泵与泵站课程设计.doc

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 目录1. 用水量计算.32. 泵站设计控制值出水量及扬程的确定.33. 动力设备的配置.84. 水泵机组的基础计算.85. 泵站机组的布置.116. 吸水管和压水管的设计.127. 水泵安装高度的计算.158. 泵站平面、高程布置及尺寸的决定.179. 泵站内主要附属设备的选择.1810. 泵房建筑高度和平面尺寸.2011. 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。1.用水量资料用水部门平均日用水量(t/d)用水时间(h)时变化系数( kh)日变化系数 (kd)最高日最高时用水量(l/s)工厂甲19002400241.71.3工厂乙44004000241.61.2居住区甲20001500181.51.3居住区乙45005500181.41.22.扬程计算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。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.用水量计算用水部门平均日用水量(t/d)用水时间(h)时变化系数( kh)日变化系数 (kd)最高日最高时用水量(l/s)工厂甲 2400241.71.3 61.39工厂乙4400241.61.2 97.78居住区甲 2000181.51.3 60.18居住区乙 5500181.41.2 142.59Qh=Qkhkd1000/(h*3600)Q工厂甲=24001.71.3/(243.6)=61.39 l/sQ工厂乙=44001.61.2/(243.6)=97.79 l/sQ居住区甲=20001.51.3/(183.6)=60.18 l/sQ居住区乙=55001.41.2/(183.6)=142.59 l/sQmax=Q工厂甲+Q工厂乙+Q居住区甲+Q居住区乙=361.95l/s2. 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/sHp=(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22.5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+602=481.95L/sHp=(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=63m3. 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 mQ=Qmax=361.95 l/s ， H=(Z0-Zp+H+h管网+h输水+h站内)1.05=49.35 mQ=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型方案编号用水变化范围（L/s）运行泵及其台数泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）第一方案选用两台12sh-9 一台10sh-9300-500两台12sh-955-5049-5086-100260-300一台12sh-9和一台10sh-949-4748-4792-100150-260一台12sh-9A55-4546-4581-1003333第二方案选用一台14sh-9B 一台12sh-9A一台10sh-9240-360一台14sh-9B60-5049-5079-100150-240一台12sh-9B46-4343-4288-9533H=800 mm 因此基础高度取 1193 mm12sh-9A型基础高度校核H=(2.5-4.0) (Wp+Wj)/(H LB)=3.5(773+1080)/(24002.3541.12)=1.125mH=1125 mm H=800 mm 因此基础高度取1125 mm10sh-9型基础高度校核H=(2.5-4.0) (Wp+Wj)/(HLB)=3.5(428+625)/(24001.8560.95)=0.578mH=578 mm 2000mm。2）出水侧泵基础与墙壁的净距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3 m。（L-L1）+0.5=2.29 m 42 m , 最小HSS值从最低吸水位算起比泵站所在地地面高，泵站地面取大致和地平面齐，以此可决定水泵的安装高度，4.14m。12sh-9同12sh-9A1、泵轴标高吸水井最低水位+Hss4.15+38=42.15 m 2、基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)42.15-0.52=41.63 m3、泵房地面标高基础顶面标高-0.2041.63-0.2=41.43 m4、水泵进口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.265=41.885 m5、水泵出口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.304=41.846 m10sh-91、 泵轴标高吸水井最低水位+Hss4.15+38=42.15 m2、 基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)=42.15-0.44=41.71 m3、 泵房地面标高基础顶面标高-0.2041.51 m4、 水泵进口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.2=41.95 m5、 水泵出口中心标高=泵轴标高-=42.15-0.26=41.89 m8.泵站平面、高程布置及尺寸的决定（1）吸水井的设计吸水管进口淹没水深h0.5-1.0m，否则应设水平隔板，水平隔板长为2D或3D（D为喇叭口大头直径），取h=1.5m。吸水井最低水位=38 m；喇叭口淹没深度 取h=1200 mm水泵吸水管进口喇叭口大头直径D=1.4d=560 mm水泵吸水管进口喇叭口长度L(3.5-7.0)(D-d)=3.5(560-400)=560mm喇叭口距吸水井井壁距离L1=(0.75-1.0)D=1.0560=560 mm喇叭口之间距离L2=(1.5-2.0)D=1.8560=1008 mm喇叭口距吸水井井底距离h10.8D=0.8560=448mm所以，吸水井长度L=5602+10083+5604=6384mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为20000mm；吸水井宽度B=5602+560=1680mm （调整为3米）吸水井高度H=5500mm (包括超高300).经计算吸水井有效容积为231m3,大于泵站内最大一台泵5min的抽水量，故满足要求。（2）泵房尺寸泵房总长度L= +3+L安装+( L控制+ L配电）=2.02+32.29+2.29+2.3042+2.354+2.215+3.0=23.357m（其中L控制+ L配电 取3000mm ）最后调整24 m.泵房总宽度B= =1.50+1.20+3.00=5.7m考虑到吸、压水管在泵房内的长度，闸阀(0.42m)，止回阀(0.62m)，三通(0.508m)，大小头(0.356+0.203=0.559m)等附件，宽度调整为11米.9.泵站内主要附属设备的选择（1）引水设备当吸水井水位低于泵轴线时，水泵需要采用真空泵引水。真空泵应按起动最大的一台水泵计算，真空泵的抽气量在不同的真空度下是不同的，真空泵在抽气时，实际所抽取空气的压力是变化的，为了简化起见可以取水泵安装高度作为计算真空度（这是偏于安全的）。泵壳可按圆柱体计算抽气量 =1.10=0.4773m3/min真空度 = 4.14m=4.14760/10.33=305mm汞柱根据和选取SZ-2型水环式真空泵2台，一备一用，布置在泵房靠墙边处。（2） 计量设备流量计：在压水管上设超声波流量计，选取SP-1型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。在压水管上设压力表，型号为Y60Z，测量范围为0.01.0MPa。在吸水管上设真空表，型号为Z60Z，测量范围为0760mmHg。（3） 起重设备12sh-9型水泵的重量773Kg ，JS-117-4型电机的重量是1150 Kg根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机型号为LH型电动葫芦双梁式起重机 ，该类型泵适用于水泵房。 起重量5t,跨度16.5m，起升高度9m。 表2-5 LH型电动葫芦双梁桥式起重机HH1H2H336963000110012004142040168976976图2-5 LH型电动葫芦双梁桥式起重机（4） 排水设备对地面式泵站用地面自流排水，设潜水排污泵2台，一用一备，设积水坑一个，容积为1.01.21.5 m ，选取50QW15-7-0.75型潜水排污泵，其参数为：；10.泵房建筑高度和平面尺寸取吊物底部至最高一台机组顶距f=0.5m,则g+f=1.106+0.5=1.606m泵房高度为：H1=（a+b+c+d+e+f+g）-H2=4.944 ma为吊车梁高度 , 取0.414mb滑车高度 ,0.231mc为葫芦钢丝绕紧状态长度，0.5md起重绳的垂直长度 ,电机总宽为0.79m，则取d=1.20.79=1me最大一台设备高度 1.193mH2泵房地下部分的高度，因为泵房为地面式，所以H2=0。所以，泵房总高度为4.944m，为了以后的发展需要，取H=7m11.泵房建筑高度和平面尺寸水泵机组采用单排横向排列形式布置泵房右端设一进出设备的大门，控制室、配电室、值班室设在泵房左侧地上一层。水泵间距：L=2290mm，取2300mm水泵与配电设备间距：L=2290mm,取2300mm水泵距大门间距：L=3000mm 水泵距吸水管侧墙的距离：L=3356mm泵房长:L24000mm泵房宽：L=11000mm泵房净高：L7000mm吸水井长：L=20000mm吸水井宽：L=3000mm吸水井高：L5500mm12.设计二级泵站平面图及剖面图参考文献1.中国市政工程东北设计研究院. 给水排水设计手册（第二版）（1-11册）M. 北京：中国建筑工业出版社，2000.2.给水排水制图标准GB/T 50106-2001；3.姜乃昌. 泵与泵站（第五版）M. 北京：中国建筑工业出版社，2007.4泵站设计规范 GB/T 50265-97；5.严煦世. 给水排水工程快速设计手册（1）M. 北京：中国建筑工业出版社，1995.6.于尔捷. 给水排水工程快速设计手册（2）M. 北京：中国建筑工业出版社，1996.7.李金根. 给水排水工程快速设计手册（4）M. 北京：中国建筑工业出版社，2000.8.李 田. 给水排水工程快速设计手册（5）M. 北京：中国建筑工业出版社，1994.9.张勤、李俊奇. 水工程施工 M.北京：中国建筑工业出版社，2005.20