泵房设计计划书.doc

目录
一、设计说明书 - 2 -
1.1工程概述 - 2 -
1.2、设计概要 - 2 -
二、设计计算 - 3 -
2.1 设计流量的拟定和设计扬程估算： - 3 -
2.2、初选泵和电机 - 5 -
2.2.1管道特性曲线的绘制 - 5 -
2.2.2 水泵选择 - 5 -
2.2.3 水泵参数 - 6 -
2.3、吸水管路的设计 - 7 -
2.3.1流量Q - 7 -
2.4、压水管路的设计 - 8 -
2.5、水泵间布置 - 9 -
2.5.1.基础尺寸拟定 - 9 -
2.5.2.基础布置 - 9 -
2.6.水泵房安装高度 - 11 -
2.7.吸水管与压水管的水损计算中心 - 11 -
2.8辅助设备设计 - 13 -
2.8.1.引水设备 - 13 -
2.8.2.起重设备的选择 - 14 -
三、泵站噪声及其消除 - 15 -
四、 参考文献 - 16 -

一、设计说明书
1.1工程概述
(一) 工程概括
中山市因发展需要，原有的第一水厂已不能满足居民的用水规定，因此，规划设计日产水能力为12万m3的第二水厂，给水管线设计已经完毕，现需设计该水厂取水泵房。
(二) 设计资料
中山市新建第二水厂工程近期设计水量为60000m3/d，规定远期发展到90000m3/d，采用固定取水泵房用两条自流管从江中取水。水源洪水位标高为30.00m（1%频率），常水位标高为23.00，枯水位标高为,12.00m（97%频率）。净水构筑物前配水井的水面标高为38.00m，自流取水管全长100m，泵站到净化场的输水干管全长700米，试进行该取水泵站的工艺设计。
中山市位于我国华南地区，是广东省辖地级市，位于珠江三角洲中南部， 北连广州毗邻港澳，自然资源丰富，交通便利，是我国沿海开放城市之一，自改革开放以来，全市工农业生产，城市建设得到了迅猛发展。该地区规划水源为北江。自然条件；1 地理位置 东经113度 北纬22度 城市地形较平坦，其吴淞标高为32米，气象资料，历年最高气温39度，最低气温-1度，常年平均温度22，主导风向为东南风，降雨量年均为1730毫米，冬季冰冻期为五天深度为0.1米土壤承载力2.4kg/cm2，浅层地下水离地面1.6米，地面水水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。
1.2、设计概要
取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上自身的埋深、结构形式以及工程造价等。其从水源中吸进所需解决的水量,经泵站输送到水解决工艺流程进行净化解决。本次课程设计仅以取水泵房为例进行设计，设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的运用情况。取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则拟定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。在泵房投产后，在运营管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采用近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应当考虑到远期扩建的也许性，所以用远期的容量及扬程计算。对于机组的配置，我们可以暂时只布置4台14sh-13A型水泵（一台备用，3台工作），远期需要扩建时，再增长一台同型号的水泵。

二、设计计算
2.1 设计流量的拟定和设计扬程估算：
2.1.1 设计流量Q
为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们规定一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：

式中 Qr——一级泵站中水泵所供应的流量(m3／h)；
Qd——供水对象最高日用水量(m3／d)；
α——为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取α=1.05-1.1
T——为一级泵站在一昼夜内工作小时数。
考虑到输水干管漏损和净化厂自身用水，取水自用系数α=1.05,则
近期设计流量为 Q=1.05× =2625m3/h=0.729m3/s
远期设计流量为 Q=1.05×=3937.5m3/h=1.094m3/s
2.1.2设计扬程HST
①静扬程HST的计算
通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管道检修，另一条自流管道通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的所有水头损失0.225m，则吸水间中水面标高最高为30.00-0.225=29.775m；最低水面标，12.00-0.225=11.775m,所以泵所需静扬程HST 为：
洪水位时，HST=38-29.775=8.225m
枯水位时，HST=38-11.775=26.225m
②输水干管中的水头损失∑h
设采用两条DN900的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即Q=0.75×3937.5=2953.125m3/h=0.8205m3/h。

根据以上水利计算表得管内流速 v=1.29m/s,i=2.04‰,所以
输水管路水头损失；=1.1×0.00204×700=1.575m
自流管：对自流管取管径DN=900mm，v=1.29m/s，1000i=2.04‰，在最不利情况下，即一条自流管检修。另一条自流管通过75%的设计流量时，从取水泵站到泵房吸水间的所有水头损失为：∑h=1.1×0.00204×700=1.575m，则
则吸水间中最高水面标高Hmax=30.00-0.225=29.775m
吸水间中常水面标高Hmin=23.000-0.225=22.775m
吸水间中最低水面标高H=12.00-0.225=11.775m
③泵所需净扬程Hst为：
洪水位时，HST=38-29.775=8.225m
常水位时，HST=38-22.775=15.225m
枯水位时，HST=38-11.775=26.225m
设泵站内管路中的水头损失hp：粗步估计为2m
则泵站设计扬程：
枯水位时，H=26.225+1.575+2+2=31.8m
常水位时，H=15.225+1.575+2+2=20.8m
洪水位时，H=8.225+1.575+2+2=13.8m
2.2、初选泵和电机
2.2.1管道特性曲线的绘制
管道特性曲线的方程为：
H=HST+=HST+SQ2
式中 HST ——最高时水泵的净扬程，m;
———水头损失总数，m;
S——沿程摩阻与局部阻力之和的系数；
Q——最高时水泵流量，m3/s
HST=26.225m ,把Q=984.375m3/h,H=31.8m,代入上式得:S=74.564，
所以管路特性曲线即为:H= HST+74.564Q2=26.225+74.564Q2
可由此方程绘制出管路特性曲线,见图

Q(m3/h)
0
600
1000
1700
2023
∑h(m)
0.0000
2.0712
5.7534
16.6273
23.0136
H(m)
26.2250
28.2962
31.9784
42.8523
49.2386

2.2.2 水泵选择
选泵的重要依据：流量、扬程以及其变化规律
①大小兼顾，调配灵活
②型号整齐，互为备用
③合理地用尽各水泵的高效段
④要近远期相结合。“小泵大基础 ”
⑤大中型泵站需作选泵方案比较。

根据上图选择水泵如下：
在近期选用四台14sh-13A型泵，三用一备，在远期则再增长一台同型号泵，即在远期将是四用一备。再选用JR-126-4型号的电机进行配套使用。根据以上的泵与电机的性能数据可知选用此泵可以满足该泵房的取水规定。

2.2.3 水泵参数
14sh-13A型泵：流量范围为864-1332m3/h,扬程为31.5-42m,转速为1470，最大吸上真空高度为3.5m,泵重为1000公斤，价格大约为2761元每台。
JR-126-4型电机：功率为225千瓦，转速1470，重1660公斤，价格大约在6500元每台。

14sh-13A水泵的性能及外形尺寸：

14sh-13A型泵的外形尺寸形式图：

2.3、吸水管路的设计
2.3.1流量Q
Q1==987.375m3/h = 0.274m3/s
2.3.2吸水管路的规定
① 不漏气 管材及接逢
② 不积气 管路安装
③ 不吸气 吸水管进口位置
④ 设计流速： 管径小于250㎜时，V取1.0～1.2 m/s， 管径等于或大于250㎜时，V取1.2～1.6 m/s
2.3.3 吸水管路直径
采用DN500钢管，则V=1.35m/s,1000i=4.71
2.3.4 吸水管路的
设计
吸水管与洗水间采用平接，所以不需要用喇叭管，只采用了异径管和闸阀。

2.4、压水管路的设计
2.4.1 .流量Q
Q1==984.375m3/h = 0.274m3/s
2.4.2.压水管路规定
①规定坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适本地点可高法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设立止回阀。
②压水管的设计流速：管径小于250㎜时，为1.5～2.0 m/s,管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5 m/s
③压水管的选取
采用DN400钢管，则V=2.12m/s，1000i=15.62.4.3.压水管路配件
① 止回阀 采用HH44－10微阻缓闭式止回阀，其规格为
500S35-20sh-13:DN400，L=1180㎜，ζ=0.39
② 电动闸阀 采用Z945T－10电动暗杆楔式闸阀，其规格为：
500S35-20sh-13:DN400, L=600㎜,W=1018 kg , ζ=0.06
③同心渐扩管 压水管路上的渐扩管规格如下：500S35-20sh-13：DN400, L=600㎜, ζ=0.11.
④
设在联络管上的渐扩管规格： DN400 900,L=800㎜, ζ=0.34
⑤三通管： DN400-900-900,L=1200, ζ=0.78

2.5、水泵间布置
2.5.1.基础尺寸拟定
机组基础的作用是支撑和固定机组，便其运营不致发生剧烈震动，更不允许产生基础沉陷。因此对基础的规定如下：
a) 坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械振动荷载。
b) 要浇在较坚实的地基上，不宜浇在松软的地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。
结合以上要点及所选泵的类型，本次设计选用混凝土块式基础。由于所选泵均不带底座，所以基础尺寸的拟定如下：
基础长：L=水泵地脚螺钉间距（长度方向）+（400～500）
基础宽：B=水泵地脚螺钉间距（宽方向）+（400～500）
基础高：H=（2.5～4.0）×（Wp+Wm）/(L*β*r)
因此，500S35-12sh-13型泵：
L=B+B1+L2+L3+（400～500）=630+1020+760+580+450=3226㎜,取3300m
B=A+400=710+450=1160， 取1200㎜
H=3.0×（1000+1660）×9.8÷（3.3×1.2×23520）=1.12m
连同泵房底板在内电机基础高H取3.82米.
2.5.2.基础布置
基础布置情况见取水泵站详图。
泵机组布置原则：在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小以节约成本。
<1>机组的排列方式
采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，合用于双吸式泵，不仅管路布置简朴，且水力条件好。同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备。

<2>机组与管道布置
本取水泵房采用圆形钢筋混凝土结构，此类泵房平面面积相对较小，可以减少工程造价。为了尽也许地充足运用泵房内的面积将四台机组交错并列成两排，两台为正常转向，两台为反向转向，在订货时应予以说明。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。对于房内机组的配置，我们可以采用近期购买安装4台14sh-13A型水泵，3台工作，一台备用。远期需扩建时，再添加一台14sh-13A型水泵，4台工作，一台备用。
<3>水泵间平面尺寸的拟定
水泵机组采用四台交错并列布置成两排,泵房采用长方形钢筋混凝土结构。
泵房内水泵的排布位置和尺寸的具体数据图：

泵房平面布置图

横向排列各个部分尺寸应满足下列规定：
① D1:进水侧泵与墙壁的净距 D1≥1000，取D1=2200㎜
②B1:出水侧泵基础与墙壁的净距 B1≥3000,取B1=3000㎜
③A1:泵凸出部分到墙壁的净距 A1=最大设备宽度
+0.5m=1250+500=1750㎜取2200㎜
④C1:电机凸出部分与配电设备的净距 C1=电机轴长+0.5m。但是,低压配电设备应C1≥1.5m; 高压配电设备应C1≥2m,C1取2023㎜应当是满足的。
⑤E1:泵基础之间的净E1值与C1规定相同,即E1=C1=2023㎜
⑥B:管与管之间的净距 B≥0.7m
⑦F:管外壁与机组突出部分的距离 对于功率大于50KW的电机，F规定大于1000㎜，取F=2023㎜
⑧A2:泵及电机突出部分长度 A2=200～250㎜
⑨D1:压水管路管径 D1=500㎜
⑩L:机组基础长度 L=3300㎜
所以L= 1000*2+3560+9000*4+2660*2+2150+950*2=19430 ㎜，B=9472+1000*2=11472mm。
2.6.水泵房安装高度

已知吸水间最低动水位标高为11.775，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为10.285m（吸水管上缘的淹没深度为11.775-10.285-0.25=1.24）。取吸水管下缘距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高10.285-0.25-0.7=9.335.洪水位标高为30.00m,考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为30.00+1.0=31.00m。故泵房筒体高度为：31.00-9.335=21.665m。
泵房顶标高=操作平台标高+泵房地上部分高度
=32.00+6.8=38.8m
总的高度=泵房顶标高－泵房内底标高
=38.8－9.306=29.494m

2.7.吸水管与压水管的水损计算中心
取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图

7.1.吸水管路中水头损失∑h s:
∑h s=∑h fs+∑h ls
1、吸水管路沿程水头损失:
∑h fs=l1×is=0.00244×3.993=0.0092m
2、局部水头损失:

∑h ls=(ζ1+ζ2) + ζ3
式中 ζ1———吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.075
ζ2 ———DN500×8钢管闸阀局部阻力系数，按启动度=0.125考虑，ζ2=0.45；
ζ3 ———偏心渐缩管DN500×500 ,ζ3=0.80
则 ∑h ls=（0.75+0.40）×1.35×1.35/(2×9.8) +0.2×2.12×2.12/(2×9.8) =0.153m
所以吸水管路总水头损失为:∑h s=∑h fs+∑h ls=0.153+0.0092=0.162m
2.7.2.压水管路水头损失∑h d:
∑h d=∑h fd+∑h ld
1、压水管路沿程水头损失:
∑h fd=il=0.0142×3.2+0.0135×16.75=0.257m
2、局部水头损失:
∑h ld=（ζ1+ζ2+ζ3+ζ4+ζ5+ζ6+ζ7）·
式中 ζ1———止回阀局部阻力系数:0.41；
ζ2———手动闸阀局部阻力系数:0.06；
ζ3———压水管上的电动闸阀局部阻力系数:0.06；
ζ4———同心渐扩管局部阻力系数:0.21；
ζ5———连接三通的同心渐扩管局部阻力系数:0.31；
ζ6———出水管上的电动机闸阀局部阻力系数:0.06;
ζ7———三通局部阻力系数:1.02；
v2———压水管的流速:2.12m/s。
∑h ld=（0.41+0.06×3+0.21+0.31+1.02）×2.12×2.12/(2×9.8) =0.486m
所以压水管路总水头损失为∑h d=∑h fd+∑h ld=0.486+0.257=0.743m
则泵站内水头损失:∑h=∑s+∑d=0.743+0.162=0.905m<2m，比实际两米的水头损失小故符合假设的实际水头损失。

2.8辅助设备设计
2.8.1.引水设备
选用真空泵作为引水设备，其特点是水泵引水快，运营可靠，易于实现自动化控制，真空泵的排气量计算：
Qv=
式中 Qv———真空泵排气量，单位为m3/min;
Wp———泵站内最大一台水泵泵壳内的空气容积，相称于泵吸入口到出水闸阀
的距离乘以吸入口面积，单位为m3;
k———漏气系数，取k=1.05;
Ws——— 吸水井最低水位算起到吸水管中空气容积，单位为m3;
Ha——— 大气压的水柱高度，取10.33m;
Hss——— 离心泵安装高度，单位为m;
T——— 水泵充水时间，取5 min。
500S35-20sh-13型水泵的各部分参数：
Wp=×0.72×10=3.85㎡
Ws=×0.52×(0.6+1.18+0.267)=0.40㎡
则 Qv= =1.27 m3/min
最大真空值：
Hsmax=Hss×73.6=3.206×73.6=235.96㎜Hg
因此选择2台SZ—2型水环真空泵（一台备用），其性能如下：
抽气量1.36 m3/min,极限真空度-88.5Kpa,耗水量10 L/min，重量W=140kg,配套电机:Y112M-4，功率4Kw，转速n=1450 r/min.
6—9 SZ-2型真空泵外形尺寸（带底座）：（单位：mm）
L
L1
L2
L3
L4
B1
1001
809
590
527
190
495
B2
B3
B4
H1
H2
H3
445
393
343
472
282
82
基础尺寸：
基础长度=809+（150～200）=809+200=1009，取1000㎜
基础宽度=445+155=600㎜
基础高=82+（150～200）=82+200=282㎜，取300㎜
2.8.2.起重设备的选择
1.选型 由前面设计可知，最大设备的重量为JR-137-6型电动机，其重量为2310㎏，泵房宽8970㎜,据此选用LDT3.2S–型电动双梁式起重机，最大起重量为3200㎏，配电葫芦型号为AS416–162/1，配UE小车，起升速度8m/min工字钢630㎜。
其安装尺寸:
W=2500㎜, E=476㎜, H=687㎜, L1=1131㎜, L2=1790㎜, b1=1125㎜

2.泵房高度拟定
泵房高度: H1=a+c+d+e+h
式中 a———双轨吊车高度，0.687m；
c———行车轨道底至起重机钩中心的距离，1.125m；
d———起重绳的垂直长度（电动机1.2x，x为起重机部件长度，1.86m）；
e———电机高度，1.2m；
h———起吊物与平台距离，取0.5m。
则泵房地上部分高度H1=0.687+1.125+1.86×2+1.2+0.5=5.744m,为了安全起见取11m
所以泵房总高度=31+11=42.00m
3.排水设备
由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。
取水泵房的排水量一般按20～40 m3/h考虑，排水泵的静扬程按17.5m计，水头损失大约5m，故总扬程在17.5+5=22.5m左右，可选用IS65–50–160A型离心泵（Q=15～28m3/h, H=27～22m, N=3kW, n=2900 r/min）两台，一台工作一台备用，配套电机为Y100L–2。
4.通风设备
由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空–––––空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台T35–11型轴流风机（叶轮直径700㎜，转速960 r/min，叶片角度15°，风量10127m3/h，风压90Pa，配套电机YSF–8026, N=0.37 kW）。
5.计量设备
由于在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。
三、泵站噪声及其消除
3.1噪声的定义
噪声从物理学上来讲，噪声就是各种不同频率和声强的声音无规律的杂乱组合。从生理学上讲，凡是使人烦躁、讨厌的、不需要的声音都是噪音。它是一种令人烦恼、讨厌、产生干扰、刺激，使人心神不安，妨碍和分散注意力或对人体产生危害的声音。
3.2泵站中的噪声源
泵站中的噪声源有：电机噪声、泵和液力噪声（由流出叶轮时的不稳定流动产生）、风机噪声、阀件噪声和变压器噪声。其中以电机转子高速转动时，引起与定子间的空气振动而发出的高频声响为最大。
3.3 噪声的危害
1.可以导致职业性听力丧失
2.噪声引起多种疾病
3.噪声影响正常生活
4.噪声减少劳动效率
3.4 泵站内噪声的防治
防治噪声最主线的方法是从声源上治理，即将发声体改导致为不发声体，但是，许多情况下，由于技术上或经济上的因素，直接从声源上治理噪声往往是很困难的。这里就需要采用吸声、消声、隔声等噪音控制技术。吸声是用吸声材料装饰在泵间的内表面上或在高噪声房间悬挂空间吸声体，将室内的噪声吸掉一部分，以减少噪声；消声可采用消声器，它是消除空气动力性噪声的重要措施，把消声器安装在气体通道上，噪声被减少，而气体可以通过；隔声是把发声的物体或者需要安静的场合封闭在一定空间内，使其与周边环境隔绝；隔振是在机组下装置隔振器，使振动不至传递到其他结构体而产生辐射噪声。
四、 参考文献
【1】.《泵与泵站》(第五版),中国建筑工业出版社。
【2】.《二级泵站设计例题》，徐礼园老师
【3】.《给水排水设计手册从书第十一版》
【4】.《给水排水工程快速设计手册1－给水工程》
【5】.《给水排水工程快速设计手册5—水力计算表》