水泵站课设指导书2014.doc

水泵与水泵站课程设计指导书
一、 概述：
1、课程设计的意义和任务
课程设计是继专业课《水泵与水泵站》理论教学过程后的一个实践环节，是一个极为重要的环节。
课程设计的作用是一次理论联系实践，锻炼学生综合运用所学知识、解决工程实际问题的能力。
泵站设计是大多数给水排水工程设计中不可或缺的一个重要部分。
2、设计要求
学生在教师的指导下独立地、全面地完成设计任务书中规定的任务，并要求努力提高设计质量。
具体要求如下：
1、设计过程中必须独立完成设计，计算和绘图工作，认真提出设计依据。
2、设计的每一阶段完成后，必须经指导教师审批后才能进行下一阶段的设计。
3、各阶段设计必须严格按计划进行，定期完成。
4、设计成果经指导教师审查、考查后，按设计图纸进行答辩。课设成绩由图纸质量、计算书质量与答辩成绩综合评定。

二、 设计内容
1、设计的准备工作
设计准备阶段的主要任务是熟悉设计任务书。明确任务，消化已有设计资料。借阅浏览基本设计资料及重要规范。
2、方案设计
进行方案设计时，应从泵房选型，泵选型，取水方式，供水途径等考虑。
掌握上述情况后才可进行以下工作：
1 根据城市供水要求，及总用水量，确定泵房供水设计方案。
2 编写方案设计说明书。
方案设计完毕，经指导教师审批后，可进行下一步设计工作。
3、初步设计
初步设计将方案设计确定的系统和设施，用图纸和说明书完整地表达出来。
1图纸内容
A泵站选址：比例1：1000 在总平面上绘制泵站所在位置。
B泵房设备层平面图：取水口布置及取水方式。吸水、压水管路在泵房内的布置及管网的具体平面位置，标高和走向。图上应表注管径、地面标高和坡度（排水管）、泵轴标高及基础、以及管道布置等。
C泵房工作间平面布置图：表达各房间分隔及各控制设备的平面位置，图中应表明各种管道、附件、卫生间用水设备和给排水立管的平面位置，以及管径和排水管坡度等。 （选做）
D泵房剖面图：表达管道、设备的空间位置和相互关系。图中应表注管径、立管编号（与平面布置图一致）、管道和附件的标高，排水管道还应表注管道的坡度。 主要目的是将平面图表达不清或难以表达的部分表达完整。条件许可，可绘制泵房多个剖面。
设备、材料表：主要表示各种设备、附件、管道配件和管材的型号、规格、材质、尺寸和数量。供概预算和材料统计使用。
2初步设计说明书
主要内容包括：
计算书：吸压水管路系统的水力计算，设备选型计算。
设计说明：主要说明设计参数和技术性能。各种设备、附件数量、作用

三、 说明书、计算书内容
说明书内容
（一）目录
（二）工程概况
主要内容包括该地水源，水文地质条件，泵房选址，作用，功能。泵房设计使用年限。
（三）泵房选型
比较各类泵房形式优缺点，根据已知条件选则泵房形式，述其选择原因。
（四）水泵选型
根据计算的流量扬程选择可用水泵型号，做方案比较。
计算书内容
1 引水渠断面设计或倒虹管计算
2 进、出水池水位
3 扬程计算
4 机组选型
5 管路布置，确定水泵的安装高程
6 进行进出水管布置，并计算各阻力系数
7确定泵房位置的结构形式
8 泵房内部布置及尺寸拟定
（1）单间长度计算
水泵基础长度
机组净距
主机房长度
（2）泵房高度
8.2辅助设备选择和布置（适当考虑，不做详细计算）
（1）配电
（2）检修
（3）交通
（4）充水
（5）起重
（6）排水：主泵房内应设排水沟
（7）通风：通风量计算
9 设计进出水建筑物，布置支、镇墩及管路（选做）
9.1引渠设计
9.2进水池设计
9.3前池设计
9.4出水池设计
9.5挡土墙尺寸验算
（一）引渠挡土墙验算
（二）进水池挡土墙校核
（三）出水池挡土墙尺寸校核
9.6进出水管路布置及镇墩，支墩设计
（1） 管路布置详图见泵轴线剖面及泵站平面布置图
（2）镇墩尺寸拟定查《给水排水工程设计手册 第10册》
10机组基础设计及校核
机组基础尺寸确定
长度
宽度
厚度 水泵部分
电动机部分

四、图纸部分内容
（一）图例及总说明
（二）取水泵房总平面图 （1：1000）
（三）取水泵房设备层平面详图 （1：100）
（四）取水泵房工作层平面详图（1：100）
（五）取水泵房剖面详图（比例自定）

涂黄色部分为选作，仅供参考

五、设计实例选录
1 引水渠断面设计
设引水渠宽为b,矩形断面，i=0.0005，n=0.025，m=0，按最佳水力断面设计 b=2h
Q设=2.5m3/s时 属于渠道中正常流速范围

图1 图2 图3
渠底高程为：26-1.354=24.646m>23m
保持b不变，取b=2.7m，计算通过流量，23m水位时的

试算得h=0.51m 渠底高程为23-0.51=22.49 m
校核最高水位为27m时Q=是否能通过
=2.7×4.51=12.177
R=

满足过水要求
2 进、出水池水位
2.1出水池水位确定
设计水位为 60m,断面形式同引渠，矩形断面 n=0.025，i=0.0005，当为设计水位时，设计流量 2.5采用水力最佳断面，b=2.7m，h=1.354m，灌区渠首的渠底高程为：60-1.354=58.646m 当Q=3 由试算得，h=1.51m Q=0.6由试算得，h=0.51m所以出水池水位为：最高运行水位为 58.646+1.51=60.156m，最低运行水位为 58.646+0.51=59.156m
渠顶高程为 60.156+0.51=60.666m 2.2进水池水位确定
引渠坡降i=0.0005，为明渠均匀流，引渠粗糙系数n=0.025，设渠长为100m，局部阻力系数干渠出口 =0.1，拦污栅=0.3，前池进口=0.4
当Q=0.6m时 v=

Q=2.5m

当Q=3m时， =

进水池水位为
最高水位为 27-0.0525=26.948m
设计水位为 26-0.0529=25.947m
最低水位为 23-0.0580=22.942m
3 扬程计算
3.1根据进、出水池水位确定最大、最小、设计扬程
最大扬程 60.156-22.942=37.209m
设计扬程 60-25.947=34.053m
最小扬程 59.156-26.948=32.208m
3.2管路水头损失取净扬程的10%
泵站的扬程为
Hmin=（1+0.1）×32.208=35.429
H设=（1+0.1）×34.053=370458
Hmax= (1+0.1)×37.209=40.930
4 机组选型
选泵—初选两方案
方案一：6台500s59B，扬程41m，对应单台流量1800可满足用水要求（NPSH）为4.5m。
方案二：5台500s—59A,扬程41m时，对应单台流量2160，可满足用水要求(NPSH)为4.5m。
结合比较两个方案，初定方案一，即采用6台500s59B，转速n=970r/min，单台配套315kw，6000v，Y400-46-6型电机，水泵进口500mm ，出口350mm，初步考虑Q=0.6，采用两台变速调节，同时增加泵站的给水灵活性。
5 管路布置，确定水泵的安装高程
水泵进口500mm，进水管大一个规格，取为600mm ，
水泵出口350mm，出水管大一个规格，取为550mm ，
验算Q=3，进水管 v=
出水管v=
均符合要求
5.1选择进水管管件，查（《给水排水设计手册》（中国建筑工业出版社，1986.7出版），得各局部阻力系数
喇叭口 D=1.5

水泵入口
拦污栅
5.2初设吸水管入口至水泵进口长度为12m
当 Q= 0.6,,

m
当Q=，
m

5.3计算管路阻力系数

吸

水

管
直
管
d(mm)
l(m)
n

600
12
0.012

附

件
名称（规格）
数量
ξ

d=900喇叭口
1
0.1
0.064
900弯头d=600
1
1.0
0.64
d=600/500偏心渐缩管
1
0.2
0.128
水泵入口
1
1.0
0.64
拦污栅
1
0.3
0.192
合 计
s吸=s 吸沿程+s吸局部=1.927

出

水

管
直
管
d(mm)
l(m)
n

550
57
0.012

附

件
名称（规格）
数量
ξ

d=550带闸阀
1
0.06
0.054
d=350/550渐阔管
1
0.42
0.379
45弯头
2
0.5
0.902
d=550淹没式出口
1
1.0
0.902
伸缩器
3
0.21
0.57
合 计
s出= s 出沿程+s出局部=6.15
合 计
s总=6.15+1.927=8.077
表一
5.4据海拔高程及水温对H进行修正：海拔高程，最低水位时为22.942m，查《水泵及泵站》（西安理工大学栾鸿儒主编，中国水利电力出版社，1993.6版） 表4—3得 由表4—1气温40.5度，

当Q=3时，水泵的安装高程为：22.942+10.3-0.75-4.5-0.759=27.233m
当Q=0.6 时，水泵的安装高程为：26.948+10.3-4.5-10+10-0.75-0.28=31.72m
两者取小值，故水泵的安装高程为27.233m
计算水泵的工况点，进行工况校核
6 进行进出水管布置，并计算各阻力系数
出水管路布置见泵中的轴线剖面图，列表计算管路阻力系数，见表一
，计算管路的水头损失 。,S一定，假设不同的流量，求出相应的h，采用数解法求解泵的工况点，设(查《给水排水工程设计手册 4 给水排水设备》（ 李金根主编，中国建筑工业出版社 ，1996年版) 得两点（1400，46）、（2020，32）

解方程得 A=58.90 B=85.45 所以 ,
联立方程得水泵的工况点（1846，36.42）
在高效区范围内，设计流量时开5台泵即可满足要求。
当时，开6台泵，其工况点由数解法来确定：
，泵的工况点（1725，39.27）同样在高效区范内
当时， 得泵的工况点（1914，34.74）
同样在高效区范围内，但由于时，开1台泵不满足要求，开2台泵效太低，故开2台泵，然后进行工况调节。采用变速调节（数解法）
，代入，得H=38.02m
代入B点的相似抛物线方程得：
联立 （1）， (2)
得 Q=1226.7, H=49m ,由相似比定律
即将水泵的转速调节到860r/min 即可满足要求
7确定泵房位置的结构形式
7.1在泵站中轴线上选2个点，比较确定泵房位置
点1：输水干渠岸边，自此处取水，可不修引渠，减少开挖量，取水条件好，但是在同等条件下，管道长度加大，投资大，且管路损失大，以后的运行量也多。
点2：30m高程附近布置泵房，在此处布置，引渠和管路长度相当，且符合地形条件，同等条件下布置，靠近出水池，缩短了管路长度，减少了管路损失，降低了运行量，但处于变坡上，通风采光条件可能不好。
综合考虑布置原则，选择点2布置泵房及枢纽
7.2泵房内部结构形式拟定
选择单级双吸离心泵卧式机组，水源水位变幅4m，站址附近地质条件较好，地下水位埋深5m，且无断层和破碎带，选择分基型泵房建设
8 泵房内部布置及尺寸拟定
8.1主机组采用一列式布置，即主机组位于同一列直线上，见泵房平面图
（1）单间长度计算
水泵基础长度b=0.58+1.167+1.0+0.6=3.347m，机组长度为 b=3.51m. 两者取大值 b=3.51m
机组净距 ，得机组中心距，所以主机房长度为
所以实选主机房长度为35m，单间长度为5m ，共7间
（2）泵房高度
其中

代入得，H=6.47m, 取H=7.5m 如图所示
图5
（3 ）泵房跨度
所以泵房跨度为：
b=2.5+0.35+1.64+0.55+0.54+3=8.73m， 取9m ，
考虑选用DL型，载重50吨的吊车，宽度为7.5m，吊车配套电动葫芦，380V,50HZ,3相电，带动电动机型号ZDY12-4,功率2KW,转速为r=1380r/min泵房跨度如图所示：图6
8.2辅助设备选择和布置
（1）配电：室外设6000v-380v变电站，接入配电室，配电室中安装6个配电柜，供6台泵使用，另立2个配电柜，接附近照明电路，满足泵站其它生活用电要求。
配电间的高程为：28.233m，按一间布置结构
配电柜接出的电缆接到各台泵上，电缆挂在交通道下。
（2）检修：检修间按一间布置，靠近山墙一侧设3m宽大门，检修间的高程为：28.233m。
（3）交通：主交通道设在出水一侧，宽为1.6m；副交通道设在进水一侧，宽为1.8m；交通间的高程为：28.233m
（4）充水：采用水环式真空泵，考虑抽气量与真空度
[其中K=1.5, T=5min, V由下图中闸阀前所有空气体积确定
]
选两台SZ-2型真空泵，互为备用，其配套动力10KW，转速为1450r/min，（查《给水排水设计手册 第11册 常用设备》）
（5）起重：采用单梁式吊车，可控制泵房任意布置，以5吨考虑，选用DL型跨度为9m ，配套380v，50HZ的三相电型的电动葫芦，型电动机。
（6）排水：主泵房内设排水沟，并设地面排水单坡坡降i=1/100，在排水沟尽头设沟接外部集水井，其中沟宽20cm，深为20cm，将水汇集与井内，通过排水泵排入进水池。
（7）通风：通风量计算
考虑太阳辐射
泵房内降温所需空气量：
单个房间一面窗户所需
窗户选型：
下排窗采用竖轴板式进风窗，开启90度，阻力系数
上排窗采用竖轴板式进风窗，开启90度，阻力系数
进风窗
排风窗
（其中

由右图的：

图7

满足通风要求。
9 设计进出水建筑物，布置支、镇墩及管路
9.1引渠设计见1
9.2进水池设计
（1）进水池宽B由泵房进水管路确定B,C=0.9m，S=3, 以
,
含5个宽为0.5m的隔墩，可做绿化。
（2）进水池长确定： 二者取大值得：L=4.86m
隔墩长为4.86m，且前端作成流线形，以改善泵的进水条件。如图所示图8
（3）悬空高度：，满足要求。
（4）淹没深度：
（5）后墙距： T=0.9
（6）进水池池深H

9.3前池设计
前池将引渠和进水池前后衔接起来，
其扩散角为=30o为正向进水前池
（1）池长L及边壁形式确定，如图示
L=
（2）前池池底纵向坡度i前池前16.8m段高程同引渠渠底高程，后8.4m作成i=0.2的坡段连接进水池
（3）翼墙形式
前池翼墙形式断面同引水渠挡土墙断面
9.4出水池设计
综合考虑灌溉要求，该出水池宜设成侧向出水池
（1） 池深确定：
管口下缘至池底距离 P=0.2m
出水池底板高程 底=min-(Cmin+D0+P)=59.15-(0.163+0.55+0.21)=58.237m
出水池池顶高程 顶=max+Δh=60.15+0.5=60.65m
（2）池宽B确定

图10
管口上缘的最小淹没深度

=
B>4D0=2.2m 取B=2.634m
（3）池长确定
L=L2+L1+L1’=0.5+2.5+28.1=31.11m
（4）出水池与干渠衔接
收缩角取30o
过度段长度
紧靠过渡段的一段干渠，由于水流紊乱，易冲刷， 图表 10
应进行护砌，长度 Ln=（4~5）×h=5×1.5=7.5m
出水池长度，如图11

9.5挡土墙尺寸验算
（一）引渠挡土墙验算
（二）进水池挡土墙校核
（三）出水池挡土墙尺寸校核
9.6进出水管路布置及镇墩，支墩设计
（1） 管路布置详图见泵轴线剖面及泵站平面布置图
（2）镇墩尺寸拟定查《给水排水工程设计手册 第10册》，其平面立面如下
图15
图16

（3）镇墩设在管道的转弯处共两个 使平立面结合一起，支墩设置在每隔10m一道，并抹润滑油使摩擦力小一些，管路应明铺
10机组基础设计及校核
10．1机组基础尺寸确定
长度 L=a+b+c+0.6=0.58+1.167+1.0+0.6=3.347
宽度B=0.71+0.5=1.21
厚度 水泵部分 H’=L螺- (0.05—0.08)+（0.2—0.3）=0.5-0.08+0.3=0.72m
电动机部分 H=H‘+0.8-0.4=1.12m