水泵与泵站课程设计计算说明书

水泵与水泵站

课程设计说明计算书

专 业：给排水科学与工程 班 级：给排水131 * ***** 学 号：28

指导老师：李标、黄文杰 日 期: 二0一五年十二月

水泵与水泵站课程设计说明计算书

目录

前言 ............................................................................................................................................ 3 第一章绪论 ................................................................................................................................ 3

1.设计任务 ................................................................................................................... 3 2.基础资料 ................................................................................................................... 3

第二章设计计算书 .................................................................................................................... 4

一、泵站设计流量 ............................................................................................................. 4 二、本站设计扬程 ............................................................................................................. 4 三、水泵选型 ..................................................................................................................... 4

1.选择原则 ................................................................................................................... 4 2.初选水泵与电机 ....................................................................................................... 5 四、机组的布置和基础设计和吸压管路计算 ................................................................. 8

1.泵站机组的布置 ....................................................................................................... 8 2.基础尺寸的计算 ....................................................................................................... 8 五、吸水管与压水管的设计 ............................................................................................. 9

1.管路要求 ................................................................................................................... 9 2.管径计算 ................................................................................................................. 10 3.管件及配件规格决定 ............................................................................................. 10 4.管道敷设地点 .......................................................................................................... 11 六、泵房尺寸计算机组和管路布置 ................................................................................ 11 七、精确水泵轴线标高 ................................................................................................... 12 八、泵站内主要附属设备的选择 ................................................................................... 12

1.引水设备 ................................................................................................................. 13 2.计量设备 ................................................................................................................. 13 3.起重设备 ................................................................................................................. 13

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给水泵站课程设计说明书

前言

设计内容包含了选泵、机组布置、吸水管和压水管的布置、水泵流量和扬程的校核、辅助设备的选取、泵房平面尺寸和高程的确等大部分内容。

该送水泵房的设计主要指的是二级泵站的设计，级泵站主要由水泵机组,吸压管路,引水设备,起重设备,排水设备,计量设备,采暖及通风设备,电气设备,防水锤设备和其他设备组成。在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外，还设有高低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。

通过这次设计，使我得到了一次综合训练，我把以前学到的分散、零乱的知识，进一步加强与巩固，并使之系统化，理论和实际相结合，加深了我们对城市取水泵房的整体性理解和认识。使我在查阅文献、编写计算书和说明书、计算机绘图等各方面的技能也得到了相应的提高。

第一章绪论

1.设计任务

按设计任务书给定的原始资料及所在给水厂其他构筑物的设计计算结果，进行南方某市给水厂的送水泵站设计。

2.基础资料

1）地形概况：在建水厂土地地面标高为11米，地势较为平坦；清水池所在地面标高为11米；清水地最低水位在地面以下4米； 2）水厂最高日供水量80000+28×3000 m³/d； 时变化系数Kh=1.7； 日变化系数Kd=1.4； 总变化系数Kz=2.38；

3）水厂出厂水压，即泵站的出站水压为45 mH2O；

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4）消防流量为158.4 m³/h，消防扬程为35米（包括输水管水头损失）。

第二章设计计算书

一、泵站设计流量

由设计资料可知，水厂供水规模为1000m³/d，泵站采用均匀供水方式向水厂供水，泵站的设计流量按最高日平均时用水量计算，泵站设计流量

1000

Q=1.7××1000=3227𝐿/𝑠

24×3600二、本站设计扬程

泵站设计扬程为：H=𝐻𝑠𝑡+𝐻𝑐+∑ℎ+𝐻𝑠𝑒𝑣=5+2+2+45=54 式中，H——水泵设计扬程，m

𝐻𝑠𝑡——水泵静扬程，系手机最低水位与水泵泵轴高差，m 𝐻𝑐——安全水头，一般取2~3m ∑ℎ——水泵总水头损失，m 𝐻𝑠𝑒𝑣——服务水头，m

假设吸水管沿程与局部水头损失为2m

三、水泵选型

1.选择原则

1）首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求，并使所选水泵特性曲线的高效率范围尽量平缓，对特殊工况，必要时另设专用水泵来满足其要求； 2）尽可能选用同型号水泵；或扬程相近、流量大小搭配的泵； 3）应考虑近远期结合，一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵；

4）一般尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵，但亦要考虑运行调度方便，适当配置小泵，通常送水泵房至少2—3台（不包括备用泵）； 5）泵应在高效率段运用（特别对经常运行工况）；

6）尽可能选用允许吸上真空度值大或必需气蚀余量值小的泵，以提高水泵安装高度，

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减少泵房埋深，降低造价；

7）水泵选择必需考虑节约能源，除了选用高效率泵外，还可考虑运行工况的调节； 8）高浊度水源的取水泵房应选用低转速，耐磨的水泵，有条件可在水泵内壳留道，叶轮表面涂耐磨涂料。

2.初选水泵与电机

根据所给资料以及选泵的原则，拟选用Sh型单级双吸卧式离心清水泵。

据所给资料，水厂供水量在10~30万立方每天范围内，以5台水泵为宜。为了使调节方便，可采用大小泵搭配，流量分配可采用5:5:5:2:2。

选泵的主要依据是泵站设计扬程和泵站设计流量。根据泵站设计扬程54m, 泵站设计流量为3.227m³/s。查单级双吸离心泵的型谱图，根据选泵原则和选泵步骤，淘汰明显不合理的选泵方案，符合选泵原则要求的水泵。

hSQ已知 2，代入

Q与h2HHstSQ得到S=1.920×10,根据在Sh

−7

型水泵型谱图上作出管路近似参考特性曲线（ab）。A点为最大用水工况点，其坐标为（3227,54），最大工况点由最大时供水量与扬程确定；设b点流量为52L/s，则可根据管路特性曲线方程计算得出b点坐标（52,52），在sh型泵型谱图中描出a,b两点，作ab连线

管道特性曲线关系表

Q(L/S) 0 H(m) 52.00 400 52.04 2000 53.06 600 52.10 2200 53.28 800 52.17 2400 53.52 1000 52.26 2600 53.79 1200 52.38 2800 54.07 1400 52.52 3000 54.38 1600 52.68 3200 54.70 Q(L/S) 1800 H(m)

52.86 5

在并联供水方式下，与ab线有交点的水泵均可用于该给水泵站；根据各型号水泵高效段及供水需求，较适合的水泵有：20Sh-9A和24Sh-13。

初选水泵性能列表表一

型号 流量Q扬程H（L/s） （m） 390~630 695~972 58~42 56~38 转速n泵轴功率（r/min） N（kW） 300~360 460~452 380 550 效率η 72~75 80~88 允许席上真空高度Hs（m） 4 2.5 叶轮直径泵重D（mm） （kg） 0 630 2740 3780 20Sh-9A 24Sh-13 根据上表，列出以下选泵方案：

（1）方案一：4×20Sh-9A，1×24Sh-13，备用1×24Sh-13，总计6台 （2）方案二：3×20Sh-9A，2×24Sh-13，备用1×24Sh-13，总计6台 （3）方案三：2×20Sh-9A，3×24Sh-13，备用1×24Sh-13，总计6台

水泵方案比较表二

运行水泵型号及台数 1×24Sh-13 4×20Sh-9A 2×24Sh-13 3×20Sh-9A 3×24Sh-13 2×20Sh-9A 水泵扬程 （m） 58~42 所需扬程 （m） 52~54 扬程利用率 用水量变化（%） 范围 （L/s） 85~100 2255~3492 水泵效率 （%） 80~88 72~75 80~88 72~75 80~88 72~75 第一方案 1台24Sh-13 4台20Sh-9A 第二方案 2台24Sh-13 3台20Sh-9A 第三方案 3台24Sh-13 2台20Sh-9A 56~50 52.5~54 80~100 2560~3834 54~50 51~54 84~100 2865~4176 6

M为并联水泵特性曲线，从表中可以看出每个供水方案在分级供水时用水量变化范围、运行水泵的型号和台数、水泵提供扬程、给水系统所需扬程、扬程利用率、水泵效率等，以便进行方案比较。

从表中可以看出，第三方案比一、二的水泵利用率高，能量耗费小且符合经济要求，从水泵价格上看，第三方案比较实惠；因而选择第三方案，其流量分配采用5:5:5:2:2。再选用一个备用泵，按最大泵取。 消防校验：

`H`Hfhs`hc`hnZc

Zc——管网控制点C的地面标高和清水池最低水位的高程差，m； Hf——消防时管网允许的水压（不低于10m），m；

hs`——通过消防水量时吸水管中的水头损失，m；

——通过消防水量时输水管和管网的水头损失之和，m；

`hc`hn已知35m消防水头包含了输送管道的水头损失，则：𝐻火=𝐻0+∑ℎ火+𝑍𝑐=2+35+4=41<52𝑚 ，该选用的水泵满足消防要求。

𝑄火=𝑄𝐼+𝑄𝑥=3227+44=3271L/s<3492

电机性能参数表表三

型号 JSQ1410-6 JSQ158-6

额定功率（kW） 330 550 转速（r/min） 985 985 7

重量（kg） 3550 4500 价格（￥） 17470 20820

四、机组的布置和基础设计和吸压管路计算

1.泵站机组的布置

六台水泵（含一台备用泵）采用轴线成一列布置，并保证泵轴和电动机在检修时能拆卸。

2.基础尺寸的计算

水泵机组采用混凝土块状基础。20Sh-9A、24Sh-13型水泵不带底座，查《水泵与水泵站》谷峡主编上附录二有关尺寸资料，进行计算； 以下是20Sh-9A型水泵尺寸的计算与校核： 基础长度L=地脚螺栓间距+（400~500） = L4+L6+L8+(400~500) =780+1132+970+447 =3329mm

基础宽度B=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400~500） =b+（400~500） =940+410 =1350mm

基础高度H=地脚螺栓长度+（1.5~0.2）m =24（4-d）+200 =24×42 =1.008m

H`按机组重量校核基础高度：经比较取1.65m

(2.5~4.0)(WPWJ)PH•L•B37313=24003.4071.51=1.78m，

同样的方法可求出24Sh-13型水泵的基础尺寸： 基础长度L=地脚螺栓间距+（400~500） =L4+L6+L8+(400~500) =900+1118+1020+447

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=3485mm

基础宽度B=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400~500） =b+(400~500) =1100+410 =1510mm

基础高度H=地脚螺栓长度+（1.5~0.2）m =24（4-d）+200 =24×42+200 =1.208m

H`按机组重量校核基础高度：经比较取1.7m

(2.5~4.0)(WPWJ)330PH•L•B=24003.4851.51=2.12m，

五、吸水管与压水管的设计

1.管路要求

从分隔开的清水池中吸水，加上备用泵一共六台，设6根吸水管，吸水管上设闸阀；压水管彼此连通，设3根总压水管，压水管上有逆止阀和闸阀；连通管设在泵站外。 吸水管的要求是不漏气/不积气/不吸气，管材采用钢管，接口采用焊接或法兰连接，吸水管水平段有至少不小于0.005的坡度，吸水管进口设置喇叭口，吸水管淹没深度h≥0.5~1.0m，则应设水平隔板，其隔板边长为2D，（D为喇叭口直径）；喇叭口大头直径D=（1.3~1.5）d，（d为吸水管直径），喇叭口高度为（3.5~7.0）×（D-d），吸水管设置一个水上式底阀；

压水管的要求是耐高压/不漏水/供水安全/安装及检修方便，管材采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要经常检修处采用法兰接口，并在压水管路适当位置设补偿接头或可挠性接头；水泵压水管与总压水管上要设一个阀门，且不允许倒流，在水泵压水管处设置一个止回阀；每根总压水管上设一个水表。

连通管上任选两相邻压水管之间设双重阀门，其他连通管上可仅设一个阀门； 离心泵为闭阀启动；

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2.管径计算

吸水管取单独工作时泵的最大出水量，Q=880L/s,D＜250毫米,V采用1.0～1.2米/秒D≥250毫米,V采用1.2～1.6米/秒,取V为1.4m/s；

AQQ0.88,DD0.4V0.785V,则0.7851.4，取吸水管管径为DN900

压水管取单独工作时泵的最大出水量，Q=880L/s，D为[250，100)mm时，V为（2.0,~2.5）m/s,V取2.3m/s；

AQQ0.88,DD0.698V0.785V，则0.7852.3，取压水管管径为DN700，站外连

通管管径与站内压水管管径相同为DN700；

总压水管管径由压水管并联后各管产生的最大出流量确定，管速不变，V取2.3m/s，

Q1QMAX3；

并联后Q=3600L/s，选用3根总压水管，则

AQQ11.2,DD0.815V0.785V，则0.7852.3,取总压水管管径为DN800；

3.管件及配件规格决定

站内管道可用焊接钢管，管道上的配件如弯头、三通、四通、大小头、吸水喇叭口等均采用钢板焊制；管道上闸阀及逆止阀可用法兰式接头的铸铁制品，其规格可按手册第10册查得，口径应和管径一致，吸水管和连通管上不常开的闸阀采用手动，直径大于400毫米以上的闸阀采用电动，每台泵出水管上的闸阀因开关频繁采用电动；弯头口径和管道相同，大小头按前后管径决定，三通四通亦可根据前后连接管道口径决定其规格；

阀门的选择管径小于等于50mm时，宜采用闸阀或球阀；管径大于50mm时，宜采用闸阀或蝶阀；在双向流动和经常启闭管段上，宜采用闸阀或蝶阀，不经常启闭而又需快速启闭的阀门，应采用快开阀。

止回阀设置：止回阀应装设在：相互连通的两条或两条以上的和室内连通的每条引入管上；利用室外管网压力进水的水箱，其进水管和出水管合并为一条的出水管道上；消防水泵接合器的引入管和水箱消防出水管上；生产设备可能产生的水压高于

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室内给水管网水压的配水支管上；水泵出水管和升压给水方式的水泵旁通管上。

4.管道敷设地点

泵房为地面式，泵站内的吸水管敷设在地面上，压水管敷设在管沟中；根据清水池最低水位和水泵的吸水性能，确定泵房为矩形平面布置，地面式；四台水泵机组采用横向排列布置。相邻机组基础之间的距离为2500mm。

六、泵房尺寸计算机组和管路布置

1）电动机容量小于或等于20kw，或水泵吸水口直径小于或等于100mm，其机组一侧与墙面之间可不留通道；两台相同机组可设在同一基础上彼此不留通道，基础周围应有宽度不小于0.7m的通道。不留通道的机组突出部分与墙壁间的净距，或相邻两个机组的突出部分之间的净距，不得小于0.2m。

2）电动机容量大于20kw或水泵吸水口直径大于100mm，水泵布置见表

表四

序号 1 布置情况 两水泵机组基础通道的净距 电动机容量为20~55kw 最小间距 不小于0.8m（电动机容量小于20kw时，距离可适当减小） 不小于1.2m 应保证水泵轴或电动机转子在检修时能够拆卸，并不小于0.8m 同上要求，并不小于1.2m 应根据机组外形尺寸决定，并应在周围设有不小于0.7m的通道 每个机组的一侧应有一条大于水泵机组宽度0.5m的通道，并应保证泵轴和电动机转子在检修时的拆卸 大于等于1.2m 大于1.5m 大于2.0m 一般利用泵房内的空地，不增加泵房尺寸，这种机组可靠墙设置，只要一边留出通11

电动机容量大于55kw 2 相邻两水泵机组突出基础部分的净距及机组突出部分与墙壁的净距 设专用检修场地时 电动机容量小于55kw 电动机容量大于55kw 3 4 当考虑就地检修时 5 6 泵房主要人行通道宽度 配电盘前面通道宽度 1、低压 2、高压 辅助泵（真空泵、排水泵等） 7

道

五台水泵机组采用横向排列布置。相邻机组基础之间的距离为2500mm。依据工艺要求，泵房总长度为40000mm，宽度为13000mm。泵房左端设一进出设备的大门，配电室、控制室、值班室设置在泵房右侧，吸水管路和压水管路采取直进直出的方式敷设；每台水泵设单独吸水管。

七、精确水泵轴线标高

20Sh-9A,24Sh-13型水泵的性能曲线上查得，Q=680L/s时，[𝐻𝑠] =4m.水泵允许安装

V2HSSHShsh2g高度为：，设吸水管管路的沿程与局部损失s为2m，水泵进水口处流速为1.4m/s，因此：𝐻𝑠𝑠=4−2×9.81−2.0=1.90，由此可计算，水泵泵轴标高=吸水井最低水位标高+𝐻𝑠𝑠=7+1.9=8.9m。

其他各主要标高：基础顶面标高=泵轴标高-泵轴距基础顶面高度=8.9-0.56=8.34m 泵房地面标高=基础顶面标高-0.20=7.m，由此可知泵房形式应采用半地下式泵房。

1.42

八、泵站内主要附属设备的选择

1）一般泵房包括水泵间、配电间和辅助用房。对小型泵房的配电、控制和值班室可以合并。

2）泵房平面布置应考虑：满足水泵机组、管路和附件、其他辅助设备（如消毒设备、就地检修控制盘、以表，各类压力罐等）、排水设施、通风采暖设施、供电和起吊设施等布置和安装的要求，并留有足够检修场地。

6）泵房高度的确定：应考虑水泵机组高度、管路及附件的安装高度、设备起吊时所需高度、泵房与吸水池等相互的高差、建筑物内泵房所处位置的层高、设备安装和检修的高度等因素。

在无起重设备时，泵房高度应不小于3.0m；在有吊车起重设备时，其高度应通过计算确定（一般起吊物底部与越过的固定物顶部之间的净距应大于0.5m）。 7）泵房内起重设备，可参见下列数据：起重量小于0.5t时，可设固定吊钩或移动吊架；起重量为0.5~2.0t时，可设置手动起重设备；起重量大于2.0t时，设置电动起重设备。

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1.引水设备

因吸水井的最低水位低于水泵轴线，水泵启动需采用真空泵引水 真空泵的抽气量Qv=k(Vp+Vs)/T

=1.05×[0.61²•1.6π/4+1²•5π/4]/5 =0.92㎥/min =15.4L/s

Vp—泵站内最大水泵泵壳容积，相当水泵吸水口面积（24sh-9水泵吸水口的直径为610mm）乘以水泵吸水口压水管阀门间距（间距取1.6）。

Vs —从吸水井最低水位至水泵吸水口的吸水管中空气容积。吸水管的直径为1000mm,长度取5m K—漏气系数

T—水泵引水时间，取5min

真空泵的最大真空值Hmax=Hss/13.6=74mmHg

根据Qv，Hmax,查水环真空泵的性能表可得，选择SZ-2型水环式真空泵2台，一备一用布置在泵房一侧靠墙边出。

真空泵的布置尺寸如下表表五

真空泵 型号 SZ-2 直线布置/mm L l 4100 1500 B 700 2.计量设备

在压水管上设超声波流量计，选取sp-1型超声波流量计2台，安装在泵房外输水管干管上，距离泵房6m。

在压水管上设呀水表，型号为Y-60Z，测量范围为0.0~1MPa.在吸水管上设真空表，型号为Z-60Z，测量范围为0.0~760mmHg。

3.起重设备

因为起重量3~4t,经查泵房启动设备表可选取手动单梁悬挂起重机SD-Q,额定的起重量3t，跨度5.8~14m.起重高度为3.0~10m。

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