《泵與泵站》課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱 泵與泵站課程設(shè)計(jì) 題目名稱 送水泵房設(shè)計(jì) 專 業(yè) 給水排水工程 年級(jí)班別 12給水排水（2） 學(xué) 號(hào) xxxxxxx 學(xué)生姓名 xxx 指導(dǎo)教師 xxx 2014年1月16日泵與泵站課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)所給定的原始資料設(shè)計(jì)某城市新建給水工程的送水泵房。一、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的主要目的是把泵與泵站中所獲得的理論知識(shí)加以系統(tǒng)化，并應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作中，使所學(xué)知識(shí)得到鞏固和提高，同時(shí)培養(yǎng)同學(xué)們有條理地創(chuàng)造性地處理設(shè)計(jì)資料的獨(dú)立工作能力。二、設(shè)計(jì)基本資料1、某城市最高日用水量為 4 萬(wàn)m3/d，時(shí)變化系數(shù)Kh=1.6，日變化系數(shù)Kd=1.3，管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為

2、12m，最不利點(diǎn) 地面標(biāo)高為20m，樓房一般四層（服務(wù)水頭20m），泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)設(shè)兩條輸水管（均為鑄鐵管），每條長(zhǎng)500m，管徑500mm，泵站處地面標(biāo)高為17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一處火災(zāi)核算，消防流量30L/s，發(fā)生火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為17.50m，管網(wǎng)中無(wú)水塔。2、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設(shè)計(jì)需要由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)提供。3、水廠為雙電源進(jìn)行。三、工作內(nèi)容及要求本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容由兩部分組成：1、說(shuō)明書(shū) 2、設(shè)計(jì)圖紙其具體要求如下：1、說(shuō)明書(shū)（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（2）總述（3）水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程（4）水泵機(jī)組選擇（5）吸、壓水管的設(shè)計(jì)（6）機(jī)組及管路布

3、置（7）泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算（8）輔助設(shè)備的選擇和布置（9）泵站各部分標(biāo)高的確定(10)泵房平面尺寸確定1、設(shè)計(jì)圖紙根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算成果及取水構(gòu)筑物的布置草圖，按工藝初步設(shè)計(jì)要求繪制送水泵房平面圖、剖面圖及機(jī)組大樣圖，圖中應(yīng)繪出各主要設(shè)備、管道、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標(biāo)高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在圖紙上應(yīng)列出泵站主要設(shè)備及管材配件的等材料表。1、 總述 本設(shè)計(jì)中，送水泵房為矩形，長(zhǎng)為23.472m，寬為9.340m。泵房為半地下式，泵房上設(shè)有操作平臺(tái)，建筑總高為9.447m。水泵采用兩臺(tái)12Sh-9A型泵、兩臺(tái)20sh-9A型水泵（一備一用），電機(jī)分別配JS-116-4型和JSQ-

4、1410-6型。吸水管采用DN700和DN500兩種規(guī)格，壓水管采用DN600和DN400兩種規(guī)格。管材為鋼管，采用管路配件均為鋼制零件。起重機(jī)選用LD-A型電動(dòng)單梁起重機(jī)，起重量為5t。設(shè)200×200排水溝，選用50QWDL-15潛水排污泵，真空泵選用兩臺(tái)SZ-1J型真空泵，一用一備。二、設(shè)計(jì)流量的確定與設(shè)計(jì)揚(yáng)程的估算：（1）輸水管管徑的確定 查規(guī)范可得：輸水鑄鐵管的設(shè)計(jì)流速范圍1.01.5m/s，最高日用水量為4萬(wàn)m3/d，有兩條輸水管，按每條輸水管承擔(dān)2萬(wàn)m3/d。通過(guò)計(jì)算，當(dāng)管徑為500mm時(shí)，輸水管的流速為1.18m3/s，符合要求（2）設(shè)計(jì)流量的確定 該城市管網(wǎng)無(wú)設(shè)置水

5、塔，因此設(shè)計(jì)的泵站采取分級(jí)供水方式，既設(shè)計(jì)流量Q按最高日最高時(shí)用水量計(jì)算，已知：最高日用水量Qd=4×104m3/h，時(shí)變化系數(shù)Kh=1.6，因此最高日最高時(shí)用水量為：（3）設(shè)計(jì)揚(yáng)程的估算 1）水泵所需的靜揚(yáng)程的HST： 當(dāng)吸水井水位最高時(shí)：HST=20.0017.70=2.30m 當(dāng)吸水井水位最低時(shí)：HST=20.0014.20=5.80m 水泵所需的靜揚(yáng)程由供水的最不利點(diǎn)決定，故水泵所需的靜揚(yáng)程為5.80m 2）泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)的水頭損失h輸： 泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)的水頭損失，以最不利情況計(jì)算，既當(dāng)一條輸水管檢修時(shí)，另一條輸水管應(yīng)通過(guò)75的設(shè)計(jì)流量。由此計(jì)算得出每條輸水管的設(shè)計(jì)流量：Q=

6、0.75Q=0.75×741L/s=556L/s 由給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)401頁(yè)的水力計(jì)算表可查得 當(dāng)Q=550L/s時(shí)，V=2.80m/s，1000i=20.7 當(dāng)Q=560L/s時(shí)，V=2.85m/s，1000i=21.4利用“內(nèi)插法”可求得Q=500L/s輸水管的水力坡度i為：1000i=21.089 v=2.83m/s 所以輸水管的水頭損失為：h輸=1.1×21.089×10-3×500=11.60 （其中1.1是包括局部損失而加大的系數(shù)） 3）泵站內(nèi)的管道水頭損失hp初估計(jì)為2m 4）安全水頭初估計(jì)為2m5） 已知管網(wǎng)最不利點(diǎn)的水頭損失為12

7、m，服務(wù)水頭為20m。則水泵的設(shè)計(jì)總揚(yáng)程為：H=HST+Hsev+h輸+h網(wǎng)+hp+安全水頭 =5.80+20.00+11.60+12.00+2+2=53.40m三、初選泵和電機(jī) （1）可選用的泵及其性能在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，只考慮sh型水泵。當(dāng)在最不利的情況下，流量和揚(yáng)程要求最大時(shí)，Q=471L/s,H=53.40，在sh型水泵性能曲線型譜圖上畫(huà)出a點(diǎn)（741,53.40）流量和揚(yáng)程要求最小時(shí)，Q=30L/s,由于流量極小。泵站、輸水管和配水管網(wǎng)中的水頭損失也很小，現(xiàn)假定此三者之和為2m，則該點(diǎn)的揚(yáng)程為：H=HST+Hsev+2+hp+安全水頭H=5.80+20+2+2=29.8m，故Q=30L/

8、s，H=29.8m。在Sh型水泵性能曲線型譜圖上畫(huà)出b點(diǎn)（30,29.8）。連接a、b兩點(diǎn)，選泵的范圍即落在與ab連線相交的泵高效段內(nèi)。初選結(jié)果如下：12Sh-9A 12Sh-9B 20Sh-9 20Sh-9A 各泵的參數(shù)見(jiàn)下表：泵型號(hào)流量(L/s)揚(yáng)程(H)轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)功率(KW)效率()吸上高度Hs(m)葉輪直徑(mm)重量(kg)軸功率電動(dòng)機(jī)功率12Sh-92155804.540280920049115.683248421317812Sh-9B14047.2147099.2135804.537880919043115.683232371317820Sh-9

9、4306697034052082468225705605939083680504337720Sh-9A39058970300380744640257053050347756304236072 （2）管道的特性曲線 管道的的沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)之和S=（h輸+h網(wǎng)+hp）/Q2=（11.6+12+2）/0.7412=46.66（S2/m2）故管道的特性曲線方程為H=HST+SQ2=(5.8+20+2)+46.66Q2=27.8+46.66Q2（3）泵的組合方案及比較：根據(jù)初選泵組合不同的方案，查手冊(cè)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 材料設(shè)備 續(xù)冊(cè)二112頁(yè)，在坐標(biāo)紙上做出各泵的單泵特性曲線和不同組合下并聯(lián)

10、的特性曲線，以及管道特性曲線（見(jiàn)附圖），結(jié)合附圖與表格比較兩個(gè)方案，選出最佳方案方案編號(hào)用水變化范圍(L/s)運(yùn)行泵及其臺(tái)數(shù)泵揚(yáng)程(m)所需揚(yáng)程(m)揚(yáng)程利用率()泵效率()方案一選用兩臺(tái)12Sh-9A一臺(tái)20Sh-9A690-760兩臺(tái)12Sh-9A一臺(tái)20Sh-9A56-5550-5589-10080-8373-78590-690一臺(tái)12Sh-9A一臺(tái)20Sh-9A54-5044-5081-10081-8370-78520-590一臺(tái)20Sh-9A50-4440-4478-10070-78290-520兩臺(tái)12Sh-9A56-4032-4063-10075-83290一臺(tái)12Sh-9A32

11、3283方案二選用一臺(tái)12Sh-9A一臺(tái)12Sh-9B一臺(tái)20Sh-9680-760一臺(tái)12Sh-9A一臺(tái)20Sh-958-5549-5585-10080-8275-78470-680一臺(tái)20Sh-9A63-4938-4960-10070-78290-470一臺(tái)12Sh-9A一臺(tái)12Sh-9B48-3832-3867-10070-7775-82260-290一臺(tái)12Sh-9A39-3131-3280-10070-75260一臺(tái)12Sh-9B313180 經(jīng)過(guò)對(duì)比可得出：方案一的揚(yáng)程利用率高于方案二，同時(shí)方案一的泵效率優(yōu)于方案二，并且方案一泵的型號(hào)整齊簡(jiǎn)單，易管理和維護(hù)，因此最終選擇方案一，既為

12、兩臺(tái)12Sh-9A，兩臺(tái)20Sh-9A（一臺(tái)20Sh-9A為備用泵）(4)電動(dòng)機(jī)的選擇查看給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第十一冊(cè)第一版（其余的參考手冊(cè)為第二版），從泵的功率和轉(zhuǎn)數(shù)，選擇與之相匹配的電動(dòng)機(jī)，最終確定電動(dòng)機(jī)的方案水泵型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)功率(Kw)轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)重量(kg)電壓(V)12Sh-9AJS-116-41551470108038020Sh-9AJSQ-1410-638098535506000（5）機(jī)組基礎(chǔ)的確定1) 機(jī)組的基礎(chǔ)尺寸機(jī)組基礎(chǔ)搭配總長(zhǎng)(mm)總寬(mm)水泵重量(kg)電機(jī)重量(kg)總重量(kg)12Sh-9A、JS-116-4225410208091080188920Sh

13、-9A、JSQ-1410-63282134025703550612012Sh-9A泵與JS-116-4電動(dòng)機(jī)組基礎(chǔ)20Sh-9A泵與JSQ1410-6電動(dòng)機(jī)組基礎(chǔ)2） 基礎(chǔ)高度的確定12-Sh-9A型水泵與JS-116-4型電機(jī)的基礎(chǔ)高度：20Sh-9A型水泵與JSQ-1410-6型電機(jī)的基礎(chǔ)高度：四、吸、壓水管路的設(shè)計(jì)（1）查給水排水快速設(shè)計(jì)手冊(cè)可得吸壓水管的流速要求如下：管徑（mm）d250250d1000吸水管流速（m/s）1.01.21.21.6壓水管流速（m/s）1.52.02.02.5 （2）在水泵的單泵特性曲線、并聯(lián)特性曲線和管道的特性曲線圖上可看出： 1）單臺(tái)12Sh-9A水泵

14、單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，最大流量Q=290L/s，吸水管采用鋼管，查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)367頁(yè)： 吸水管：D=500mm，V=1.42m/s，1000i=5.23 壓水管：D=400mm，V=2.24m/s，1000i=17.3 2）單臺(tái)20Sh-9A水泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，最大流量Q=590L/s，吸水管采用鋼管，查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)367頁(yè)： 吸水管：D=700mm，V=1.53m/s，1000i=4.0 壓水管：D=600mm，V=2.02m/s，1000i=8.3五、機(jī)組及管路布置（1）機(jī)組布置 本設(shè)計(jì)的送水泵站為矩形，機(jī)組布置采用橫向排列的方式。每臺(tái)泵都有單獨(dú)的吸水管，各泵的壓水管引出泵房后在連

15、接起來(lái)，最后匯到兩臺(tái)DN500的鑄鐵管輸水管中。(2) 管路的布置管路布置見(jiàn)下圖：管路布置圖12Sh-9A水泵的管路的配件見(jiàn)下表泵型號(hào)管路編號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格(mm)局部阻力系數(shù)數(shù)量12Sh-9A吸水管路1吸水喇叭口DN500×DN750H1=530,H2=1190.52290°同徑彎頭DN5000.6423柔性穿墻套管DN500,L=500/44手動(dòng)閘閥Z41T-10型明桿楔式DN=500，L=5400.0625柔性接頭可曲撓橡膠接頭DN=500，L=2550.2126偏心漸縮管DN500×DN300,L=7150.22壓水管路7同心漸擴(kuò)管DN400×

16、DN300,L=5100.228柔性接頭可曲撓橡膠接頭DN=600，L=2600.2129止回閥H44X-10旋啟式DN=400，L=9001.7210電動(dòng)蝶閥D971X型電動(dòng)對(duì)夾式DN400，L=1550.2211柔性穿墻套管DN500,L=400/212異徑三通DN500×DN4001.5213同徑三通DN500×DN5003214手動(dòng)蝶閥D371X型蝸輪傳動(dòng)對(duì)夾式DN=500，L=1270.2115電動(dòng)蝶閥D971X型電動(dòng)對(duì)夾式DN500，L=1550.2120Sh-9A水泵的管路的配件見(jiàn)下表泵型號(hào)管路編號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格(mm)局部阻力系數(shù)數(shù)量20Sh-9A吸水管路

17、1吸水喇叭口DN700×DN10500.562H1=740,H2=159290°同徑彎頭DN7000.6823柔性穿墻套管DN700,L=500/44手動(dòng)閘閥Z41T-10型明桿楔式0.062DN=700，L=6605柔性接頭可曲撓橡膠接頭0.212DN=700，L=2606偏心漸縮管DN700×DN500,L=7060.22壓水管路7同心漸擴(kuò)管DN600×DN300,L=5200.3428柔性接頭可曲撓橡膠接頭0.212DN=600，L=2609止回閥H44TX-10旋啟式1.72DN=600，L=130010電動(dòng)蝶閥D971X型電動(dòng)對(duì)夾式0.22DN

18、600，L=1551190°異徑彎頭DN600×DN5000.67212柔性穿墻套管DN600,L=500/2說(shuō)明：1)12Sh9A的吐出錐管尺寸為DN200×DN300，L=500mm。20Sh9A的吐出錐管尺寸為DN300×DN500，L=1000mm2)為了節(jié)省面積，閘門(mén)井設(shè)在泵房外，井的直徑為2000mm，閘門(mén)井中設(shè)的是一個(gè)DN500的電動(dòng)蝶閥和DN500的手動(dòng)蝶閥六、泵站內(nèi)管道的水頭損失計(jì)算取一條最不利線路，從20Sh-9A吸水口經(jīng)過(guò)閘門(mén)井最終到輸水干管為計(jì)算線路圖（如下圖所示）泵站內(nèi)部最不利線路（1）吸水管路的水頭損失hs 本設(shè)計(jì)取吸水管長(zhǎng)為

19、8m，由四（2）可得，吸水管中的流速為V1=1.53m/s，流入泵中的速度V2為： 吸水管的水力坡度1000i=4.00，因此：（2）水泵本身的水頭損失（3）壓水管路的水頭損失hd 本設(shè)計(jì)取壓水管長(zhǎng)為20m，由四（2）可得，壓水管中的流速為V3=2.02m/s 在DN500的輸水管的流速V4為： 壓水管的水力坡度1000i=8.3，因此：(注：根據(jù)最不利點(diǎn)各個(gè)三通的水流特點(diǎn)，分別取0.1、0.1、1.5) 終上所述可得：泵站內(nèi)部的水頭損失為： 水泵所需的實(shí)際揚(yáng)程為：H=HST+Hsev+h輸+h網(wǎng)+h泵站+安全水頭 =5.80+20.00+11.60+12.00+2.59+2=53.99m 七

20、、消防校核 消防按一處發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行計(jì)算可得： 消防所需揚(yáng)程：H=HST+Hsev+h輸+h網(wǎng)+h泵站+安全水=5.8+10+11.60+17.50+2.59+2=49.49m（該式中消防的服務(wù)水頭取10m） 消防所需流量：Q=741+30L/s。在坐標(biāo)紙上做出點(diǎn)（771,49.49），可得所選的水泵在發(fā)生火災(zāi)時(shí)無(wú)需備用泵也能滿足消防要求八、輔助設(shè)備的選擇和布置（1）起重設(shè)備 水泵和電機(jī)是不帶底座的，因此泵和電機(jī)可以分開(kāi)起吊。最大的起重設(shè)備為電機(jī)JSQ-1410-6，重量3550kg。泵房大概跨度為8米多，查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第十一冊(cè)670頁(yè)，選擇LD-A型電動(dòng)單梁起重機(jī)，跨度Lk=7.5米，起重

21、量為5噸。（2） 真空泵的選擇啟動(dòng)引水設(shè)備選用真空泵，真空泵的排氣量Q為 （注：20Sh-9A的吸水口到出水閘閥的距離為3.6m） 真空泵的最大真空度Hvmax查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第十一冊(cè)173頁(yè)，選用兩臺(tái)SZ-1J型真空泵(一用一備）（3) 排水設(shè)備 在泵房?jī)?nèi)設(shè)排水溝200×200，另設(shè)50QWDL-15潛水排污泵 (4)通風(fēng)設(shè)備 泵房設(shè)計(jì)為半地下室泵房，采用自然通風(fēng)設(shè)有高低窗，并且保證足夠的開(kāi)窗面積 九、泵站各部分標(biāo)高的確定（1）泵的安裝高度12Sh-9A水泵的允許吸上真空高度Hs=4.5m，20Sh-9A水泵的允許吸上真空高度Hs=4.0m，所以按20Sh-9A水泵來(lái)計(jì)算安裝高度

22、Hss（假設(shè)水溫為20，海拔為100m）所以安裝高度取2.5m（2）吸水井高度的確定1） 按照規(guī)范，從吸水井最低水位到喇叭口的浸沒(méi)深度不應(yīng)小于0.51.0m，取浸沒(méi)深度為1.0m，故喇叭口的標(biāo)高為H喇叭口=14.201.0m=13.20m2） 按照規(guī)范，從吸水井井底到喇叭口的距離應(yīng)符合0.8D，D為喇叭口的最寬出口的直徑。即H井底=13.200.8×1.050m=12.36m（3）各泵軸、管軸和基礎(chǔ)的標(biāo)高確定1）由九（1）可得安裝高度為2.5m，則泵軸的標(biāo)高H泵軸=14.20+2.5m=16.70m，查手冊(cè)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 材料設(shè)備 續(xù)冊(cè)二得：泵型號(hào)泵軸與吸水管軸的距離（mm）泵軸與壓水管軸的距離（mm）泵軸與基的距離（mm）12Sh-9A26530452020Sh-9A4255459002）20Sh-9A各標(biāo)高的確定吸水管的管軸標(biāo)高吸軸=16.700.425m=16.275m壓水管的管軸標(biāo)高H壓軸=16.700.545m=16.155m基礎(chǔ)的標(biāo)高H基礎(chǔ)16.70-