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第一章概述1.1设计题目20000m3/天某污水泵站设计1．2原始资料某城市生活污水处理厂处理规摸20000m3/天，因污水厂总排放口高程比河流枯水位低10m，必须采取泵提升排放至河流中。污水厂排污口距河流排放口距离3km，试设计合建式污水泵站。1.3设计内容1.设计计算与水泵选型2.集水池、泵房平面图和剖面图布置3.编写设计说明书、计算书1.4设计要求本课程设计属于初步设计性质的设计工作。任何设计都必须遵循国家或业务主管部门颁发的规范、标准及规定，在确保质量的基础上努力做到技术先进、经济合理。设计工作是多专业相互配合的综合工作，因此在做污水厂设计时，必须同时满足建筑、结构、供电及城市总体规划的具体要求。1.5设计成果1.污水集水池、污水泵房平面、剖面布置图2张（A2）2.设计说明书、计算书一份第二章设计说明书防汛时:污水--进水闸门井(进水闸门开启)--进水渐扩管--格栅--集水池--提升泵房--压力井--出水高位闸门井(出水闸门开启、岔道闸门关闭)--出水渐扩管--出水河道。2.1泵房污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。它的工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量随时都在变化。泵房是安装主机组及辅助设备的建筑物，是整个泵站的主体工程，其主要作用是为基点设备以及工作人员提供良好的工作条件。合理地设计泵房，对降低泵站工程投资，延长设备的使用寿命，提高泵站的效率，保证整个泵站的工程安全运行具有重要意义。泵房作为泵站的主题工程，通常由泵房、配电间、检修间、交通道四大部分组成。【3】2.1.1泵房形式合建式泵房：机器间与集水池合建在一座构筑物里，或上、下设置。使用立式轴流泵、立式混流泵时，集水池设在机器间地板下面；使用卧式离心泵或混流泵时，宜用集水池与机器间前后排列，以隔墙分开的形式。合建式泵房大多采用自灌式启动水泵。合建式泵房的特点是布局紧凑，投资较省，但水利条件差。适用于地形受限、地址条件较差，闸、站同时兴建的情况。枢纽布置形式应根据规划要求及站址处的自然条件进行具体分析研究，选用最合理的布置方案。分建式泵房：机器间和集水池分建为两个独立的构筑物。机器间可以尽量抬高，减小地下部分的深度，地下式的集水池多为圆形或矩形。两个构筑物的间距和高差，既要满足水泵吸程的限制，也要减少施工中的相互干扰，不宜将机器间的基础坐落在集水池开挖的范围内。通常为了减小两座构筑物不均匀沉降的影响，在水泵吸水管同机器间和集水池的穿墙处做成柔性接口处理。分建式泵房的主要优点是结构上处理比合建式简单，施工较方便，机器间没有被污水渗透的危险。对于土质条件差的泵房，采用非自灌或半自灌启动的排水泵站，分建式可以减少施工困难和降低工程造价。排水泵站站址一般选在地势较低的内湖或洼地出口处，使泵站能够排出较大区域的涝水。设计时应充分考虑自排，做到自排与提排相结合，这类泵站常采用闸、（泵）站结合的方式布置。本排水泵站的设计选用合建式泵房。【1】2.1.2泵房结构固定泵式房按基础形式的特点又可分为分基型、干室型、湿室型和块基型四种。泵房基础与水泵机组基础分开建筑时称分基型泵房。泵房及其底部均用钢筋混凝土浇筑成封闭的整体，在泵房下部形成一个无水的地下室，称干室型泵房。若泵房下部有一个与前池相通并充满水的地下室，则称湿室型泵房。当用钢筋混凝土把水泵的进水流道与泵房的底板浇成一块整体，并作为泵房的基础时，称块基型泵房。移动式泵房可分为泵船和泵车两种。泵房结构形式的确定，主要根据主机组结构性能、水源水位变幅、地基条件及枢纽布置，通过技术经济比较，择优选定。在泵站中,泵房位于最上面,如果泵房自重过大,下面的承重结构梁、柱的尺寸必然也增大。而基础的地质情况一般又都不好,这样就增加了基础设计的难度,因此泵房要尽量选择轻型结构。【5】2.1.3泵房机组布置主要机组的布置和通道宽度，应满足机电设备安装、运行和操作的要求。相邻两机组间的净距：当电动机容量小于等于50W时，不得小于0.8m；电动机容量大于50W时；不得小于1.2m。电动机间的净空高度，当电动机功率在55KW以下时，应不小于3.5m；在100KW以上时，应不小于5.0m。水泵机组基础间的净距不宜小于1.0m。机组突出部分与墙壁的净距不宜小于1.2m。水泵机组基座应按水泵要求配置，并应高出地坪0.1m以上。2.1.4泵房附属设备控制室：大型泵站多设有弱电控制，进行集中控制操作和见识。一般使用与机组台数较多的的泵站。控制室的位置、通风、采光要求均需考虑。维修间：大泵站站房均设有检修间，以便大部件装卸。机组大修。安装炒作等，检修间多布置与机房的一端，长度等于或大于机组段长。检修闸门：泵站进水流道进口出应设闸门，以便检修水泵时排水。水泵检修时，工作人员须进入流道和水泵内，因此要求检修门止水良好。检修门多为钢结构平板闸门，闸门四周常用橡皮止水。2.2格栅泵站中均设有格栅拦截垃圾,格栅前垃圾达到一定量时,前后水位会产生高差,水位差的大小与垃圾的量成正比。因此,格栅前后水位差值可作为垃圾量多少的判断值。机械清渣时，格栅倾斜角度为60°~80°。其长度不小于1.5m。栅条间距一般采用50~100mm。两侧过道宽度不小于0.7m。格栅后应设置工作台，工作台一般应高出格栅上游最高水位0.5m，平台宽度应不小于1.2m，平台上应做渗水孔，并装上自来水龙头以便冲洗。格栅通过设计流量时的流速一般采用0.8~1.0m/s，格栅钱渠道流速采用0.6~0.8m/s，格栅后到集水池的流速为0.5~0.7m/s(轴流泵不大于0.5m/s)。2．3管路及其附件的配套2.3.1吸水管路水泵吸水管一般设计是直接伸入吸水井中,其优点是管路短,便于检修,不易产生真空,保证生产运行。但当吸水井正常水位高于泵轴较大时,则将吸水井改为吸水干管形式为好,材料采用钢管,埋设于泵房外,进行加强防腐处理,施工较为简单,这样大大减少工程量与造价。设计要求：（1）不漏气：漏气时吸不上水或出水量减小采用钢管，焊接可以密封（2）不积气：沿吸水管线最高点在水泵吸入口顶端，要求吸水管路安装有一定坡度0.005（3）不吸气：保证吸水口有足够淹没深度否则加水平隔板，低于最低水位以下0.5-1.0m有关设计规定：（4）吸水管路尽可能短，减少水损Σhs(5)设计流速：D≤250mmν=1.0-1.2m/s图1管路图D250mmν=1.0-2.5m/s(6)吸水口：h0.5-1.0m,h≥0.75-1.00Db≥0.75D,D=(1.2-1.5)d或1.3d2.3.2出水管路水泵至出水池之间的一段有压管路称为出水管路。出水管路的长度、数量和管径的大小对泵站的总投资影响很大。特别是高扬程泵站，出水管道往往很长而且消耗大量能源。（1）出水管路布置：出水管路的轴线应垂直于等高线，避免转折。管线坡度不应大于土壤的自然稳定坡度(一般采用1:2.5:-1:3的管坡为宜)。布置形式有单泵单管平行布置、单泵单管收缩布置和多泵并联布置三种。单泵单管平行布置适用于管道较短（小于100m）、机组较少的泵站；当机组多时，出水管向出水池收缩，逐渐缩小管与管之间的距离，此时采用单泵单管收缩布置；多泵并联布置在多机组且管道较长的泵站中采用。（2）出水管管路特点：压力大于大气压强（3）要求：坚固不漏水考虑管内水对管的作用力（如水锤等），应设伸缩节或可曲绕的橡胶接头，设支墩或拉杆；设止回阀（泵与闸阀之间）（4）设计流速：D≥250mmν=1.0-2.5m/sD250mmν=1.5-2.0m/s[7]2.3.3管件管件是将进水管口到出水管口将管子连接起来的连接件，有喇叭管、弯管、异径管等。(1)喇叭管。减少进水管路的水头损失，其经济流速口直在1-2m/s，垂直吸入，进口为圆形或椭圆形喇叭管；倾斜吸入进口为平削管或特制喇叭管。图1喇叭管形状(2)弯管。常称作弯头，常用的有90°°°（3）异径管。水泵的进出口经常小于进出水管径，则须设渐变接管。进水管道上为避免管中有气囊，水泵进口与管道用水平的偏心渐进管，水泵出口用同心渐放管。其长度l=(5-7)(D-d)。2.4排水泵排水泵属于离心杂质的一种，具有多种形式：如潜水式和干式二种，目前最常的潜水式为WQ型潜水污水泵，最常见的干式污水泵如W型卧式污水泵和WL型立式污水泵二种。主要用于输送城市污水，粪便或液体中含有纤维。纸屑等固体颗粒的介质，通常被输送介质的温度不大于80℃。由于被输送的介质中含有易缠绕或聚束的纤维物。故该种泵流道易于堵塞，泵一旦被堵塞会使泵不能正常工作，甚至烧毁电机，从而造成排污不畅。给城市生活和环保带来严重的影响。因此,抗堵性和可靠性是污水泵优劣的重要因素。2.4.1、叶轮结构型式：叶轮的结构分为四大类：叶片式（开式、闭式）、旋流式、流道式、（包括单流道和双流道）螺旋离心式四种。（1）开式半开式叶轮:此类叶轮制造方便，当叶轮内造成堵塞时，可以很容易的清理及维修，但在长期运行中，在颗粒的磨蚀下会使叶片与压水室内侧壁的间隙加大，从而使效率降低。并且间隙的加大会破坏叶片上的压差分布。不仅产生大量的旋涡损失，而且会使泵的轴向力加大，同时，由于间隙加大，流道中液体的流态的稳定性受到破坏，使泵产生振动，该种型式叶轮不易于输送含大颗粒和长纤维的介质，从性能上讲，该型式叶轮效率低，最高效率约相当于普通闭式叶轮的92%左右，扬程曲线比较平坦。（2）旋流式叶轮：采用该型式叶轮的泵，由于叶轮部分或全部缩离压水室流道。所以无堵塞性能好，过颗粒能力和长纤维的通过能力较强。颗粒在压水室内流动靠叶轮旋转产生的涡流的推动下运动，悬浮性颗粒本身不产生能量，只是在流道内和液体交换能量。在流动过程中，悬浮性颗粒或长纤维不与叶片接触，叶片多磨损的情况较轻，不存在间隙因磨蚀而加大的情况，在长期运行中不会造成效率严重下降的问题，采用该型式叶轮的泵适合于抽送含有大颗粒和长纤维的介质。从性能上讲，该叶轮效率较低，仅相当于普通闭式叶轮的70%左右，扬程曲线比较平坦。（3）闭式叶轮：该型式的叶轮正常效率较高。且在长期运行中情况比较稳定，采用该型式叶轮的泵轴向力较小，且可以在前后盖板上设置副叶片。前盖板上的副叶片可以减少叶轮进口的旋涡损失和颗粒对密封环的磨损。后盖板上的副叶片不仅起平衡轴向力的作用,而且可以防止悬浮性颗粒进入机械密封腔对机械密封起保护作用。但该型式叶轮的无堵性差，易于缠绕，不宜于抽送含大颗粒（长纤维）等末经处理的污水介质。(4)流道式叶轮：该种叶轮属于无叶片的叶轮，叶轮流道是一个从进口到出口的一个弯曲的流道。所以适宜于抽送含有大颗粒和长纤维的介质。抗堵性好。从性能上讲，该型式叶轮效率高和普通闭式叶轮相差不大，但用该型式叶轮泵扬程曲线较为陡降。功率曲线比较平稳，不易产生超功率的问题，但该型叶轮的汽蚀性能不如普通闭式叶轮，尤其适宜用在有压进口的泵上。(5)螺旋离心式叶轮：该型叶轮的叶片为扭曲的螺旋叶片，在锥形轮毂体上从吸入口沿轴向延伸。该型叶轮的泵兼具有容积泵和离心泵的作用，悬浮性颗粒在叶片中流过时，不撞击泵内任何部位，故无损性好。对输送物的破坏性小。由于螺旋的推进作用，悬浮颗粒的通过性强，所以采用该型式叶轮的泵适宜于抽送含有大颗粒和长纤维的介质，以及高浓度的介质。在对输送介质的破坏有严格要求的场合下具有明显的特点。2.4.2排水泵分类按排污方式分类：（1）立式排污泵排污泵。根据排污方式的不同，排污泵可分为自吸排污泵、液下排污泵、带刀型排污泵和自动搅匀排污泵。立式排污泵采用独特的单叶片或双叶片叶轮结构，大大提高了污物通过能力，能有效的通过泵口径的5倍纤维物质与直径为泵口径约50%的固体颗粒。立式排污泵，既可移动，亦可固定安装，为建筑施工，农田排灌，企事业工序中的污水，抽吸与排送，除适用输送污水外，还适用于作疏水泵，纸浆泵，灌溉用等。用途：企业单位废水排放。城市污水处理厂排放系统。地铁、地下室、人防系统排水站。医院、宾馆、高层建筑污水排放。住宅区的污水排水站。市政工程，建筑工地中稀泥浆的排放。自来水