10m，泵轴标高为-1.69m。水泵安装高度H安装=-1.69-5.00=3.31m1/4机器间面积=40.04m2；（6）楼梯:踢面高=200mm，踏步宽=900mm，踏步长=300mm；（7）平台宽=1200mm；（8）屋面板(含防水层)300mm，室内地面（砼300mm厚）坡间排水沟。2.5.13汇总泵站的设备及管件表名称型号外形尺寸数量单位LHDND1D0偏心异径渐缩管5003007155003003个可曲绕橡胶接头FS型（单球法兰）3005003个可曲绕橡胶接头FS型（单球法兰）3004003个异径渐扩管DN 2004005104002003个闸阀Z45NT-10型暗杆楔型式单闸板闸阀48013574005155656个止回阀H44T-10型旋启式缓闭止回阀9004454005155653个闸阀Z45NT-10型暗杆楔型式单闸板闸阀48016705006206702个异径渐扩管DN 4005005205004002个三通管50010005005003个90弯头DN 5005005003个电磁流量计MT900F系列8085002个防水套管直径5005003个防水套管直径4003003个真空泵SZ-1J2台离心水泵300S90A3台电动机Y355-39-41台起重设备MD13-9D型电动葫芦1个3排水泵站设计3.1设计题目某污水提升泵站初步设计3.2 设计资料（1） 已知拟建污水泵站的某市最高日最高时设计用水量为900m3/h。（2） 污水泵站进水管管底高程为191.00m，管径为DN1000mm，充满度为0.75。（3） 污水经泵站抽升至出水井，其距泵站70 m，出水井的水面标高为204.00m。（4） 泵站原地面高程为208.20m。3.3 设计任务根据上述资料，进行该污水提升泵站的初步设计，编写设计计算说明书，绘制污水提升泵站的平、剖面方案布置草图一张。3.4设计步骤（1） 确定设计流量及扬程。（以最高日最高时水量为水泵设计流量，计算设计扬程。泵站内吸、压水管路水头损失可暂估为2 m，安全水头取12 m）。（2） 初步选泵和电动机，包括水泵型号、工作和备用泵台数。（满足设计工况点要求的流量和扬程，且每台水泵流量最好为1/21/3的设计流量，尽量同型号）。（3） 确定集水池容积。（确定水泵采用自灌式或非自灌式启动，且集水池容积不小于泵站中最大一台水泵5min的出水量或在采用自动控制的情况下按分级公式进行计算；有效水深取12m）。（4） 决定泵站的形式。（根据泵站性质、建设规模、选用泵型及台数、进出水管渠深度与方位、出水压力与接纳泵站出水的条件、水泵启动方式、运转情况及流量等因素确定。）（5） 机组与管道布置。（根据所确定的泵型，进行布置；机组间距及通道大小参考给水泵站要求；水泵吸、压水管避免使用钢管，确定管径并计算其流速，其流速最低不得小于0.7m/s）。（6） 泵站总扬程核算。（选择最大一台泵的路线，计算其所有沿程和局部损失，校核初选的水泵是否合适。）（7） 泵站内部标高的确定。（集水池最高水位、清理格栅的工作平台、机器间地面标高、机器间上层平台等，池底坡度取0.010.02）（8） 泵站中辅助设备设计1）格栅：栅条间隙及断面形状、工作台。经格栅水损为0.1m.2）引水装置：（一般为自灌式）3）反冲洗设备：压水管上接DN50100mm支管冲洗集水坑或集水池间设自来水龙头冲洗4）排水设备：干式水泵间室内或非自灌式机器间，设计同给水泵站5）采暖通风：根据换气量和风压选择风机6）起重设备：据泵站大小和设备重量确定（9） 进行泵站的平面布置，定出泵站的平面尺寸。（泵站总平面布置包括机器间、值班室、修理间、配电室及变压器间等单元。布置时还应考虑配电、起重等设备，真空泵、排水泵的位置，以及楼梯、通道等；泵房平、立面及门窗布置尺寸，应符合建筑模数。）（10）整理说明书，汇总泵站的设备及管件表。（11）绘制泵站平剖面图，并列出主要设备表及材料表（1#图纸一张）。3.5设计计算说明书3.5.1确定设计流量及扬程（1）污水泵站的某市最高日最高时设计用水量 Qd=900.00m3/h（即250L/s）；（2） 污水泵站进水管管底高程为191.00m，管径为DN1000mm，充满度为0.75，在确定最高水位时，为避免污水倒灌进水管，以进水管管底标高191.00m作为最高水位；（3）污水泵站集水池有效水深取2.00m，即确定了最低水位为189.00m；（4） 污水经泵站抽升至出水井，其距泵站70 m，出水井的水面标高为204.00m，泵站内吸、压水管路水头损失h可暂估为2 m，安全水头h安全取2 m；（5）泵站扬程H=H出水井-H最低水位+h+h安全 =（204.00-189.00）+2.00+2.00 =19.00m（6）综上：排水泵站流量为900.00m3/h，扬程为19.00m。3.5.2初步选泵和电动机，包括水泵型号、工作和备用泵台数（1）查阅给水排水工程设计手册11册，选择250QW600-20-55型水泵；（2）QW系列潜水泵自带有电机，水泵的工作情况为两用一备。选用潜水泵基本参数表选泵方案流量(m3/h)运行泵型水泵扬程(m)需要扬程(m)浪费扬程(m)效率转速（r/min）功率(kW)水泵重量(kg)总流量各泵流量工作泵900450两台250QW600-20-552119280.5%9805521350备用泵一台250QW600-20-5528011350选用潜水泵安装尺寸表1泵型号QW型潜水排污泵自动耦合安装尺寸mmDND1D2efghH1n1-d1LMmn2-d2n250QW600-20-552503353756507507008007204-4079871015012-17.590选用潜水泵安装尺寸表2泵型号QW型潜水排污泵自动耦合安装尺寸mmpkHIT1T2F2H3minH2JE250QW600-20-5527800212030352041047050068048814001200 QW系列潜水泵外形图