污水泵站设计计算(给排12级)要点

污水泵站设计计算

专业班级

姓 名

学 号

1

1 熟悉原始资料及总体设计原则

在开始设计之前应仔细研究设计的原始资料，根据设计内容，复习教材的有关部分，收集需用的规范手册及参考资料。并明确设计题目、设计目的、设计任务、设计原则、工程情况等基础资料。

污水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间。

2 格栅设计

2.1 栅条间隙数

根据给水排水设计手册五第192页，选用中格栅， 设过栅流速取v=0.9 m/s，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角=60°，栅前水深h=0.5m。则栅条间隙数

Qmaxsin0.39sin600n==46

ehv0.020.50.8取 n = 46

2.2 格栅尺寸

取栅条宽度s=0.01m，则格栅宽度

Bs(n1)en0.01(461)0.02460.450.921.37m

0201取进水渠宽B11m,渐宽部分展开角，则

进水渠道渐宽部分长度：l1BB10.508m

2tan200l10.2540.25m 2栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：l2取栅前渠道超高h20.3m，则栅前槽高

H1hh20.50.30.8m

栅槽总长度：

Ll1l20.51.0H10.80.5080.251.52.47m 00tan75tan752.3 过栅水头损失

0.014332.42()0.82sin6002v0.02h1kh0ksin60030.09m 2g29.81

2

式中，h1——过栅水头损失，m； h0——计算水头损失，m； g——重力加速度，9.81； k—系数，一般取3；

—阻力系数，与栅条断面形状有关，

()4/3se,当为矩形断面时，2.42

3 污水泵机器间设计

3.1 污水泵流量的确定、设计扬程的估算 3.1.1 污水泵流量

取最高日最高时设计水量为提升泵站的设计流量。 Qmax=1400m3/h 3.1.2 污水泵杨程估算

设泵吸压水管路的总损失初估为2-4m,安全水头为1-2m，有效水深为1.5～2m,2个闸门的水头损失都取0.05m。计算水泵最低吸水水位。

水泵扬程可初步按下式计算：

H=HST+∑h+2=Hss+Hsd+∑hs+∑hd+2

式中 Hss——吸水管地形高度(m),为集水池内最低水位与水泵轴线之高差；

Hsd——压水地形高度（m），为泵轴线与输水最高点（即压水管出口处）之高差；

∑hs和∑hd——污水通过吸水管路和压水管路中的水头损失（包括沿程损失和局

部损失）。

其中1~2m为安全水头，取2m。取有效水深为1.7m

格栅前水位=来水管设计水位-闸门1水头损失=-4.30-0.05=-4.35m 格栅后水位=格栅前水位-过栅水头损失=-4.35-0.09=-4.44m 最高水位=格栅后水位-闸门2水头损失=-4.44-0.05=-4.49m 最低水位=最高水位-有效水深=-4.49-1.7=-6.19m

HST=沉砂池设计水位标高-最高水位=4.20-（-6.19）=10.39m H=HST+∑h+2=10.39+3+2=15.4m

3

3.1.3 选泵参考特性曲线(ab线)的求算

b点：Qb坐标原点流量 Hb=Hss+Hsd+2

图1 QW潜污泵型谱图

3.2 污水泵设计方案确定 3.2.1 提方案

所选方案应为可行方案。 选泵时应注意：

a．在满足最大工况要求的条件下，应尽量减少能量的浪费。 b．合理利用各水泵的高效段。

c．尽可能选用型号泵，使型号整齐，互为备用。

d．尽量选用大泵，但也应按实际情况考虑大小兼顾，灵活调配。

e．∑h值变化大，则可选不同型号泵搭配运行。 f．保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深。

4

s．考虑必要的备用机组。

h．考虑泵站的发展，实行近远期相结合。 所提方案如下表：

表1 选泵方案

方案编号 第一方案 选用两台

用水变化范围（m/ h）

<940 940-1400 <735

第二方案

735-1340

选用三台

1340-1400

3台250QW600-15-45 2台250QW600-15-45

3

运行泵及其台数 1台300QW800-15-55 2台300QW800-15-55 1台250QW600-15-45

（1）绘制水泵一的单泵及并联特性曲线

在高效段范围内去两点坐标，用抛物线法拟合水泵特性曲线方程，先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2，，在水泵特性曲线取两点（Q1,H1）和（Q2，H2）

代入H=HX-SXQ2,解出Sx和HX，求出Q-H特性曲线方程，用描点法绘出Q-H特性曲线。 取点（15，600），（12.9,700）。解出Sx=1.5×10^-5 , HX=20.8 取点列表：

表2 1台水泵一Q-H表

取点 Q（m/h) H(m) 31 0 2 100 3 200 4 300 5 400 6 500 7 600 15 8 700 9 800 20.8 20.64 20.18 19.38 18.24 16.8

表3 2台水泵一并联Q-H表

12.98 10.56 取点 Q（m3/h) H(m)

1 0 2 200 3 400 4 600 5 800 6 7 8 9 1600 1000 1200 1400 15 20.8 20.64 20.18 19.38 18.24 16.8 12.98 10.56 表4 3台水泵一并联Q-H表

5

取点 Q（m3/h) H(m)

描点法绘图得：

1 0 20.8 2 300 20.64 3 600 20.18 4 900 19.38 5 1200 18.24 6 1500 16.8

图2 单泵及并联特性曲线

（2）绘制水泵二的单泵及并联特性曲线

在高效段范围内去两点坐标，用抛物线法拟合水泵特性曲线方程，先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2，，在水泵特性曲线取两点（Q1,H1）和（Q2，H2）代入H=HX-SXQ2,解得S和HX值，求出Q-H特性曲线方程，用描点法绘出Q-H特性曲线。。 取点（15，800），（13.5,900）。解出Sx=8.82×10^-6 ,HX=20.64

表5 1台水泵二Q-H表

取点 Q（m3/h) H(m)

1 0 2 100 3 200 4 300 5 400 6 500 7 600 8 700 9 800 15 10 900 13.5 20.64 20.55 20.29 19.85 19.23 18.44 17.46 16.32 表6 2台水泵二并联Q-H表

6

取点 Q（m3/h) H(m)

1 0 2 200 3 400 4 600 5 800 6 1000 7 1200 8 9 10 1800 13.5 1400 1600 15 20.64 20.55 20.29 19.85 19.23 18.44 17.46 16.32 描点法绘图得：

图3 水泵二的单泵及并联特性曲线

3.2.2 进行方案比较后，确定设计方案

表7 选泵方案比较表

方案编号 用水变化范围 <940 940~1400 <735 第二方案选用三台250QW600-15-45 735~1340 1340~1400

运行泵及其台数 一台300QW800-15-55 两台300QW800-15-55 一台 250QW600-15-45 两台 250QW600-15-45 三台 250QW600-15-45 泵扬程（m） 12.8 12.8-16.3 12.15 12.15~13.5 13.5~17.3 所需扬扬程利泵效率程（m） 用率（%） （%） 12.8 12.8~13.7 12.15 12.15~13.5 13.5~13.7 100 84~100 100 100 79-100 82.78 82.78 82.6 82.6 82.6 第一方案选用两台300QW800-15-55 （1）方案比较

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① 从运行费用方面：方案一，方案二均能满足用水要求，方案一方案扬程利用率较高,而方案二富余扬程多，利用率较低。且在用水量低时，方案二会造成很大的能耗，故方案一较优；

② 从运行方面维护方面看：因为使用的是同种型号（或同样）的水泵，管道附件变化较少，便于施工维护，同时也便于泵的轮换工作，互为工作、备用泵；

③ 发展方面：方案一起初采用小叶轮，用水量逐渐增大时，将可改换成大叶轮。同时，也为远期供水预留了水泵位，具有很好扩容的条件；

④ 方案一水泵效率高，较节能。

例，经过比较几个方案，300QW800-15-55型泵效率高，平时运行费低，且并联输送水

量大，能满足发展需要。选用方案二，选用3台300QW800-15-55型泵，二用一备。 （2）查出所选水泵及电动机的各项参数。

表8 水泵性能参数表 效水泵型号 300QW800-15-55 3允许吸叶轮上真空直径D 高度Hs - - 进口法兰DN - 出口法兰DN 300 泵重 (吨 1.350 备注 Q (m/h) H (m) 转速r/min 轴功率率(KW) (%) 800 15 980 55 82.78 表9 配用电机性能参数表

电机型号 Y315S-6

功率(KW) 75 转速r/min 980 电压(V) 380 重量(吨) 0.990 参考价格 - 3.3 水泵机组基础尺寸的确定

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图4 潜污泵尺寸图

图5 潜污泵安装尺寸图

3.3.1 查出水泵的外形尺寸及安装尺寸

根据《给排水设计手册》第11册及网络等资料，查出所选泵的安装尺寸。 3.3.2 计算机组基础尺寸

基础长度L=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm =p+400=780+400mm=1180mm

基础宽度B=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm =y+400=770+400=1170mm

基础高度H=3.0w/LBr

=3.01350(1.181.172400)=1.22m

式中： W---机组总重量 r---混泥土容重2400kg/ m3

3.3.3基础校核：

a、基础重量=1.181.171.222400=4042.40kg 机组重量=1350kg

满足基础重量=机组重量×3，符合要求

b、基础高度＝1220mm≮50cm ,符合要求 顶面高出室内地坪取30cm>10~20cm 3.4 水泵机组布置

本泵站分三期建设，本设计为最后一期工程。

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（1）水泵机组布置原则

机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组布置应保证运行安全、装卸、维修和管理方便，管道总长度最短、接头配件最少、水头损失最小，降低平时运行费用，并应考虑泵站有扩展的余地。水泵机组的排列决定泵房建筑面积的大小，应尽量缩小泵房面积，降低造价。 （2）泵站排列方式

污水泵站一般有图5三种排列方式：

图6 污水泵站排列方式

3.5 确定泵站类型

根据泵站的平面形式，泵站的布置形式有圆形和方形；根据泵站机器间地面与室外地面相对标高，泵站又分为地面式、半地下式和地下式泵站。

应根据吸水面高度、地质情况、供水要求的可靠程度、水泵的充水方式、水泵允许吸上真空高度等因素选择。

污水泵站启动频繁，应采用自罐式吸水方式；方形泵房有利于设备布置。 3.6 计算吸、压水管及联络管直径

表9 吸、压水管及联络管管径计算表 最大流量Q泵型 300QW800-15-55 联络管 管道 （m/h） 吸水管 压水管 850 1485 2.00 1.50

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3估计流速V（m/s） 计算管径D’（mm） 无吸水管 388 591 选用管径D（mm） 实际流速V（m/s） 400 600 1.88 1.46 3.7 布置机组与管道，确定泵房平面尺寸

（1）机组、设备间距布置要求（参见tb,P164-166）

图7 泵房机组间布置图

（2）吸水口间距和离墙距离应符合图8要求（附尺寸标注示意）

图8 吸水口间距及离墙距离

图9 机器间尺寸计算图

（3）确定机器间长、宽，并画出机器间布置如图9 （4）压水管路设计要求

①泵站内的压水管路要求坚固而不漏水，因污水宜腐蚀管道，采用铸铁管。为便于拆装与检修，在适当地点设法兰接口。

②为了安装上方便和避免管路上的应力传至水泵，一般应在压水管路设置伸缩节或柔性的橡胶接头。为了承受管路中内压力所造成的推力，在一定的部位上(各弯头处)应设置专门的支墩或拉杆。

③在不允许水倒流的给水系统中，应在水泵压水管上设置止回阀。

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（5）确定泵房机器间平面尺寸

要求查出阀门、管件长度，并图示。

图10 机器间尺寸计算图

3.8 确定水泵机组安装标高和机器间标高

图11 高程计算图

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3.9 吸、压水管的水头损失计算 （1）沿线水头损失计算 管道沿程水头损失hy=iL 其中： L——管段长度

i——水力坡降（单位长度管段的水头损失) AB管

HAB=B点标高-A点标高

A点标高=喇叭口距池底标高0.8D+池底标高 池底标高=栅前水位标高-栅前水深 取栅前水深0.3m，栅前水位标高=-4.35m 0.8D=0.24m（D为喇叭口直径DN300） 则A点标高=-4.41m

B点标高=联络管埋深高度=0.7+联络管半径 图12 局部水头损失计算图 =0.7+0.3=1m

故HAB=1-（-4.41）=5.41m

故LAB=竖管+横管=5.41+2.38+1.47+0.48（闸阀长度）+0.31（止回阀长度）+0.255（伸缩节长度）=10.31m BC管段 LBC=2.38m CD管段

LCD=1.59+沉砂池设计水位标高-B点标高=1.59+4.20-1.0=4.8m AB管采用DN400压力管，流速1.88m/s，1000i=12.4 BC、CD管段采用DN600，流速1.46m/s，1000i=4.4 则hy=iL=10.31

12.44.44.42.384.80.128m 100010001000 13

v2（2）计算局部水头损失∑

2g表10 局部水头损失计算表

管件

序号 1 2 3

管件名称

喇叭口 弯头2个 渐扩管 90°弯头2

局部阻力 系数

流量Q (m/h)

3

最大流速v (m/s)

直径 （mm） 400 400 300400 600

0.1 0.6 0.13

850 850 850

3.34 1.88 3.34

局部水头v2(m) 2g损失(m)

0.57 0.18 0.57

0.057 0.11 0.074

4 5 6 7 8 9 .10

个 渐扩管

1.1

400600 400 400 400 300 400600

0.12 0.21 0.07 2.5 0.52 1.62

1485 850 850 850 850 850 1485

1.46 1.88 1.88 1.88 1.88 3.34 1.46

0.11 0.18 0.18 0.18 0.18 0.57 0.11

0.12 0.0216 0.038 0.0126 0.45 0.296 0.178

球形伸缩节 闸阀 止回阀 90°弯头

三通管2个

v2h2g

1.757

（3）总水头损失

各管段水头损失为沿程水头损失和局部水头损失之和。再计算总水头损失，即计算A-D管路水头损失，为AB管段、BC管段、CD管段水头损失之和。 则水泵所需总扬程：H=10.39+1.92+2=14.31m

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3.10 水泵工况点的校核 （1）水泵管道特性曲线 ①比阻Sh2

=1.76/1485=7.98*10^-7 2Q管道曲线H10.390.000000798Q2，列出流量与杨程计算表，再描点作图：

表11 管道特性曲线计算（最低水位）

取点 Q（m3/h) H(m) 1 0 10.39 2 200 10.42 3 400 10.52 4 600 5 800 6 7 8 1400 9 1600 12.43 1000 1200 10.68 10.90 11.19 11.54 11.95

表12 管道特性曲线计算（最高水位）

取点 Q（m3/h) H(m)

1 0 8.69 2 200 8.72 3 400 8.82 4 600 8.98 5 800 9.2 6 7 8 1400 10.25 9 1600 10.73 1000 1200 9.49 9.84 画出最低水位和最高水位时的管道、单泵和并联泵的特性曲线图，如下图所示：

图13 提升泵工况校核曲线图

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检验单泵运行和并联运行时，由泵得性能图得知该泵4个工况点都在高效段，所选泵合理。

4 集水池容积校核

集水池的容积在满足安装格栅和吸水管的要求，保证水泵的吸水条件并能够及时将流入的污水抽走的前提下，应尽量小些，这样既降低造价，又可以减轻污水池污水中杂物沉积和腐化。

（1）全昼夜运行的大型泵站（最高日污水处理量超过15000m3），集水池容积根据工作泵机组停车时启动备用泵所需时间来计算。一般可采用不小于最大泵5min出水量的容积。

W1Q560

W1——集水池有效容积，m3 Q——最大泵5min出水量，m3/h

（2）小型污水泵站，由于夜间流量不大，通常在夜间停止运行。在这种情况下，集水池容积应满足储存夜间流入量的要求。

WQ51400*50/601166.7m3 60

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