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給水泵站設(shè)計
目 錄
1 設(shè)計任務(wù)書…………………………………………………………………………2 2 泵站的設(shè)計步驟，設(shè)計要求，設(shè)計原則…………………………………………2 3 設(shè)計流量的確定和設(shè)計揚程估算…………………………………………………3
3.1設(shè)計流量Q………………………………………………………………………3
3.2設(shè)計揚程H………………………………………………………………………3
3.3初選泵……………………………………………………………………………3
3.4管路與壓水管路計算……………………………………………………………4
1）吸水管…………………………………………………………………………4
2）壓水管…………………………………………………………………………4 4 吸水管與壓水管路中水頭損失的計算…………………………………………5
1）吸水管路中水頭損失∑hs……………………………………………………5
2) 壓水管路水頭損失Σhd ………………………………………………………5
3) 計算草圖………………………………………………………………………7 5 輔助設(shè)備的選擇和布置……………………………………………………………8
1) 起重設(shè)備……………………………………………………………………8
2） 引水設(shè)備………………………………………………………………………8
3） 排水設(shè)備………………………………………………………………………8
4） 通風(fēng)設(shè)備………………………………………………………………………9
5） 計量設(shè)備………………………………………………………………………9 6 泵站各部分標(biāo)高的確定……………………………………………………………9
1） 水泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計算…………………………………9
2） 泵房建筑高度的確定…………………………………………………………9 7 泵房平面尺寸確定…………………………………………………………………9 附圖一………………………………………………………………………………10 附圖二………………………………………………………………………………11 參考書目……………………………………………………………………………12
1 設(shè)計任務(wù)書
凈水廠混合池水面標(biāo)高為166.50m,泵站到凈水廠的輸水管全長為3000m，室外管道的全部水頭損失為7.5m,泵站的取水頭部到吸水井內(nèi)管道的總水頭損失為0.5m,進(jìn)行泵站工藝設(shè)計
2 泵站的設(shè)計步驟，設(shè)計要求，設(shè)計原則
泵站工藝設(shè)計步驟和揚程分述如下
(1) 確定設(shè)計流量和揚程。
(2) 初步選泵和電動機，包括選擇泵的型號，工作室和備用泵的臺數(shù)。由于初步
選泵是時，泵站尚未設(shè)計好，吸水壓水管路也為進(jìn)行布置，水流通過管路中的水頭損失是未知數(shù)，所以這時泵的揚程不能確切知道，只能假設(shè)泵站內(nèi)管道中的水頭損失為某一個數(shù)值。一般在初步選泵時，可假設(shè)此數(shù)位2m左右。 根據(jù)選泵的軸功率及轉(zhuǎn)數(shù)選用電動機。如果機組有水泵廠配套供應(yīng)，則不必另選。
(3) 設(shè)計機組的基礎(chǔ)。在機組初步選好后，即可查泵及電動機產(chǎn)品的樣本，查到
機子的安裝尺寸和總重量，據(jù)此可進(jìn)行基礎(chǔ)的平面尺寸和深度設(shè)計。
(4) 計算吸水管和壓水管的直徑。
(5) 布置hTtp://m.dameics.com機組和管道。
(6) 精選泵和電動機。根據(jù)地形條件確定泵的安裝高度，計算出吸水管和泵站范
圍內(nèi)壓水管路中的水頭損失，然后求出泵站的揚程。如果發(fā)現(xiàn)初選的泵站不合適，則另行選泵。根據(jù)新選泵的軸功率，在選用電動機。
(7) 選擇泵戰(zhàn)中的附屬設(shè)備。
(8) 確定泵房建筑高度，泵房的建筑高度，取決于泵的安裝高度、泵房內(nèi)有無起
重設(shè)備以及起重設(shè)備的型號。
(9) 確定泵房的平面尺寸，初步規(guī)劃泵站的總平面圖。
(10) 想有關(guān)工種提出設(shè)計任務(wù)。
(11) 審校，會簽。
(12) 出圖。
(13) 編制預(yù)算。
3 設(shè)計流量的確定和設(shè)計揚程估算：
3.1設(shè)計流量Q
考慮到輸水干管滲漏和凈化廠本身用水，去自用水系數(shù)α=1.05，則
設(shè)計流量為 Q = 1.05×111000/24 = 1.35 m?/s
3.2設(shè)計揚程H
1）泵所需要的靜揚程HST
從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為0.5m，則吸水間的最高水位標(biāo)高為132.5-0.5=132m，最低水面標(biāo)高為128.68-0.5=128.18m。所以泵所需靜揚程HST為
洪水位時，HST=166.50-128.18= 38.32m
枯水位時，HST=166.50-132= 34.5m
輸水干管中的水頭損失∑h
設(shè)采用兩條DN1000的鋼管并聯(lián)作為原水輸水干管，當(dāng)一條輸水管檢修，另一條輸水管應(yīng)通過75%的設(shè)計流量（按遠(yuǎn)期考慮），即Q=0.75×1.35=1.01m3/s,查水力計算表得管內(nèi)流速 v=1.30 m/s, i=1.805‰,所以輸水管路水頭損失:?h=1.1×0.0018×800=1.6m(式中1.1包括局部損失而加大的系數(shù)，800為輸水管長)
3）泵站內(nèi)管路中的水頭損失∑h
粗估2m，安全水頭2m，則泵設(shè)計揚程為：
枯水位時：Hmax=H?HST?h管?h泵?h安全水頭
洪水位時：Hmin=34.5+1.6+2+2=40.1m
3.3初選泵
水泵選擇
選泵的主要依據(jù)：流量、揚程以及其變化規(guī)律
①大小兼顧，調(diào)配靈活
②型號整齊，互為備用
③合理地用盡各水泵的高效段
④要近遠(yuǎn)期相結(jié)合。“小泵大基礎(chǔ) ”
⑤大中型泵站需作選泵方案比較。
根據(jù)上述選泵要點以及離心泵性能曲線型譜圖(圖2)和選泵參考書綜合考慮初步擬定以下：
= 38.32+2+1.6+2=43.9m
近期：由于規(guī)范與軟件的選泵型號資料類似，故通過軟件選擇泵的類型，可以看出，當(dāng)選擇3臺500S59A基礎(chǔ)的單級雙吸離心泵時，1臺作為備用，由于是葉輪，考慮到葉輪和泵殼均易磨蝕，管道阻力增加，必須保證有足夠的富足水頭。以下是通過查設(shè)計手冊的結(jié)果，可以看出結(jié)果相差不大，選用Y400-54-6的電動機（電動機的效率為72%-75%，功率為400kw），電壓選用10kv的三相交流電。
遠(yuǎn)期：選相同型號的500S59A基礎(chǔ)的單級雙吸離心泵，總共要增加4臺，另外2臺備用。
3.4機組基礎(chǔ)尺寸的確定
查水泵與電機樣本，可知道此種機組屬于大中型不帶底閥的泵機組,則有 基礎(chǔ)長度L＝水泵機組地腳螺孔長度方向間距+（400～500） ＝1638+600+450＝2688mm
基礎(chǔ)寬度：B＝水泵底角螺孔長度方向間距+（400～500）
＝800+450=1250mm
計算出14SA-10型水泵機組基礎(chǔ)平面尺寸為2688×1250
由于W沒給出，那么取大概值為30T
基礎(chǔ)深度H可按下式計算：
H＝3.0?W L?B??
式中 L——基礎(chǔ)長度，L=2.7m；
B——基礎(chǔ)寬度，B=1.6m；
——基礎(chǔ)所用材料的容重，對于混凝土基礎(chǔ)來說，
23520N/m3
故 H＝3.0?300003.0?W=＝1.13m L?B??2.7?1.25?23520＝
基礎(chǔ)實際深度連同泵房地板在內(nèi)取為2m 。
3.5管路與壓水管路計算
每臺泵有單獨的吸水管與壓水管
1）吸水管
已知Q1=1.35/3=0.45m3/s
吸水管路的要求：
①漏氣 管材及接逢
②積氣 管路安裝
③吸氣 吸水管進(jìn)口位置
④計流速： 管徑小于250㎜時，V取1.0～1.2 m/s
管徑等于或大于250㎜時，V取1.2～1.6 m/s
采用DN600鋼管，則v=1.59 m/s,1000i=4.82
2）壓水管
壓水管路要求：
①要求堅固而不漏水,通常采用鋼管,并盡量焊接口,為便于拆裝與檢修,在適當(dāng)?shù)攸c可高法蘭接口。為了防止不倒流，應(yīng)在泵壓水管路上設(shè)置止回閥。
②壓水管的設(shè)計流速：管徑小于250㎜時，為1.5～2.0 m/s管徑等于或大于250㎜時，為2.0～2.5 m/s采用DN500鋼管，則v= 2.29m/s,1000i=22.031；
3.6 吸水管與壓水管路中水頭損失的計算
取一條最不利線路，從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計算線路圖
1）吸水管路中水頭損失∑hs:
∑h s=∑h fs+∑h ls
1、吸水管路沿程水頭損失:
∑h fs=l1×is=4.85‰×4=0.02m
2、局部水頭損失:
v12∑h ls=(ζ1+ζ2+ζ3) 2g
式中 ζ1———吸水管進(jìn)口局部阻力系數(shù)，ζ1=0.75
ζ2———鋼制90°彎頭，r/d=2,ζ2=0.15
ζ3———閘門，ζ3=0.75
1.592
則 ∑h ls=（0.15+0.15+0.75） =0.03m 2?9.8
所以吸水管路總水頭損失為:∑h s=∑h fs+∑h ls=0.02+0.03=0.05m
2) 壓水管路水頭損失Σhd
Σhd=Σhfd+Σhld
Σhfd=(l2+l3)?id1 +(l4+l5) ?id2
=(0.79+1+0.2)×0.022+2×0.00482
=0.04 5m
Σhld= (ζ3+ζ4+ζ5+ζ6+ζ7)?V +(ζ8+ζ9)V 2212
2g2g
式中 ζ3——DN600液動蝶閥，全開ζ3＝0.15
ζ4——DN600×300漸縮管，ζ4＝0.21
ζ5——DN300×500 漸放管，ζ5＝ 0.34
ζ6——DN500蝶閥，ζ6＝0.15
ζ7——DN500止回閥，ζ7＝0.41
ζ8——DN600×600×500異徑正三通，ζ8＝1.5
ζ9——DN600×600×700異徑正三通，ζ9＝1.5
2.2921.172
則 Σhld＝（0.15+0.34+0.15+0.41+0.21）＝2?9.82?9.8
0.44m
故 Σhd=0.045+0.44=0.485m
從水泵吸水口到輸水干管上切換閘閥間的全部水頭損失為：
Σh＝Σhs+Σhd＝0.485+0.03＝0. 515 m
因此，水泵的實際揚程為：
設(shè)計枯水位時，Hmax＝38.32+0.515+1.6+2=42.435m m
設(shè)計洪水位時，Hmin＝34.5+1.6+0.515+2=38.615m
由此可見，初選水泵機組符合要求。
4.吸水井的設(shè)計
吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進(jìn)口喇叭口的要求。
吸水井最低水位：河流的最低枯水位＝34.5m
吸水井最高水位：河流的最高水位＝38.32m
水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑：D≧(1.25～1.5)d＝1.5×600＝900mm
水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長度：L≧（3.0～7.0）×（D－d）＝4.0×（750-600）
＝600mm
喇叭口中心距吸水井側(cè)井壁距離：≥1.5D=1.5×600＝900mm
喇叭口中心距后墻距離：G=（0.8～1.0）D=1×600=600 mm
喇叭口之間的距離：≧(1.5～2.0)D=2.0×600=1200mm
喇叭口距吸水井井底距離:≧（1.0～1.25）D=1.20×600＝720mm
喇叭口淹沒水深:≧(0.5～1.0)=1.0m
所以，吸水井長度≧600×4+900×2+1200×3＝7800mm
吸水井寬度>900+600×2＝2100mm,這里取4米寬。
吸水井高度>38320-34500+720+1000+300=5840mm（包括超高300）。
考慮到吸水井的容積按最高日最高時的流量的5-10分鐘算，因此這里取6
分鐘，因此容積大概為V=60×1.35×6=486
最后參考水泵機組之間距離取吸水井的長度為20米，最大寬度為4米，高
度為7米，體積為560m3。
5 輔助設(shè)備的選擇和布置
1) 起重設(shè)備
最大起重為ZDY21-4型電動機重量Wm＝4830kg，起重3000kg，最大起重高度為12 +2＝14 m（其中2.0m是考慮操作平臺上汽車高度），因此選用LDH型環(huán)形軌道起重機。
2） 引水設(shè)備
水泵是自灌式工作，不需要引水設(shè)備。
3）排水設(shè)備
由于泵房較深，故采用電動水泵排水。沿泵房內(nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后抽回到吸水間去。
取水泵房的排水量一般按20～40m3/h考慮，排水泵的凈揚程10m考慮，水頭損失大約5m，故總揚程在15m左右，可選用IS80-65-125A型離心泵兩臺，一臺工作，一臺備用。(380v, 2900 r/min ,32.5kg, 4000W ,η＝73.5％ ) 。
4） 通風(fēng)設(shè)備
由于與水泵配套的電機為水冷式，無需專用通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行空－空冷卻，但由于泵房筒體較深，仍選用風(fēng)機進(jìn)行換氣通風(fēng)。按泵房每小時換8～10次所需要風(fēng)量計算，排量為8～10V≈9646m/h，選用兩臺T30－7型軸流風(fēng)機（葉輪直徑700mm，轉(zhuǎn)速960r/min，風(fēng)量12000m/h，葉片角25°，配套電機JO2-21，N＝0.8kw）。 33
5） 計量設(shè)備
在凈化場的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計統(tǒng)一計量，故本泵站內(nèi)不再設(shè)計量設(shè)備。
黃石理工學(xué)院環(huán)境學(xué)院 《泵與本站》課程設(shè)計 6 泵站各部分標(biāo)高的確定
1） 水泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計算
為了便于用沉井法施工，將泵房機器間底板放在與吸水間底板同一標(biāo)高，因
而水泵為自灌式工作，所以水泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度，無須計算。已知吸水間最低動水位標(biāo)高為0.5m，為保證吸水管吸水，取吸水管的中心標(biāo)高為-0.05m。
2）泵房平面尺寸確定
根據(jù)水泵機組、吸水與壓水管道的布置條件以及排水泵機組和通風(fēng)機等附屬
設(shè)備的設(shè)置情況，從給水排水設(shè)計手冊中查出有關(guān)設(shè)備和管道配件的尺寸，通過計算，求得泵房長×寬為：32m×12m
7.參考書目
1．姜乃昌.水泵及泵站（第四版）.北京：中國建筑工業(yè)，1988
2．上海市政工程設(shè)計院.給水排水設(shè)計手冊第一，二，三，十一冊——常用資料2004
3．中華人民共和國水利部.泵站設(shè)計規(guī)范（GB/T50265-97）.BENGJING:中國計劃出版社
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