一级取水泵站设计

给水排水工程

《泵与泵站》课程设计书

一级泵站

学生姓名：

专业班级： 2011级给水排水（1）班

学 号：

指导教师：

【设计目的】

某县自来水公司为解决供水紧张问题，计划新建水源工程近期设计水量50000吨/天的水厂（要求远期发展到300000吨/天），水厂以赣江为水源，采用固定是取水泵房，取水点处最高洪水位95.00m（1%频率），枯水位标高90.00m(99%频率)，常水位标高为92.4m。水厂地面标高为115.00m，泵站设计地面标高87.00m，水厂反应池高出地面3.00m，泵站到水厂的输水干管全长3200m。试进行该一级泵站的工艺设计。 【可供参考文献】

①《水泵与水泵站(第五版)》,姜乃昌主编，中国建筑工业出版社 ②《给水排水工程专业课程设计》，张志刚主编，化学工业出版社 ③《水泵及水泵站》，张景成 张立秋主编，哈尔滨工业大学出版社④《给排水设计手册-材料设备2（续册）》 ⑤《给水排水设计手册》（第1、3、11、12册） ⑥《泵站设计规范》 GB 50265-2010 ⑦《室外给水设施规范》

目录

设计目的 ———————————————————— 01 可供参考文献 ———————————————————— 01 设计计算 ———————————————————— 03

设计图纸

设计流量的确定和设计扬程估算 —— 03 初选泵和电机 —— 04 机组基础尺寸的确定 —— 04 吸水管路与压水管路计算 —— 05 机组与管道布置 —— 05 吸水管路与压水管路中水头损失的计算 —— 06

泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算 —— 07 附属设备的选择 —— 07 泵房建筑高度的确定 —— 08 泵房平面尺寸的确定 —— 08 ———————————————————— 09 【设计计算】

一、设计流量的确定和设计扬程估算 （1）设计流量

考虑到输水干管漏损和净化场本身用水，取自用水系数；α=1.05，则

近期设计流量为Q = 1.05×(50000／24)=2187.5m3/h =

0.608m/s

远期设计流量为Q′= 1.05×(100000／24)=4375.0m3/h =

3m1.215/s

3（2）设计扬程H 1)泵所需净扬程 HST

通过取水部分的计算，已知在最不利的情况下（即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.8 m，则吸水间中最高水面标高为95.00-0.8=94.2m，最低水面标高为90-0.8 =89.2m。所以泵所需净扬程HST为：

洪水位时，HST=(115+3)-94.2=23.8m 枯水位时，HST=(115+3)-89.2=28.8m 2)输水干管中的水头损失∑h

设采用两条DN1100钢管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：Q=0.75×4375.0m3/h =3281.25m/h=0.912m/s，查水力计算表得管内流速v=0.96 m/s，i=0.00090所以∑h=1.1×0.00090×3200=3.168m（式中1.1系包括局部损失而加大的系数）。

3) 泵站内管路中的水头损失

33hp

粗估为2.0m，另取2.0m的安全水头 则泵设计扬程为：

枯水位时，HMAX=28.8+3.168+2.0+2.0=35.968m 洪水位时，HMIN=23.8+3.168+2.0+2.0=30.968m 二、初选泵和电机

（1）近期三选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律 ①大小兼顾，调配灵活

②型号整齐，互为备用 ③合理地用尽各水泵的高效段

④要近远期相结合。“小泵大基础 ” ⑤大中型泵站需作选泵方案比较。

（2）近期选择三台14sh-13型泵（Q=0.27～0.41m/s，H=50.0～37.0m，N=189KW，Hs=3.5m），两台工作，一台备用。远期增加一台同型号泵，三台工作一台备用。

（3）根据14sh-13型泵的要求选用Y355-4型异步电动机（250KW,6KV,IP23）。

三、机组基础尺寸的确定

查泵与电机样本，计算出14sh-13型泵机组基础平面尺寸为（1530+1291=2821）mm×（665+1180=1845）mm，机组总重量:

W=WP+WM=11050+20650=31700N

33.0HW可按下式计算： 基础深度HLB

式中 L—基础长度，L=2.9m；

B—基础宽度，B=1.9m；

=23520N/m故 γ—基础所用材料的容量，对于混凝土基础，

3H=(3.0×31700)／(2.9×1.9×23520)=0.73 m

基础实际深度连同泵房底板在内，应为1.80m。

四、吸水管路与压水管路计算 每台泵有单独的吸水管与压水管 (1) 吸水管路的要求

不漏气 管材及接逢；不积气 管路安装 ；不吸气 吸水管进口位置；设计流速：管径小于250㎜时，V取1.0～1.2 m/s，管径等于或大于250㎜时，V取1.2～1.6m/s。

(2)压水管路要求

要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。压水管的设计流速：管径小于250㎜时，为1.5～2.0 m/s，管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5 m/s。

（1）吸水管

已知 Q1=4375.0／3=1458.3m3/h=0.41m/s 采用DN 600钢管，则v=1.44 m/s，i=0.00427 (2)压水管

采用DN 500钢管，则v=2.07 m/s，i=0.0112 五、机组与管道布置

为了布置紧凑充分利用建筑面积，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。将四台机组交错并列布置成两排，两台为正常转向，两台为反常转向。（采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，适用于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备。）每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。泵出水管上设有液控蝶阀（（c） HDZs41X-10）和手动蝶阀（D2241X-10），吸水管上设手动闸板闸阀（Z545T-6）。为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN 1100的输水干管用DN1100蝶阀（GD371Xp-1）连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀

3（GD371Xp-1）一个。

（水泵站剖面图及平面图请见另外纸张） 六、吸水管路与压水管路中水头损失的计算

取一条最不利路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图。

(1)吸水管路中水头损失hs=hfs+his

h1fs2g )2g+hls——吸水管进口局部阻力系数，=0.75

——DN600闸阀局部阻力系数，按开启度考虑，——偏心渐缩管DN600350, =0.21

123=(+22=l1is=0.00427×1.100=0.004697m v2v1•122= 0.15

33则hls=(0.75+0.15)×(1.44²／2g)+0.21×(3.15²／2g）=0.20 故 hs=hfs+his=0.004697+0.20≈0.21m =（l2+l3+l4+l5+l6）id1+l7•id2

2g+(25+6+7+8+29+10)2g+(11+212+213)

（2）压水管路中水头损失hd=hfd+hid

hv25fd22=(3.50+1.00+8.50+3.30+1.00)×0.0112+1.15v3v4×0.0094=0.20m

h=id42g

式中——DN300500渐放管，

445=0.48； ——DN1500钢制45°弯头，56=0.15； ——DN500液控蝶阀，67=0.21； ——DN500伸缩接头，7=0.29 ；

8=0.15； ——DN500手动蝶阀，81100渐放管，10=0.37； ——DN500109=0.96； ——DN500钢制90°弯头，912=1.5； ——DN1100钢制正三通，1211=0.5； ——DN1100钢制斜三通，1113=0.15。 ——DN1100蝶阀，13则

hid=0.29×5.80²/2g+（2×0.48+0.15+0.21+0.15+2×

0.96+0.37）×2.00²/2g+(0.5+1.5+0.15) ×0.86²/2g

=0.49+0.75+0.08=1.32m 故 hd=hfd+hid=0.20+1.32=1.52m

从吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为 ∑h=hs+hd=0.21+1.52=1.73m 因此，泵的实际扬程为：

设计枯水位时， HMAX=28.8+3.168+1.73+2.0=35.698m 设计洪水位时， HMIN=23.8+3.168+1.73+2.0=30.698m 由此可见，初选的泵机组符合要求。

七、泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算

为了便于用沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因为泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。

已知吸水间最低动水位标高为89.2m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为87.4m（吸水管上缘的淹没深度为89.2-87.4-（D/2）=1.5m）。取吸水管下缘距吸水间底板0.4m，则吸水间底板标高为87.4-（D/2+0.4）=86.7m。洪水位标高为95.00m考虑1.0m的浪高，则操作平台为96.00m，故泵房筒体高度为：H=96.00-86.7=9.30m

八、附属设备的选择 （1）起重设备

最大起重为Y355-4型电机重量WM =2065㎏，最大起吊高度为9.3+2.0=11.3m（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。为此，选用环形吊车（定制，起重2t，单梁，跨度14.5m，CD1-2电动葫芦，起吊高度12m）。

（2）引水设备

泵系自灌式工作，不需引水设备。 （3）排水设备

由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。

取水泵房的排水量一般按20～40m/h考虑，排水泵的静扬程按8.5m计，水头损失大约5m , 故总扬程在13.5m左右，可选用IS80-65-125A型离心泵（Q=22.4～44.7m/h , H=4～16m ,N=2.80KW，n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机Y112M-2 。

（4）通风设备

由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空—空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm ,转速960r/min , 叶片角度15°，风量10127 m/h ,风压90Pa ，配套电机YSF-8026 , N=0.37KW）。

（5）计量设备

在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本站内不再设计量设备。

九、泵房建筑高度的确定

泵房筒体高度已知为9.30m，操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为4.20m，从平台楼板到房顶底板的净高为4.80m。

十、泵房平面尺寸的确定

根据泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给排水设计手册中查出有关设备和管道配件的有关尺寸，通过计算，求得泵房内径为14m。

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