1、水泵與水泵站課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)指導(dǎo)老師：鄧風(fēng)學(xué)院：環(huán)境學(xué)院專業(yè)：給排水科學(xué)與工程姓名：劉睿南京工業(yè)大學(xué)市政工程系2014 年 1 月一 設(shè)計(jì)資料1、已知某城市最高日設(shè)計(jì)用水量為 50000m3/d（每學(xué)號(hào)遞增 600 m3/d），小時(shí)用水百分?jǐn)?shù)如下：0-12.021-21.952-32.073-42.074-52.645-63.106-75.367-85.518-95.219-10  10-11  11-124.54   4.70  &

2、#160;4.7712-135.1913-14  14-15  15-16  16-17  17-18  18-19  19-20  20-12  21-22  22-23  23-244.79   4.47   4.48   4.92   5.13  

3、60;5.84   5.48   5.42   4.64   3.31   2.392、在設(shè)計(jì)決定城市管網(wǎng)、二泵站、清水池及高位水池（水塔）的共同工作狀況時(shí)，經(jīng)方案比較后決定二泵站采用兩級(jí)供水，即：235 點(diǎn)，每小時(shí)供水量為最高日供水量的 2.15%；624點(diǎn)，每小時(shí)供水量為最高日供水量的 4.84%。3、在該城市最高日最高大時(shí)用水量時(shí)：（1） 二泵站供水量為最高日用水量的 4.84%；（2）&#

4、160;輸配水管網(wǎng)中的水頭損失為 6.2m（每學(xué)號(hào)遞增 0.5m）；（3） 管網(wǎng)中的控制點(diǎn)（即水壓的最不利點(diǎn)）所需的自由水頭為 20m；（4） 二泵站吸水池最低水位到控制點(diǎn)的垂直高差為 16m。4、在該城市消防用水時(shí)：（1） 消防流量為 50L/s；（2） 輸配水管網(wǎng)中的水頭損失為 16m；（3） 管網(wǎng)中要求的最低自由水頭為 10m；（4） 二泵站揚(yáng)水地形高度為 18m。5、該城市不允許間斷供水，至少設(shè)置 1 臺(tái)備用泵。6、二泵站（清水

5、池附近）的地質(zhì)狀況是：地表層（約 2.5 米）為粘土，2.5m 以下為頁(yè)巖。7、清水池有關(guān)情況如下：清水池建于地下 0.8m，有效深度為 5.2m，超高 0.3m。池內(nèi)有效調(diào)節(jié)水量的深度為 3.0m，消防儲(chǔ)備水量的深度為 0.8m。清水池至水泵吸水池水頭損失為 0.2m，吸水池距泵房?jī)艟嚯x 6m。8、該城市最大轉(zhuǎn)輸用水時(shí)，因矛盾不突出，故忽略不計(jì)。9、該泵站海拔高度為 200m，夏季水溫 2026。二 設(shè)計(jì)任務(wù)要求根據(jù)上述資料，作出二泵站的初步設(shè)計(jì)，即完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)

6、明書(shū)，并繪制二泵站的平面圖 1 張，剖面圖 2 張。水泵課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、設(shè)計(jì)流量的確定和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的估算：1.設(shè)計(jì)流量 Q：由于最高日用水量為 50000+600×(14-1)=57800m³/d,各小時(shí)用水百分?jǐn)?shù)已知，且二泵站采用二級(jí)供水（23 點(diǎn)5 點(diǎn)） 一級(jí)供水：Q =2.15%×57800=1242.7m³/h=0.34519m³/s=345.19L/s1（6 點(diǎn)24 點(diǎn)） 二級(jí)供水：Q =4.

7、84%×57800=2797.52m³/h=0.77709m³/s=777.09L/s2消防用水Q2 .設(shè)計(jì)揚(yáng)程 H：1）水泵所需靜揚(yáng)程消防=50L/s(已知)一級(jí)供水：H二級(jí)供水：HSTST為二泵站吸水池最低水位到控制點(diǎn)的地面高差 16m，H =16mST為二泵站吸水池最低水位到控制點(diǎn)的地面高差 16m，H =16mST消防用水：HST為二泵站揚(yáng)水地形高度，HST=18m2）輸配水管網(wǎng)中的水頭損失h二級(jí)供水：h = 6.2+0.5×（14-1）=12.7m2h =

8、SQ ²所以 S= h /Q ²= 12.7/0.043²= 4326.72222一級(jí)供水: h = SQ ²= 4326.7×0.0197²= 1.68m11消防用水：h消防=16m（已知）3）管網(wǎng)中的控制點(diǎn)（即水壓的最不利點(diǎn)）所需的自由水頭 hsev已知4）泵站內(nèi)管道中的水頭損失：h =2mp5）安全水頭：一般為 1-2m，這里一致取 h安全=2m6）設(shè)計(jì)揚(yáng)程&#

9、160;H（用水量最大時(shí)）：H= H +h+ h + hSTpsev+h安全二級(jí)供水：H=16+12.7+2+2+20=52.7m消防用水：H=18+16+2+2+10=48m二、初選泵和電機(jī)1. 選泵的主要依據(jù)選泵的主要依據(jù)是所需的流量、揚(yáng)程及其變化規(guī)律。2.水泵的初選：根據(jù)流量和揚(yáng)程要求，本次設(shè)計(jì)中選用的水泵均為單級(jí)雙吸式離心泵。水泵初選方案表方案編號(hào)流量（L/s）揚(yáng)程(m)軸功率（KW）所配電機(jī)功率（KW)汽蝕余量（m)第一方案225-33345.8-57177.94  型號(hào)   

10、;  2202.6三臺(tái)JS 355M -422350S75B 型水泵第二方案250-350   54-60    179.12     型號(hào)250          2.6三14SA-10A型水泵臺(tái)Y400-54-5兩臺(tái)388.54     60   

11、;    672Y630-6      500         11.620SA-10 型水泵3.方案比選分析由水泵方案比較中可以看出，方案二的型號(hào)更為整齊便于安裝，管理和維修。且方案二也能做到大小兼顧，使用效率也較高。綜合上述因素，根據(jù)選泵的原則，決定選用方案二。4選配電機(jī)見(jiàn)水泵初選方案表：電機(jī)型號(hào) Y400-54-5，功率 250KW三 泵站基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1.根據(jù)給排水

12、設(shè)計(jì)手冊(cè)11 冊(cè)及泵樣本查得：臥式水泵均為塊式基礎(chǔ)，其尺寸大小一般均按所選水泵安裝尺寸所提供的數(shù)據(jù)確定?；A(chǔ)的高度還可用以下的方法校核，基礎(chǔ)重量應(yīng)大于機(jī)組總重量的 2.54.5 倍。2.相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L=水泵和電動(dòng)機(jī)最外端螺孔間距 L+(400500)基礎(chǔ)寬度 B=水泵或電機(jī)最外端螺孔間距（取其寬者）B+(400500)基礎(chǔ)深度 H=20×d+（100150）螺栓埋入深度2030×螺栓直徑3050mm螺孔間距根據(jù)所選水泵的安裝圖進(jìn)行確定3泵和電機(jī)相關(guān)安裝參數(shù)水泵和電動(dòng)水泵或電機(jī)泵型號(hào)配套電機(jī)型

13、號(hào)機(jī)最外端螺孔間距 L電機(jī) H(mm)最外端螺孔間距 Bd(mm)500S59 型水泵4.經(jīng)計(jì)算得：(mm)Y450-46-6       3730          450具體參數(shù)基計(jì)算匯總表(mm)1640          35水泵型號(hào)基礎(chǔ)長(zhǎng)度（mm）500S59 型水泵2

14、450基礎(chǔ)寬度（mm）2200基礎(chǔ)深度（mm）800四 決定泵站的形式1.泵站周圍條件根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該城市不允許間斷供水，該城市最大轉(zhuǎn)輸用水時(shí)，因矛盾不突出，故忽略不計(jì)。1）清水池情況：建于地下 0.8m，有效深度為 5.2m，超高 0.3m。池內(nèi)有效調(diào)節(jié)水量的深度為 3.0m，消防儲(chǔ)備水量的深度為 0.8m。2）清水池至吸水池水頭損失為 0.2m，吸水池距泵房?jī)艟嚯x 6m。3）地質(zhì)情況：地表層（約 2.5 米）為粘土，2.5m 以下為頁(yè)巖。2.分析水泵引水有自灌式和抽吸式兩種形式，計(jì)

15、算出的最大允許吸上真空高度大于零可知水泵的引水方式采用抽吸式。經(jīng)過(guò)綜合比較，又已知二泵站處的地質(zhì)情況是：地表層（約2.5 米）為粘土，2.5m 以下為頁(yè)巖。，頁(yè)巖不易開(kāi)挖。從經(jīng)濟(jì)性考慮，不適合采用自灌式引水方式。綜合以上因素, 決定吸水井采用地下式，二泵站采用半地下式。水泵充水方法：抽吸式，輔助真空泵。五 水泵吸、壓水管的設(shè)計(jì)1. 吸水管路及壓水管路的設(shè)計(jì)流速壓水管D<250mm，V：1.5-2.0 m/s250 £ D<1000mm，V：2.0-2.5m/s1000 £&

16、#160;D<1600，D>1000,V：2.0-2.5m/s吸水管D<250mm，V：1.0-1.2 m/s250 £ D<1000mm，V：1.2-1.6m/s1000 £ D<1600,V：1.5-2.0m/s2. 水泵吸水管道的確定進(jìn)出水管均采用鋼管，一級(jí)供水時(shí)流量一臺(tái)泵工作，流量為 345L/S。根據(jù)一級(jí)供水水力計(jì)算表和吸水管路及壓水管路的管徑流量要求，一級(jí)供水時(shí)吸水管路選用 500mm 的管道，流速為 1.53m/s 

17、06; (1.21.6m/s)。壓水管道選用 350mm 管道，流速為2.32m/sΠ(2.02.5m/s)。3. 水泵壓水管道的確定當(dāng)為二級(jí)供水時(shí)，有3 臺(tái)水泵工作，供水時(shí)吸水管路選用500mm 的管道，流速為1.25m/sΠ(1.21.6m/s)。壓水管道選用 350mm 管道，流速為 2.05m/sΠ(2.02.5m/s)4、管道尺寸匯總管道設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表管道種類吸水管道壓水管道管徑（mm）500350流量（L/s）345.19777

18、.094. 吸壓水管路的布置1）吸水管路布置根據(jù)給水排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)（3）為了使水泵能及時(shí)排走吸水管路內(nèi)的空氣，吸水管應(yīng)有沿水流方向，即向水泵連續(xù)上升的坡度（i ³ 0.005），以免形成氣囊。并應(yīng)該防止由于施工允許誤差，和泵房與管道的不均勻沉降而引起吸水管的倒坡，必要時(shí)采用較大的上升坡度。（4）如水泵位于最高檢修水位以上，吸水管可以不裝閥門；反之，吸水管上應(yīng)該安裝閥門，以便使水泵檢修，閥門一般采取手動(dòng)。（5）水泵吸入端的漸縮管必須采用偏心漸縮管，保持漸縮管的上邊水平，以防止在吸水管道的某段（或某處）上出現(xiàn)積氣，形成氣囊，影響過(guò)水能力。（6）為了避免

19、吸水井（池）水面產(chǎn)生漩渦使水泵吸水時(shí)吸入空氣，水泵進(jìn)口在最低水位下的淹沒(méi)深度 h 不應(yīng)小于 0.51.0m，如圖 2.7 所示。若淹沒(méi)深度不能滿足要求時(shí)，則應(yīng)在管子末端裝置水平隔板。（7）為了防止水泵吸入井底的沉渣，并使水泵工作時(shí)有良好的水力條件，應(yīng)遵循以下規(guī)定： 吸水管的進(jìn)口高于井底不小于 0.8D，如圖 2-10 所示。D 為吸水管喇叭口（或底閥）擴(kuò)大部分的直徑，取 D 為吸水管直徑的 1.31.5 倍。 吸水管喇叭口邊緣距離井壁不小于(0.

20、751.0)D。 在同一井中安裝有幾根吸水管時(shí)，吸水喇叭口之間的距離不小于(1.52.0)D。 當(dāng)水泵采用抽氣設(shè)備充水或能自灌充水時(shí)，為了減少吸水管進(jìn)口處的水頭損失，吸水管進(jìn)口采用喇叭口形式。如水中有較大懸游雜質(zhì)時(shí)，喇叭口外面還需加設(shè)濾網(wǎng)，以防止水中雜質(zhì)進(jìn)入水泵。2）壓水管路布置根據(jù)給水排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)（1）出水管上應(yīng)該設(shè)置閥門，一般出水管管徑 300mm 時(shí)，采用電動(dòng)閥門。（2）當(dāng)采用蝶閥時(shí)，由于蝶閥開(kāi)始后的位置，可能超出本身的長(zhǎng)度，故在布置相鄰聯(lián)結(jié)配件時(shí)應(yīng)該注意。（3）水泵的啟、停泵程序以及防止水錘措施應(yīng)根據(jù)泵房地形，出水管敷設(shè)高差，線路長(zhǎng)短，水

21、泵的工作壓力及工作條件進(jìn)行水錘計(jì)算后確定。（4）為了使泵房安裝方便和避免管路上的應(yīng)力傳至水泵，一般應(yīng)在吸水管路和壓水管路上需設(shè)置伸縮節(jié)或可曲撓的橡膠接頭。但必須注意防止接口松脫，為了承受管路中內(nèi)壓力所造成的推力，必要時(shí)在一定的部位上（各彎頭處） 如在與出水橫跨總管連接處設(shè)置混凝土支墩或拉桿。（5）較大直徑的轉(zhuǎn)換閥門，止回閥及橫跨管等宜設(shè)在泵房外的閥門室內(nèi)。對(duì)于較深的地下式泵房、為了避免止回閥等裂管事故和減少泵房布置面積，更宜將閘閥轉(zhuǎn)移到室內(nèi)。（6）對(duì)于出水輸水管線較長(zhǎng)，直徑較大時(shí)，為了盡快排出水管內(nèi)空氣，可考慮在泵后出水管上安裝泄氣閥。（7）泵站內(nèi)的壓水管路經(jīng)常承受高壓，尤其當(dāng)發(fā)生水

22、錘時(shí)，所以要求堅(jiān)固而不漏水，因此本設(shè)計(jì)采用鋼管，并盡量采用焊接接口，但為了便于拆裝和檢修，在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)設(shè)法蘭接口。（8）考慮供水安全性，在布置壓水管路時(shí)，必須滿足： 能使任何一臺(tái)水泵及閘閥停用檢修而不影響其他水泵的工作； 每臺(tái)水泵能輸水至任何一條輸水管。5.水泵機(jī)組的布置根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，所選用的水泵均為單級(jí)雙吸離心泵。是側(cè)向進(jìn)出水的水泵，泵的臺(tái)數(shù)為3 臺(tái)（包括備用泵），宜采用橫向單行布置，該種布置雖然稍增長(zhǎng)泵房的長(zhǎng)度，但泵房跨度較小，進(jìn)出水管順直，水利條件較好，節(jié)省電耗。1）. 水泵機(jī)組的平面布置1）水泵基礎(chǔ)之間的凈距，其值要求為電機(jī)軸長(zhǎng)+0.3m。2）為

23、了減小泵房的跨度，設(shè)計(jì)將閥門等配件設(shè)置在泵房外面，兩根出水總管輸出2）. 管路配件和長(zhǎng)度（1）吸水管路吸水喇叭口 D=（1.31.5）×500 取 750mm有底閥濾水網(wǎng) D=500 mm鋼制 90°彎頭 D=500 mm閘閥DN500偏心漸縮管 DN500×350L=2（D-d）+150=450mm（2）壓水管路漸放管 DN350×500L=2（D-d）+150=550mm閘閥 DN350止回閥 DN350鋼制 9

24、0°彎頭 D=350 mm六 泵站范圍內(nèi)吸、壓水管路的精確水頭損失的計(jì)算（取一條最不利線路，計(jì)算二級(jí)供水時(shí)，泵站范圍內(nèi)吸、壓水管路的精確水頭損失。 包括從吸水管頭部開(kāi)始至站外水表井的所有沿程和局部損失。1.吸水管路中水頭損失：h =h +hsfsjs鋼制 90°彎頭:=1.02閘閥:=0.06有底閥濾水器:=3.5喇叭口:=0.56偏心漸縮管:=0.2吸水管長(zhǎng)：L 約為 8.5mh =L×i+×V2/2g=1.23ms2.壓水管路中水頭損失：h 

25、=h +hdfdjd閘閥:=0.06止回閥:=1.7漸放管：=0.3鋼制 90°彎頭：=1.01三通管:=3.50真空壓力表:=0.20壓水管長(zhǎng)：L 約為 14mh =L×i+×V2/2g=1.36md3.總水頭損失：h=h +h =1.23+1.36=2.59msd七 校核選泵方案-泵站工作的精確計(jì)算計(jì)算最高日最大時(shí)用水情況，得出實(shí)際揚(yáng)程 H=24+17+8+2+2.59=53.26m 而水泵所能提供的揚(yáng)程為 59.60m，故初選水泵機(jī)組符合要求八

26、60;最大安裝高度的計(jì)算方法1.水泵允許吸上真空高度 H ：14SA-10A -4.3msv 2s2. H ss = H ¢ - 21g -å  hsH ¢ = H - (10.33 - h ) - (h - 0.24)ssava式中H最大安裝高度(m)ssH ¢  修

27、正后采用的允許吸上真空高度(m)；sH 水泵廠給定的允許吸上真空高度(m)；sg  ），mH O，ha 安裝地點(diǎn)的大氣壓（即Pa2hva 實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力，mH O，2åh吸水管從喇叭口到泵進(jìn)水口的水頭損失(m)。s海拔高度與大氣壓的關(guān)系海拔（m）-600   0    100   200    300400500  600  7

28、00a大氣壓 P / g （mH O）211.3 10.33 10.2  10.110.09.89.7  9.6  9.5a海拔（m）大氣壓 P / g （mH O）28009.4900  1000  15009.3   9.2   8.62000  3000  4000

29、0;50008.4   7.3   6.3  5.5水溫飽和蒸汽壓（mH O）2水溫與飽和蒸汽壓力0    5    10   20   30   40   50   60   70   80  &#

30、160;90   1000.06 0.09 0.12 0.24 0.43 0.75 1.25 2.02 3.17 4.82 7.14 10.33= 10.1mH  O ，3. 設(shè)計(jì)最大安裝高度根據(jù)要求該泵站海拔高度為 200m，夏季最高水溫為 30 度。所以 ha = Pag2h= 0.43mH Ova2H ¢

31、; =4.3-（10.33-10.1）-(0.43-0.24)=3.88msH=3.88-0.2-1.53*1.53/2g=2.56mss九 泵軸標(biāo)高1由清水池水位埋深決定吸水井中最低水面標(biāo)高清水池建于地下 0.8m，有效深度為 5.2m，超高 0.3m。池內(nèi)有效調(diào)節(jié)水量的深度為 3.0m，消防儲(chǔ)備水量的深度為 0.8m。清水池至吸水池水頭損失為 0.8m所以吸水井中最低水面標(biāo)高為-4.6 m（-0.8-3-0.8），水泵安裝高度取 2.5 m，則泵軸標(biāo)高為-1.325m。2.吸水井計(jì)

32、算吸水管喇叭口（或底閥）擴(kuò)大部分的直徑，取 D 為吸水管直徑的 1.31.5 倍。D 取 1000mm。1）喇叭口最小懸空高度 h1=0.8D=800 ，設(shè)計(jì)中取 800mm。2)喇叭口間凈距 a=(1.52.0)D=15002000（a>1400 mm ,符合要求。）3)喇叭管中心線與后墻距離c=（0.8-1.0）D4)喇叭口最小淹沒(méi)水h >0.5-1.0m,且 h >(1.0-1.25)D=1000125022則 h