水泵與水泵站課程設計

1、I目目 錄錄目目 錄錄 .I第第 1 章章 緒論緒論.11.1 設計要求.11.1.1 設計題目：送水泵站（二級泵站）設計.11.2 二級泵站設計資料.2第第 2 章章 計算說明書計算說明書.32.1 水泵和電機的初步選擇.32.1.1 二級泵站的組成及特點.32.1.2 泵站設計參數(shù)的確定.42.1.3 選擇水泵.42.2 水泵機組的基礎設計.72.3 水泵吸水管路和壓水管路設計.92.3.1 吸水管路.92.3.2 壓水管路.102.3.3 管路附件選配.102.4 布置機組和管道.112.5 泵房形式的選擇.122.5.1 泵的布置形勢.122.6 吸水井的設計.132.7 各工藝標高的

2、設計.142.8 復核水泵和電機.152.9 消防校核.152.10 設備的選擇.152.10.1 引水設備.152.10.2 計量設備.162.10.3 起重設備.162.10.4 泵房的高度.172.10.5 排水設備.172.10.6 防水錘設備.182.11 泵房建筑高度和平面尺寸的確定.182.12 設計二級泵站平面圖及剖面圖.19結束語結束語.20參考文獻參考文獻.211第第 1 章章 緒論緒論1.1 設計要求設計要求1.1.1 設計題目：送水泵站（二級泵站）設計1.1.2 泵站設計水量：6.25 萬 m3/d。1.1.3 設計任務 城市送水泵站技術設計的工藝部分。根據(jù)水量、水壓變

3、化情況選泵，工作泵和備用泵型號和臺數(shù)。 泵房型式的選擇 機組基礎設計；平面尺寸及高度 計算水泵吸水管和壓水管力直徑：選用各種配件和閥件的型號、規(guī)格種及安 裝尺寸（說明特點） 。吸水井設計：尺寸和水位布置機組和管道 泵房中各標高的確定：室內地面、基礎頂面、水泵安裝高度、泵房建筑高度 等。 復核水泵及電機：計算吸水管及泵站內壓水管損關、求出總揚程、校核所選 水泵，如不合適，則重選水泵及電機。重新確定泵站的各級供水量。 進行消防和轉輸校核.計算和選擇附屬設備設備的選擇和布置計量設備起重設備排水泵及水錘消除器等確定泵站平面尺寸、初步規(guī)劃泵站總平面泵房的長度和寬度，總平面布置包括：配電室、機器間、值班室

4、、修理間等。21.1.4 圖紙要求泵站平面及剖面圖（機器間） ，應繪出主要設備、管路、配件及輔助設備的位置、尺寸、標高，列出主要設備表和村料表（比例尺 1：100） 。1.2 二級泵站設計資料二級泵站設計資料1.2.1 泵站設計水量為 6.25 萬 m3/d1.2.2 管網(wǎng)設計的部分成果：根據(jù)用水曲線確定的二級泵站工作制度，分（2）級工作。第一級，從（22）時到（5）時，每小時占全天用水量的（2.5）%；第二級，從（5）時到（22）時，每小時占全天用水量的（4.85 ）%。 城市的設計最不利點的地面標高（ 130）米，建筑層數(shù)（ 7 ）層，自由水壓 （35）米。管網(wǎng)平差得出的泵站至最不利點的輸

5、水管和管網(wǎng)的總水頭損失為（21）米；消防流量為（200 ）m3/h，消防揚程為（ 15）米。 清水池所在地面標高為（ 120 ）米；清水地最低水位在地面以下（ 5 ）米。1.2.3.城市冰凍線為（1.5）米，最高溫度為（ 30 ），最低溫度為（ -25 ）1.2.4.泵站所在地土壤良好，地下水位為（ 25 ）米。1.2.5.泵站為雙電源。3第第 2 章章 計算說明書計算說明書2.1 水泵和電機的初步選擇水泵和電機的初步選擇2.1.1 二級泵站的組成及特點二級泵站的組成及特點2.1.1.1 二級泵站的組成(1)水泵機組 包括水泵和電動機，是泵站中最重要的組成部分；(2)吸壓管路 指水泵的吸水(進

6、水)管路和壓水(出水)管路，水泵通過吸水管從吸水井(池)中吸水，經(jīng)水泵加壓后通過壓水管路送至用戶；(3)引水設備 指真空引水設備(如真空泵、引水罐等)和灌水設備。當水泵工作為吸入式啟動時，需引水設備；(4)起重設備 指泵站內設備及管道安裝，檢修用的吊車、電動葫蘆等設備；(5)排水設備 指排水泵、排水溝、集水坑等，用以排除泵站地面污水；(6)計量設備 指流量計、壓力計、真空泵、溫度計等；(7)采暖及通風設備 指采暖用的散熱器、電熱器、火爐及通風機等設備；(8)電氣設備 指變、配電設備；(9)防水錘設備 指水錘消除器等；(10)其他設備 包括照明、通信、安全與防水設施等。在泵站中除設有機器間(安裝

7、水泵機組的房間)外，還設有高低壓配電室、控制室、值班室、修理間等輔助房間。2.1.1.2 二級泵站的特點：二級泵站通常設在凈水廠內，經(jīng)水廠凈化后的水進入清水池儲存，清水池中水經(jīng)管道自流入吸水井，水泵從吸水井吸水，經(jīng)加壓后送入城市輸配水管網(wǎng)。其工藝流程如：清水池吸水井送水泵站輸配水管網(wǎng)用戶。基本特點：泵站埋深較淺，通常建成地面式或半地面式，為了適應用戶水量、水質的變化，需要設置多臺水泵機組，因而，泵房面積較大，泵房一般為矩形形狀，磚混結構。42.1.2 泵站設計參數(shù)的確定泵站設計參數(shù)的確定設計流量的確定泵站一級工作時的設計流量：33162500/2.5%1562.5/434.028 /Qmhmh

8、L s泵站二級工作時的設計流量：33162500/4.85%3031.25/842.014 /QmhmhL s設計揚程的確定0130 1205)35212 1.574.5cHZHHhHm安（其中:H 泵站所需揚程（m） 地形高差(m)cZ自由水壓(m)；0H總水頭損失(m)；H泵站內損失（初步估計為 2m） h Hc安全水頭 1.5m2.1.3 選擇水泵選擇水泵2.1.3.1 水泵選擇的基本原則 （1）所選水泵機組應滿足用戶最高日各個時刻（含最大的）流量和揚程的要求， 保證供水的安全可靠性。 （2）依據(jù)所選水泵建造的泵站的造價低。 （3）水泵機組長期在高效率下工作，運行及管理費用低。 （4）水

9、泵性能好，使用壽命長，便于安裝和檢修。 （5）在水泵供水能力上應考慮近、遠期結合，留有發(fā)展余地。 2.1.3.2 初選水泵5圖 2-1 sh 型離心泵性能曲線型譜圖根據(jù)和=74.5m，在泵的綜合性能圖上作出該點。當時 ,842.014 /QL sH30 /QL s輸水管和配水管網(wǎng)中水頭損失很小，假定此時總水頭損失之和為 2 米，所需泵的揚程為 H=15+35+2+2=54m，在圖上作出這點。兩點連接成參考管道特性曲線，選取與參考管道特性曲線相交的水泵并聯(lián),其泵型分別為 12sh-6B 型、14sh-9 型、14sh-9A型，性能參數(shù)如表 2-1 所示。其中 12sh-6B 型、14sh-9A

10、型的楊程顯然不滿足設計要求，所以三個方案中只有方案二比較合適，即選用 14sh-9 型單級雙吸離心泵。6表 2-1 sh 型單級雙吸離心泵的性能表流量 Q(m3/h)型號3/mh/L s揚程H(m)轉速n(r/min)泵軸功率N(kW)效率()允許吸上真空高度Hs(m)泵重(kg)12Sh-6B5409001502507257147015120070735.63.885714Sh-997211402704008056147027532377803.5120014Sh-9A90013322503707056147022025778843.51200求出管路特性曲線方程中的參數(shù)，因為：mHST50

11、35155222/44.32824. 0/221/msQhHS）（）（所以：2244.3250QSQHHST根據(jù)上表泵的性能參數(shù)以及泵的特性曲線，可確定設計方案為：四臺 14Sh-9泵并聯(lián)，其中有一臺為備用泵。圖 22 14sh9 單擊雙吸離心泵性能特性曲線7一級供水（兩臺泵并聯(lián)工作），工況點如kWPmHSLQ94.219,99.69,69,/500總二級供水時(三臺水泵并聯(lián)工作)，工況點（見 M 點） kWPmHSLQ355,80,79,/850H0Q(850)Q1臺2臺3臺Q(500)圖 2-3 三臺 14sh-9 型號泵并聯(lián)工作曲線2.2 水泵機組的基礎設計水泵機組的基礎設計 表 2-2

12、 14sh-9 型單級雙吸離心泵安裝(mm)（不帶底座）泵外型尺寸(mm)型號電動機型號1L2L4LB1B3B15338224401300650720H1H3H4H4d110656026036034安裝尺寸(mm)L6L7L8L9Lb308410538758605007905H8HC14d14sh-9JS-138-411105006328圖 2-4 14sh-9 型單級雙吸離心泵(不帶底座)安裝尺寸圖14sh-9 型水泵不帶底座，所以選定其基礎為混凝土塊式基礎，則基礎長度468(400 500)(400 500)440 1053860(400 500)23524502803mmLLLL地腳螺栓

13、間距基礎寬度400 500)400 500)7904501240Bbmm地腳螺栓間距（寬度方向）+（基礎高度H=地腳螺栓長度+（0.150.2）=24d+（0.150.2）m=2434+200=1016mm按基礎重量校核基礎高度9(2.5 4.0)()3.5 (12002100)1.38m2400 2.803 1.240PJHWWHLB經(jīng)比較取基礎高度為 1.4m最終確定水泵占地 LBH=2.8031.2401.061=2.74m 。其中：水泵重量（kg） ；Wp 電機重量（kg） ；JW基礎長度（m） ；L基礎寬度（m） ；B基礎密度（kg/m3）(混凝土密度 2400 kg/m3)。H2.

14、3 水泵吸水管路和壓水管路設計水泵吸水管路和壓水管路設計當泵站為一級供水時，兩臺 14sh-9 型單級雙吸離心泵并聯(lián)工作，其流量Q=434.028L/s，單臺泵出水量 Q=217.014 L/s。當泵站為二級供水時，三臺 14sh-9 型單級雙吸離心泵并聯(lián)工作，其流量Q=842.014L/s，單臺水泵出水量 Q=280.671L/s；水泵吸、壓水管所通過的流量應按 Q=280.671L/s(最大)設計，管材采用鋼管。2.3.1 吸水管路吸水管路2.3.1.1 吸水管路布置要求吸水管路通常處在高壓狀態(tài)下工作，所以對吸水管路的基本要求是不漏氣、不積氣、不吸氣，否則會使水泵的工作產生故障。為此常采取

15、一下措施：(1) 為保證吸水管路不漏氣，要求管材必須嚴格。(2) 為使水泵及時排走吸水管路中的氣體，吸水管應有沿水流方向連續(xù)上升的坡度。(3) 吸水管的安裝與敷設應避免在管道內形成氣囊。(4) 吸水管安裝在吸水井內，吸水井有效容積應不小于最大一臺泵 5min 的抽水量。(5) 吸入式工作的水泵，每臺水泵應設單獨的吸水管。(6) 當吸水池水位高于水泵軸線時，吸水管上應設閘閥，以利于水泵檢修。(7) 當水中有大量雜質時，喇叭口下面應設置濾網(wǎng)。10(8) 吸水管設計流速一般為：DN250mm 時，v=1.01.2m/s；DN2501000mm 時，v=1.21.6m/s；DN1000mm 時，v=1

16、.52.0m/s.2.3.1.2 吸水管管徑當 Q=280.671m/s 時，由鋼管水力計算表查得管徑 d=500mm，流速 V=1.38m/s，單位管段的水頭損失 i=4.91mm/m。2.3.2 壓水管路壓水管路2.3.2.1 壓水管路布置要求對壓水管路的基本要求是耐高壓、不漏水、供水安全、安裝及檢修方便。(1) 壓水管路常采用鋼管，采用焊接接口，與設備連接處或需要經(jīng)常檢修處采用法蘭接口。(2) 為了避免管路上的應力傳至水泵，以及安裝和拆卸方便，可在壓水管路適當位置上設補償接頭或可撓性接頭。(3) 離心泵必須要關閘啟動。(4) 當不允許水倒流時，需設止回閥。(5) 壓水管設計流速為：DN2

17、50mm 時，v=1.52.0m/s；DN250mm 時，v=2.02.5m/s；2.3.2.2 壓水管管徑當 Q=280.671L/s 時，由鋼管水力計算表查得管徑 D=400mm，流速 V=2.17m/s，阻力系數(shù) i=16.3mm/m2.3.3 管路附件選配管路附件選配每臺水泵都單獨設有吸水管，并設有閘閥，型號為 Z41T-10，DN500mm，L540mm，W681Kg。壓水管設有止回閥，型號為 H44T(X)-10，DN400mm，L900mm，W508kg。水泵控制閥，型號 D371X(H、F)，DN400mm，L102mm，W128kg。具體管路附件選配如下：11表 2-3 14

18、Sh-9 型水泵進出口尺寸進口法蘭尺寸 mm出口法蘭尺寸 mm型號DN1D11D1n1-d1DN2D12D2n2-d214Sh-9A35046050516-2225035039512-22表 2-4 管路附件選配表 名稱型號規(guī)格單位數(shù)量喇叭口DN700 500個490 度彎頭DN500個4蝶閥D371X（H、F）型DN400，L102個6閘閥Z41T-10DN500，L=540個4十字管DN500 500個2止回閥H44T(X)-10DN400 L900個4偏心漸縮管DN700 400個4偏心漸擴管DN350 500個42.4 布置機組和管道布置機組和管道水泵機組布置的基本要求是：供水安全可靠

19、、管道布置簡短、安裝與維護方便、機組排列整齊、起重設備簡單并留有擴建余地。常見的布置形式有：1、縱向排列適用于 IS 型單級單吸懸臂式離心泵。采用這種排列形式可以使吸水管保持順直，機組布置較為緊湊整齊，檢修方便，泵房長度較小但寬度較大(IS 型水泵輕，可以用移動式吊裝設備)。2、橫向排列(泵軸線呈一直線布置)橫向排列這種布置形式適用于側向進水、側向出水的 Sh 型雙吸式水泵，進出水12管順直，水力條件好，這種布置形式雖然泵房長度大些但跨度小，吊裝設備采用單軌吊車即可。3、橫向雙行排列橫向雙行排列這種排列更為緊湊，節(jié)省建筑面積。泵房跨度大、起重設備需考慮采用橋式行車。適用于泵房中機組較多的圓形取

20、水泵站。但這種布置形式兩行泵的轉向從電機方向看去是彼此相反的，因此，在泵訂貨時應向水泵廠特別說明，以便水泵廠配置不同轉向的軸套止鎖裝置。根據(jù)比較機組采用橫向排列。橫向排列的各部尺寸應符合下列要求：（1）泵凸出部分到墻壁的凈距 A1等于最大設備的寬度加 1m，但不得小于2m。=b+1000=790+1000=1790mm,取=5000mm。1A1A（2）出水側泵基礎與墻壁的凈距應按水管配件安裝的需要確定。但是考慮到泵1B出水側是管理操作的主要通道，故3 m。取 B1=4500mm。1B（3）進水側泵基礎與墻壁的凈距，也應根據(jù)管道配件的安裝要求決定，但不小1D于 1 m.。取=2000mm。1D（

21、4）電機凸出部分與配電設備的凈距，應保證電機轉子在檢修時能拆卸，并保1C持一定安全距離，其值要求：=電機軸長+0.5m。但是，低壓配電設備應1C1.5 m.；高壓配電設備2.0 m。=L+500=1545+500=2045mm，取1C1C1C=2200mm。1C（5）泵基礎之間的凈距 E1值與要求相同，即 E1=。如果電機和泵凸出基礎，1C1CE1值表示為凸出部分的凈距。取 E1=2200mm。（6）控制室和配電室長度別取 3000mm。2.5 泵房形式的選擇泵房形式的選擇根據(jù)清水池最低水位標高和水泵的條件，確定泵房為矩形mH115mHs5 . 3半地下式。泵房右側設有設備出入的大門、檢修平臺

22、，左側設配電室、值班室等。132.5.1 泵的布置形勢泵的布置形勢（一）縱向排列此種排列方式適用于如 IS 型單級單吸懸臂式離心泵。因為懸臂式系頂端進水，采用縱向排列能使吸水管保持順直狀態(tài)，如果泵房中兼有側向進水和側向出水的離心泵，則才縱向排列的方案就值得商榷。如果 Sh 型泵占多數(shù)時，縱向排列方案就不可取。（二）橫向排列 側向進、出水的泵，如單級雙吸臥式離心泵 Sh 型、SA 型采用橫向排列比較好。根據(jù)以上要點和實際情況，本泵站采用橫向布置， A1B 1C 1D 1E 1泵房總長度L= +3+4L安裝+( L控制+ L配電）1A1E1C=5000+32200+2200+43084+3000=

23、29136mm（其中 L控制+ L配電 取 3000mm ，最后調整為 30000mm）泵房總寬度 B= 11DBB基礎=2000+1240+4500=7740mm(最后調整為 11000mm)2.6 吸水井的設計吸水井的設計吸水井最低水位清水池最低水位清水池至吸水井水頭損失（120-5）-0.2114.8m；14喇叭口淹沒深度 取0.5 1.0hm1.2hm水泵吸水管進口喇叭口大頭直徑D(1.31.5)d=1.4 500=700mm水泵吸水管進口喇叭口長度H(3.57.0)(D-d)=5.5 (700-500)=1100mm喇叭口距吸水井井壁距離1L =(0.751.0) D=0.8 700

24、=560mm喇叭口之間距離2L =(1.52.0) D=1.8 700=1260mm喇叭口距吸水井井底距離（取 1000m）10.80.8 700560hDmm所以，吸水井長度 L=5602+12603+7004=7700mm，但考慮水泵機組之間距，將吸水井長度確定為 20000mm；寬度 B=5602+700=1820mm （最終調整為 2500m） 吸水井有效容積應不小于最大一臺泵 5min 的抽水量，取吸水井高度為6000mm， （其中超高 300mm） ，吸水量顯然滿足要求。2.7 各工藝標高的設計各工藝標高的設計14sh-9 型水泵允許吸上真空高度為 3.5m。水泵允許安裝高度：sS

25、sshgvHH22吸水管長度暫按 10m 估算，其沿程水頭損失：iL= 4.91mm/m10m=0.0491m局部水頭損失：mgVgVgv169. 08 . 926 . 120. 08 . 9238. 1)07. 060. 08 . 0(22)(2222423212進吸式中：吸水管進口喇叭口局部阻力系數(shù)，取 0.8；190彎頭局部阻力系數(shù)，取 0.60；2閥門局部阻力系數(shù)，取 0.07；3偏心漸縮管局部阻力系數(shù)，取 0.20；4吸水管中流速，1.38m/s V吸水泵進口處流速，1.6 m/sV進15吸水管總水頭損失為hs=iL+ =0.0491+0.169=0.218m，但考慮長期運gv22行

26、后，水泵性能下降和管路阻力增加等，為安全起見所以取。mhs0 . 1則 。mhgvHHssss9 . 30 . 18 . 9238. 10 . 52221、泵軸標高吸水井最低水位+Hss114.8+3.9=118.7m2、基礎頂面標高泵軸標高-泵軸至基礎頂面高度(H1)118.7-0.56118.14m3、泵房地面標高基礎頂面標高-0.20118.14-0.20=117.94m4、水泵進口中心標高=泵軸標高-=117.59-0.27=117.32m3H5、水泵出口中心標高=泵軸標高-=117.59-0.33=117.2m4H2.8 復核水泵和電機復核水泵和電機根據(jù)已經(jīng)確定的機組布置和管路情況重

27、新計算泵房內的管路水頭損失，復核所需揚程，然后校核水泵機組。 泵房內管路水頭損失mhhhds359. 1359. 00 . 1泵站內其中 ：吸水管總水頭損失 mhs0 . 1壓水管總水頭損失 =iL=1.116.3mm/m20=0.359mdh（系數(shù) 1.1 表示壓水管路中局部損失按沿程損失的 10%計算.）泵房內管路水頭損失為 1.359m。所以，水泵泵揚程為，0130 1205)3521 1.359 1.573.859cHZHHhHm安泵站內（與估計揚程基本相同，說明選定的水泵機組合適。2.9 消防校核消防校核消防時，泵站的供水量max842.01455.556897.57L/SQQQ消消

28、防時，泵站的揚程160130 1205) 1521 1.35952.359cHZHHhm 泵站內（所選機組能滿足消防時的水量和揚程的要求。2.10 設備的選擇設備的選擇2.10.1 引水設備引水設備當吸水井水位低于泵軸線時，水泵需要采用真空泵引水。真空泵的抽氣量：VQL/s 10.34lmin/m63. 05106 . 0416 . 135. 04105. 1min/m()(3223p）（）TVVKQSv真空泵所需的真空值max2.4 100017713.613.6ssvHHmmHg其中：真空泵的抽氣量 （m3/s） ；vQ漏氣系數(shù)（1.051.10） ；K最大一臺水泵泵殼內空氣容積（m3）

29、；pV吸水管中空氣容積；水泵引水時間（min） ，一般應小于 5min，消防泵應不sVT大于 3min；真空泵的最大真空度（mmHg） ；maxVH離心泵的安裝高度（m） ，最好取吸水井最低水位至水泵頂部的高差。ssH根據(jù)和選取 SZB-8 型水環(huán)式真空泵 2 臺，一備一用，布置在泵房靠墻VQmaxVH邊處。2.10.2 計量設備計量設備在壓水管上設超聲波流量計，選取 SP-1 型超聲波流量計 2 臺，安裝在泵房外輸水干管上，距離泵房 7m。在壓水管上設壓力表，型號為 Y60Z，測量范圍為 0.01.0MPa。在吸水管上設真空表，型號為 Z60Z，測量范圍為 0760mmHg。172.10.3

30、 起重設備起重設備14sh-9 型水泵的重量 1200Kg ，JS-138-4 型電機的重量是 2100 Kg根據(jù)電機和水泵的重量結合水泵房的高度選擇起重機的重量的 型號為LH 型電動葫蘆雙梁式起重機起重量 5t,跨度 16.5m，起升高度 9m。 表 2-5 LH 型電動葫蘆雙梁橋式起重機BQBXBHH1H2H31S2S36963000110012004142040168976976圖 2-5 LH 型電動葫蘆雙梁橋式起重機2.10.4 泵房的高度泵房的高度 取吊物底部至最高一臺機組頂距 f=0.5m,則 g+f=1.106+0.5=1.606m泵房間地面以上高度為： 4.851-2.06=

31、2.791m12()HabcdefgH a為吊車梁高度 , 取 0.414mb滑車高度 ,0.231mc為葫蘆鋼絲繞緊狀態(tài)長度，0.5md起重繩的垂直長度 ,電機總寬為 0.79m，則取 d=1.20.79=1me最大一臺設備高度 1.110m18為泵房地下部分的高度，120-117.94=2.06m2H所以，泵房總高度為 4.851m，為了以后的發(fā)展需要，取 H=8m2.10.5 排水設備排水設備設潛水排污泵 2 臺，一用一備，設積水坑一個，容積為 1.01.21.5 m 選取 50QW15-7-0.75 型潛水排污泵，其參數(shù)為：；h/mQ315mH7min/rn2820kW.N750表 2-6 50WZB30-25 型污水泵數(shù)據(jù)流量 m3/h揚程 m轉速 r/min軸功率 kw功率 Kw效率%汽蝕余量302529004.085.5503.7表 2-7 5