1、水泵与水泵站课程设计0水泵与水泵站课程设计班 级学生姓名指导教师环境科学与工程学院水泵与水泵站课程设计1给水泵站课程设计任务书一、课程设计任务某厂新建水源工程，近期设计流量 7 万 m3/d，要求远期发展到 10 万 m3/d，采用固定式取水泵房，拟采用自流管从江中取水。水源洪水位标高（1% 频率） 、枯水位标高（97% 频率） 、净水厂反应池前配水井的水面标高、室外地面标高、自流取水管长度及泵站至净水厂的输水干管全长都已知。试进行泵站工艺设计。 基础数据表流量（万 m3/d) 标高(m) 长度(m)分组近期 远期 地面 枯水位 洪水位净水构筑物水位自流管 输水管1 7 10 22.35 15
2、.70 24.20 36.70 200 2500二、课程设计目的及要求 1.设计目的1）结合课程所学内容，使基础理论和基本技术训练相结合，从而课程内容进一步深化和系统化。2）初步学会如何在搜集资料和调研的基础上，根据设计任务制定给水泵站设计方案。3）通过设计、计算、资料检索、阅读文献，提高绘制图纸和编写设计说明书的能力。 2.设计要求1）认真学习有关技术规定，严格按相关规范和标准要求进行设计。2）课程设计应满足初步设计深度对设计文件的要求。3）设计成果以图纸的形式展示，包括平面图和剖面图。三、课程设计内容及时间安排 1.设计内容1）确定泵站工艺流程2）合理选择水泵并布置泵房3）详细进行工艺计算
3、4）绘制泵房设计图纸（包括泵房及吸水井平面图、剖面图）2.时间安排1）领会设计任务，借阅相关规范及设计手册，确定工艺流程 1 天2) 初步选择水泵机组及泵房布置 1 天水泵与水泵站课程设计23）根据泵房布置，绘制泵房平面布置草图，绘制水力计算图并进行计算 3 天4）精选水泵机组及辅助设备，确定泵房平面尺寸和高度 1 天5）修改草图，绘制泵房平面布置图及剖面图 3 天6）整理设计报告书，准备答辩。1 天四、教材及参考书目1姜乃昌. 泵与泵站 （第五版）. 中国建筑工业出版社. 2007。2中华人民共和国水利部.泵站设计规范（GB/T50265-2010）中国计划出版社，20113中国市政工程西北
4、设计院.给水排水设计手册第 11 册常用设备. 中国建筑工业出版社. 2004。4.给水排水制图标准2010水泵与水泵站课程设计3给水泵站课程设计指导书一、设计内容1设计流量和设计扬程2初选水泵和电机3机组基础尺寸的确定4吸水管路与压水管路计算5. 机组与管道布置6吸水管路和压水管路中水头损失的计算7水泵安装高度的确定和泵房建筑高度计算8附属设备的选择9泵房建筑高度的确定10泵房平面尺寸的确定（包括吸水井尺寸）二、设计图纸1泵站平面布置图（包括吸水井）2泵站纵剖面图（包括吸水井）三、对设计文件内容和质量的要求设计计算说明书和设计图纸，是反映设计成果的技术文件，课程设计应满足初步设计深度对设计文
5、件的要求。设计图中文字、图例的表示方法应符合一般规定和制图标准。图纸应注明图标栏及图名。图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别。图中应附主要设备一览表，说明各设备的名称、数量及主要外形尺寸；图中应附图例及必要的文字说明。1）泵站平面布置图应绘出各种连接管道及设备，管道上需注明管径。图中应附主要设备一览表，说明各设备的名称、数量及主要外形尺寸；图中应附图例及必要的文字说明。2）泵站剖面图应标出各水泵的顶、底及水面标高，应标出主要管道、设备机组和地面标高，主要管道的管径等。水泵与水泵站课程设计4泵站工艺设计计算说明书1.设计流量的确定和设计扬程估算:(1)设计流量 Q考虑到输水干管漏损和净化场本身
6、用水，取自用水系数 =1.05，则近期流量为：Q=1.05 70000/24=3062.5 =0.8507h/m3s/3远期流量为：Q=1.05 100000/24=4375 =1.2153（2）设计扬程 H1）泵所需要的静扬程 ST通过取水部分的计算已知在正常工作情况下（每条自流管通过 50%的设计流量） ，取自流管流速 V=1.0m/s，按远期 Q根据 V=Q/2（D/2) ,可得自流管管径 D=880mm，则取 DN900 钢管两根并联作为2自流管。V 实际 =4Q/D 2=4 /D 2=0.9562m/s43.校核：在最不利情况下，即一条自流管检修另一条自流管通过 70%的设计流量时，
7、Q1=0.70Q=0.701.2153=0.85 s/m3V=Q1/2（D/2) =0.85/2（0.9/2) =1.34m/s0.7m/s,所以符合要求。22查水力计算表知：V=0.96m/s，i=1.17则沿程损失 hf=200 1.17=0.342m局部损失 h20.105则从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为,h=0.342+0.105=0.447m吸水间的 最低水面标高(枯水位高)：15.70-0.70=15.00m最高水面标高（洪水位高）：24.20-0.70=23.50m净水构筑物水位高：36.70m所以所需静扬程 枯水水位时: Hst=36.70-15.00m=21.70m洪
8、水水位时：Hst=36.70-23.50m=13.20m2)输水干管中的水头损失h水泵与水泵站课程设计5按近期流量计算 Q=3062.5 =0.85h/m3s/3按 70%Q 在最不利情况下（一条自流管检修另一条通过 70%的设计流量）Q1=0.7Q=0.70.8507=0.5955 /3查表得 V=0.76m/s,DN=1000mm,1000i=0.669输水管水头损失h=1.1 il=1.1 0.00127 2500=3.5m3）泵站内管路中的水头损失 ph粗估为 2m按 70%Q则泵设计的扬程为：枯水水位时：Hmax=21.7+3.5+2+2=29.2m洪水水位时：Hmin=13.2+1
9、.84+2+2=19.04m2.初选泵和电机500S35 型泵（Q=2020 ，H=35m,轴功率 N=219kw,汽蚀余量 NPSH=4m，重h/m32210kg） ，近期三台，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。根据 500S35 型泵的要求，选用 Y400-43-6 型异步电动机（280kw） ，重量 2880kg.3机组基本尺寸的确定：查表得，泵机组长度=B+L 3+A3+(400500)mm=493+580+1027+493=3100mm泵机组宽度=A+(400500)mm=710+490=1200mm泵机组的基本平面尺寸为 3100mm1200mm机组总重
10、量 W=WP+Wm=(2210+2880)9.8=49932.9N泵机组的基础深度： m712.3502.1490.3LBVWHL-基础长度 3.1mB-基础宽度 1.2mV-基础所用材料的密重，对于混凝土基础 V=23520 3N水泵与水泵站课程设计64.吸水管路和压水管路计算：每台泵有单独的吸水管和压水管按远期 Q=4375/3=1458.3 =0.41m/sh/m3按近期 Q1=3062.5/2=1531.25 =0.43m/s（1）吸水管 =4375/2=1458.31/3采用 DN600 钢管，则 V=1.39m/s i=3.91（2）压水管采用 DN500 钢管，则 V=2.09m
11、/s i=11.25.机组和管道的布置为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组横向布置，三台为正常使用，一台为备用泵。每台水泵有单独的吸水管，压水管引出泵房后两两连接起来。泵出水管设有电动蝶阀（D941）,吸水管上设有电动暗杆楔式单板闸阀（Z941T-10） 。为了减少泵房面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条 DN1000 的输水干管用 DN600 蝶阀连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀一个。阀门选择如下：吸水管路：闸阀CZ941T-10 型电动明杆楔式闸阀（DN600）,L=0.6m，选 4 个。压水管路：伸缩节VSSJAFC 型可拆式双法兰传力接头（DN500） ，L=0.42，选 4
12、 个。止回阀HH49X-10 型微阻缓闭消声蝶式止回阀（DN500） ，L=0.35m，选 4 个。电动蝶阀D941 型电动法兰蝶阀（DN500） ，L=0.229m，选 4 个。手动蝶阀（DN500）, L=0.2m，选 4 个。输水管路：D941 型电动法兰蝶阀（DN1000）, L=0.41m，选 2 个。其他连接管：吸水管: 选用 DN600x500 偏心渐缩管，L=350，选 4 个。压水管： 选用 DN350x500 渐放管，L=450mm，选 4 个。选用 DN500 VSSJAFC 可拆式双法兰接头，L=420m，选 4 个。水泵与水泵站课程设计7选用 DN500 钢制 90弯
13、头两个选用 DN500 钢制 45弯头（3）输水管： 选用 DN500x1000 渐放管（L=1150）选用 DN1000 钢制斜三通选用 DN1000x600 钢制正三通平面图：泵凸出部分到墙壁的净距 A1=最大设备宽度+1m=B 0+L4+1=4100mm（图中为4000mm)出水侧泵基础与墙壁净距 B1应按水管配件安装的需要确定，不宜小于 3m，考虑走过道，图中取 5400mm进水侧泵基础与墙壁净距 D1不小于 1m，图中为 2200mm电机凸出设备与配电设备的净距 C1=电机轴长+0.5m所以 C1=1860+500=2.36m,取 2.5mE 1=C1=2.5m泵房跨度=D 1+B1
14、+泵跨度=2200+5400+1200=8800mm=8.8m泵房长度=C 1+4L+3E1+A1=2500+43100+32500+4000=26400mm=26.4m吸水管喇叭口扩大部分直径 D=(1.31.5)d=(1.31.5)600mm 取 800mm6、吸水管和压水管路中水头损失的计算（1）吸水管路中水头损失 hhs=hfs+hls水泵与水泵站课程设计8hfs=l1is= 1.753.91 =0.0068m3-10hls=(1+2) + 3g2v21=(0.5+0.06) (1.39 /2g)+0.18(2 /2g)=0.01m22其中式中 V 1偏心渐缩管实际流速 V1=2m/s
15、V2吸水管实际流速 V2=1.39m/s 1吸水管进口局部阻力系数， 1=0.5 2DN600 闸阀局部阻力系数，按开启度 a/d=1/8 考虑， 2=0.06 3偏心渐缩管 DN600500, 3= 0.18 故 h s=h f s+h l s=0.0068+0.01 =0.0168m（2）压水管路水头损失h dh d=h f d +h ldh f d=(l2 +l3 +l4 + l5) i d1 + l6i d2=（2.25+8.5+3.276+4.4+5.4）11.2 +1.81.273-103-10=0.3+0.002m=0.302mh ld= 4 +( 5+ 6+ 7+ 8+2 9+
16、 10) +( 11+ 12+2 13+2 14)g2v3 g2v4 g2v5=0.2+0.4+0.033+0.047+0.033+0.14*2+0.11+0.08+0.003+1.38+0.07+0.009=1.043m故 h d=h f d +h ld =1.043+0.302=1.345m其中式中 V3=4.27m/sV4=2.09m/sV5=1.08m/s 4-DN350500 渐放管， 4=0.21 5DN500 微阻缓闭止回阀， 5 =1.8 6DN500 电动蝶阀， 6 =0.15 7DN500 伸缩接头， 7 =0.21 8DN500 手动蝶阀， 8 =0.15水泵与水泵站课程
17、设计9 9DN500 钢制 90弯头， 9 =0.64 10DN500 钢制 45弯头, 10=0.48 11DN5001000 渐放管， 11 =0.37 12DN1000 钢制斜三通， 12 =0.05 13DN1000*600 钢制正三通， 13 =3 14-DN600 电动蝶阀， 14=0.15从泵的吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为h=h s+h d=0.0168+1.345=1.3618m因此，水泵的实际扬程为设计枯水位时：Hmax=21.7+3.5+1.3618+2=28.56m设计洪水位时：Hmin=13.2+3.5+1.3618+2=20.06m由此可见，初选的泵机
18、组符合要求。7、水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，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需计算。枯水位=15.7m 减去自流管损失 0.7m，可得到吸水间最低动水位标高吸水间最低动水位标高=15.7-0.7=15m再减去吸水管的淹没高度 1.3m 和吸水管径的一半 600/2=0.3m 可得到吸水管中心的标高吸水管中心标高=15-1.3-0.3=13.4m吸水井井底标高=吸水管中心标高=13.4m再减去 1/2 吸水管径 0.5m 和悬空高度可得到泵房底板标高PS：悬空高度 h0.8D,D=(1.31.5)d，其中 d 为吸水管直径 600mm,所以 D 取 800mm,H0.80.8=0.64m，取 1m。泵房底板标高=13.4-1-1.3-0.6=12.1mDN600500 偏心渐缩管小头中心线标高=13.4+0.05=13.45m泵轴标高=偏心渐缩管中心标高+H2=13.45+0.4=13.85m压水管中心轴线标高=泵轴标高-H3=13.85-0.4=13.45m已知地面标高为 22.35m,埋深 1.5m
