1、水泵與水泵站課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書指導(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：0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-122.021.952.072.072.643.105.365.515.214.544.704.7712-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-1221-2222-2323-245.194.794.474.484.925.135

2、.845.485.424.643.312.392、 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） 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

3、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x6m。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

4、初步設(shè)計(jì)，即完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，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)算說明書一、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：Q1=2.15%×57800=1242.7m³/h=0.34519m³/s=345.19L/s （6點(diǎn)24點(diǎn)） 二級(jí)供水：Q2=4.84%×57800=2797.52m³/h=0.77709m³/s=777.09L/s 消防用水 Q消

5、防=50L/s(已知)2 .設(shè)計(jì)揚(yáng)程H： 1）水泵所需靜揚(yáng)程一級(jí)供水：HST 為二泵站吸水池最低水位到控制點(diǎn)的地面高差16m，HST=16m 二級(jí)供水：HST 為二泵站吸水池最低水位到控制點(diǎn)的地面高差16m，HST=16m 消防用水：HST 為二泵站揚(yáng)水地形高度，HST =18m 2）輸配水管網(wǎng)中的水頭損失h二級(jí)供水：h2= 6.2+0.5×（14-1）=12.7mh2=SQ2² 所以S= h2/Q2²= 12.7/0.043²= 4326.7 一級(jí)供水: h1= SQ1²= 4326.7×0.0197²= 1.68m消防用

6、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：hp=2m5）安全水頭：一般為1-2m，這里一致取h安全=2m 6）設(shè)計(jì)揚(yáng)程H（用水量最大時(shí)）： H= HST+h+ hp + hsev +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

7、率（KW)汽蝕余量（m)第一方案 三臺(tái)350S75B型水泵225-33345.8-57177.94型號(hào)JS2355M2-42202.6第二方案三臺(tái)14SA-10A型水泵250-35054-60179.12型號(hào)Y400-54-52502.6兩臺(tái)20SA-10型水泵388.5460672Y630-650011.63.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)給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)11冊(cè)及泵

8、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)泵型號(hào)配套電機(jī)型號(hào)水泵和電動(dòng)機(jī)最外端螺孔間距L(mm)電機(jī)H(mm)水泵或電機(jī)最外端螺孔間距B(mm)d(mm)500S59型水泵Y450

9、-46-637304501640354.經(jīng)計(jì)算得： 具體參數(shù)基計(jì)算匯總表水泵型號(hào)基礎(chǔ)長(zhǎng)度（mm）基礎(chǔ)寬度（mm）基礎(chǔ)深度（mm）500S59型水泵24502200800四 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x6m。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)算出的最大

10、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/s 250D<1000mm，V：2.0-2.5m/s 1000D<1600， D>1000,V：2.0-2.5m/s吸水管 D<250mm，V：1.0-1.2 m/s 250

11、D<1000mm，V：1.2-1.6m/s 1000D<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(1.21.6m/s)。壓水管道選用350mm管道，流速為2.32m/s(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/s(1.21.6m/s)。壓水管道選用350mm管道，流速為2.05m/s(2.02

12、.5m/s)4、管道尺寸匯總 管道設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表管道種類管徑（mm）流量（L/s）吸水管道500345.19壓水管道350777.094. 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（i0.005），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

13、，以防止在吸水管道的某段（或某處）上出現(xiàn)積氣，形成氣囊，影響過水能力。（6）為了避免吸水井（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深度h不應(yīng)小于0.51.0m，如圖2.7所示。若淹沒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(0.751.0)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

14、。 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

15、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

16、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=50

17、0 mm 鋼制90°彎頭 D=500 mm閘閥 DN500偏心漸縮管 DN500×350 L=2（D-d）+150=450mm（2）壓水管路漸放管DN350×500 L=2（D-d）+150=550mm閘閥 DN350止回閥 DN350鋼制90°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：hs=hfs+hjs鋼制90°彎頭: =1.02閘閥: =0.06有底閥濾水器:

18、=3.5喇叭口: =0.56偏心漸縮管: =0.2吸水管長(zhǎng)： L約為8.5mhs=L×i+×V2/2g=1.23m2.壓水管路中水頭損失：hd=hfd+hjd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14m hd=L×i+×V2/2g=1.36m3.總水頭損失：h=hs+hd=1.23+1.36=2.59m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

19、為59.60m，故初選水泵機(jī)組符合要求八 最大安裝高度的計(jì)算方法1.水泵允許吸上真空高度Hs：14SA-10A -4.3m2.式中 最大安裝高度(m) 修正后采用的允許吸上真空高度(m)；水泵廠給定的允許吸上真空高度(m)；安裝地點(diǎn)的大氣壓（即），mH2O，實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力，mH2O，吸水管從喇叭口到泵進(jìn)水口的水頭損失(m)。海拔高度與大氣壓的關(guān)系海拔（m）-6000100200300400500600700大氣壓（mH2O）11.310.3310.210.110.09.89.79.69.5海拔（m）800900100015002000300040005000大氣壓（mH2O）9.49

20、.39.28.68.47.36.35.5水溫與飽和蒸汽壓力水溫05102030405060708090100飽和蒸汽壓（mH2O）0.060.090.120.240.430.751.252.023.174.827.1410.333. 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，=4.3-（10.33-10.1）-(0.43-0.24)=3.88m=3.88-0.2-1.53*1.53/2g=2.56m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

21、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)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）D 4)喇叭口最小淹沒水 h2>0.5-1.0m,且h2>(1.0-1.25)D=10001250 則h2 現(xiàn)取1000 mm，所以喇叭口標(biāo)高為-5.5m 5)喇叭管中心線與側(cè)墻距離 b=1.5D=1500 綜合以上條件及清水池埋深情況，為保證不間斷供水及供水要求的可靠程度，根據(jù)清水池建于地下，水泵的吸水方式以及水泵的允許吸上真空高度，決定吸水井采用地下式，標(biāo)高與清水池相同。十 選擇起重設(shè)備的型號(hào)，確定泵房的建筑高度1. 起重設(shè)備泵房?jī)?nèi)的起重設(shè)備應(yīng)該按泵房?jī)?nèi)的最重的一臺(tái)設(shè)備的重量選用。地面式或地下式泵房的設(shè)備提升高度，水泵和電機(jī)，重量大于2t，需