泵站课程设计说明书

泵与泵站课程设计说明书土木工程学院给排121班指导老师：张朝升、荣宏伟、赵晴设计人：叶正荣一、设计原始资料1.泵站设计水量为（8.32）万M3/d。2.管网设计的部分成果：（1）根据用水曲线确定的二泵站工作制度，分（二或三）级工作。第一级，每小时占全日用水量的（5.66）%；第二级，每小时占全日用水量的（3.67）%；（2）城市设计最不利点地面标高为（12.71）米，建筑层数（4）层。（3）管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为(12.85）米。（4）消防流量为（5031.86）M3/h。消防时的总水头损失为（18.56）米。（5）清水池所在地面标高为（8.94）米，清水池最低水位在地面以下（4）米。3.地下水位距地面约3～4米，冬天无冰冻情况。4.泵站为双电源。计算说明书内容包括：（1）根据设计水量及管网平差结果和泵站工作制度确定设计流量及设计扬程。（2）初选水泵和电机：根据水量、水压变化情况选泵；确定工作泵和备用泵型号及台数。至少选择两个方案进行比较后，确定出一套最优方案。（此时可假定泵站内水头损失为1-2米）。（3）泵房形式的选择。（4）机组基础的设计：根据所选水泵是否带有底座，确定基础平面尺寸及高度。（5）水泵吸水管和压水管路的管材，计算水泵吸水管和压水管路的管径。（选用各种配件和阀件的型号、规格及安装尺寸并说明其特点；吸水井设计并确定其尺寸和水位）。（6）布置机组和管道。（7）泵房中各标高的确定（室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵轴标高、泵房建筑高度等。（8）复核水泵和电机：计算吸水管及站内水管损失，求出总扬程，校核所选水泵。如不合适，则重选水泵及电机。重新确定泵站的各级供水量。（9）进行消防和转输校核。（10）计算和选择附属设备1）引水设备的选择和布置；2）计量设备；3）起重设备；4）排水泵及水锤消除器等。（11）确定泵站平面尺寸，初步规划泵站总平面泵房的长度和宽度，总平面布置包括：配电室、机器间、值班室、修理间等。设计任务：城市送水泵站技术设计工艺部分。图纸要求：泵站平面及剖面（机器间），应绘出主要设备，管路，配件及辅助设备的位置、尺寸、标高、列出主要设备表（用1#图纸，比例尺：1：50或1：100）。二、设计参数的确定本设计泵站采用二级供水，其供水量分别为：第一级：最高时二泵出水量，占全天供水量的5.66%，则流量为：sLhmQI/74.1307/86.470783200%66.53第二级：占全天供水量的3.67%。则流量为：sLhmQII/18.848/44.305383200%67.33扬程计算按最高时选定控制点，则二泵扬程可以表示为：asncccphhhhHZHcZ——管网控制点处地面标高与清水池最低水位间高差控制点：12.71m；清水池最低水位标高4.94m；吸水井水面比清水池低0.2m；吸水井最低水位标高：4.74mcH——控制点水压，房屋层数为4层ch——输水管水头损失nh——管网水头损失sh——泵站内管路水头损失，粗估为2m；ah——取安全水头2m因此，二泵站扬程为：mhhhhHZHasncccp35.422227.831.22077.7三、水泵（机组）的选择1、初选水泵根据Q=1307.74L/s和H=42.35m，在泵的综合性能图上作出该点a。当Q=30L/s时,输水管和配水管网中水头损失很小，假定此时总水头损失之和为Q=1307.74L/s时水头损失的10%，所需泵的扬程为mHp23.29%10)2227.831.2(2077.7，在图上作出这点。两点连接成参考管道特性曲线，然后再作一条过a点与x轴平行的直线，选取与参考平行线相交的水泵并联,其泵型分别为8sh-13型、10sh-9A型、14sh-13型、20sh-9A型、24sh-13型。而考虑到其扬程为42.35m，则也可以过a点作x轴的平行线，与其相交的泵也可作参考之用，即有8sh-13A型、12sh-9B型、14sh-13A型。2、管路特性曲线2sQHHstmHst77.272077.7∵2sQh∴2QhS286.470777.2735.42-7106.58所以，管路特性曲线：271058.677.27QH根据上述所得管路特性曲线方程，得出下表管路特性曲线计算表Q(m³/h)∑h(m)h(m)00.0027.771000.0127.782000.0327.804000.1127.886000.2428.018000.4228.1910000.6628.4312000.9528.7214001.2929.0616001.6829.4518002.1329.9020002.6330.4022003.1830.9524003.7931.5626004.4532.2228005.1632.9330005.9233.6932006.7434.5134007.6135.3836008.5336.3038009.5037.27400010.5338.30420011.6139.38440012.7440.51460013.9241.69480015.1642.933、泵方案比较根据一二级的流量、扬程，以及选泵的原则，参照ab线法，结合以上分析合适的水泵的特性曲线，经过多次比较分析，得出以下三个方案：方案一：总共选定二台型号为20sh-9A和二台型号14sh-13的水泵，其中一台20sh-9A型水泵作为备用。一级工作时，采用一台20sh-9A型和两台14sh-13型水泵并联工作；二级工作时，采用一台20sh-9A型和一台14sh-13水泵工作。其曲线如下方案二：总共选定两台型号为24sh-13和两台20sh-9A的水泵，各有一台作为备用泵。一级工作时，采用一台24sh-13型水泵和一台20sh-9A并联工作，二级工作时，采用一台24sh-13型水泵工作即可。其曲线如下选泵方案比较方案编号工作级数用水量（m³/h)运行泵及其台数泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）第一方案二台20sh-9A二台14sh-13第一级4707.86一台20Sh-9A两台14Sh-1343.7842.3598.676～85第二级3053.43一台20Sh-9A一台14Sh-1345.7133.9174.276～80第二方案二台24sh-13二台20sh-9A第一级4707.86一台24Sh-13一台20Sh-9A43.5742.3510073～80第二级3053.43一台24Sh-1346.1433.9173.584两方案进行比较分析得：方案一：优点：一级或二级工作时，工况点都在高效范围内，并联后的每台泵也都在高效范围内工作，都满足流量扬程数据，泵所供给的满足实际所需要的缺点：二级工作时，工况点虽然在高效段内，但效率相对较低方案二：优点：一级或二级工作时，工况点都在高效范围内，并联后的每台泵也都在高效范围内工作，都满足流量扬程数据，泵所供给的满足实际所需要的，二级工作时泵效率较高缺点：二级工作时，工况点虽然在高效段内，但扬程利用率较低，能量损失较大。综合考虑，选择方案一。4、电动机的确定根据泵型号选用配套的电动机泵型号流量Q(m3/h)扬程H（m）转速n(r/min)泵轴功率N（kw）重量(kg)14sh-13972～147650～371470164～180100020sh-9A1407～227042～58970300～3602740泵型号配电动机效率（%）吸上高度Hs(m)功率（kw）电压(V)14sh-13230600079～843.520sh-9A380600072～754泵型号电动机型号泵外型尺寸（mm）L1L2L4BB1B314sh-13Y355-41291713600118056060020sh-9AY400-610739307801550750800泵型号电动机型号泵外型尺寸（mm）HH1H3H44-d14sh-13Y355-410056203203823420sh-9AY400-6168090042550041泵型号电动机型号功率N(W)转速n(r/min)电压（V）效率（%）重量（kg)14sh-13Y355-42501485600093.4202020sh-9AY400-64009856000942960电动机型号安装尺寸（mm)ABCDEFGHKY355-4630900315100210289035528Y400-671010003351102102810040035四、泵房机械间布置1、泵站机组的布置（1）水泵基础的计算14Sh-13型水泵：1)基础长度mmL29385009003152107132/600；(L取3.0m)2)基础宽度mmB1400500900；(B取1.4m)3)基础高度mmmLBWWLBWWH1223223.124004.194.2)20201000(4)(4))(45.2(电机水泵电机水泵～(H取1.3m)由此确定14sh-13型水泵占地246.53.14.10.3m。20sh-9A型水泵：1)基础长度mmL336550010003352109302/780；(L取3.4m)2)基础宽度mmB15005001000；(B取1.5m)3)基础高度mmmLBWWLBWWH1879879.124005.137.3)29602740(4)(4))(45.2(电机水泵电机水泵～(H取1.9m)由此确定20sh-9A型水泵占地269.99.15.14.3m。式中水泵W——水泵重量（kg）；电机W——电机重量（kg）；L——基础长度（m）；B——基础宽度（m）；——基础密度（kg/m3）(混凝土密度γ＝2400kg/m3)机组布置方案：根据吸水井最低水位标高H=8.94-4-0.2=4.74m，水泵房外地面标高H=8.94m和水泵允许吸上真空高度最小值为Hs=3.5m的条件，确定泵房为矩形半地下式；因为都是采用sh型泵，所以泵机组采用单排顺列式布置。单排横向顺列式布置优缺点优点缺点1）跨度小2）管配件简单3）水力条件好4）检修场较宽畅5）进出水管顺直1）泵房长度较大2）操作管理路线较长3）管配件拆装较麻烦2、吸水管路与压水管路设计（1）布置图式1）吸水管的布置：每个泵配一条吸水管。2）压水管的布置：每个泵配一条压水管。（2）管径计算1）吸水管：一级工况：14sh-13型单泵流量Q=1262m³/h=0.35m³/s；20sh-9A型单泵流量Q=2251m³/h=0.63m³/s二级工况：14Sh-13型单泵流量Q=1476m³/h=0.41m³/s；20Sh-9A型单泵流量Q=2270m³/h=0.63m³/s这时水泵的流量为吸水管和压水管所通过的最大流量。14sh-13型号泵采用钢管，取直径DN=600mm，v=1.40m/s，1000i=4.0120sh-9A型号泵采用钢管，取直径DN=700mm，v=1.64m/s，1000i=4.56按规范要求，D250mm时，v=1.0—1.2m/s；D≥250mm时，v=1.2—1.6m/s。对吸水管的要求：吸水管路不允许漏气，否则可能会产生气蚀等现象,使水泵的工作发生故障。吸水管沿水流方向应有连续上升的坡度，以免形成气束。因此，吸水管采用钢管，法兰连接。2）压水管：按规范规定，D250mm时，v=1.5—2.0m/s；D≥250mm时，v=2.0—2.5m/s。压水管在泵房内部也采用钢管材14sh-13型号泵采用钢管，取直径D=500mm，v=2.01m/s，1000i=10.5；20sh-9A型号泵采用钢管取直径D=600mm，v=2.16m/s，1000i=9.46；（3）管材及配件规格决定:吸水管和压水管均采用钢管。14sh-13型号泵的吸水管和压水管配件:名称喇叭口TW5Z4-10型暗杆楔式闸阀90度弯头偏心渐缩管水泵进口DN