1、 组号： 班级： 组长： 组员： 指导老师： 兰州交通大学环境与市政工程学院 目 录 第一章 设计说明书 1 第一节 基本资料 1 第二节 给排水工程总规划 2 第二章 机组的选型 3 第一节 初选泵型 3 第二节 动力机选型 . 4 第三节 传动设备选择 . 5 第三章 管道设计 . 7 第一节 吸水管设计 7 第二节 压力管道设计 . 8 第三节 镇墩设计 10 第四章 水泵工作点的确定和校核 17 第五章 安装高程的确定 20 第 六 章 厂房结构 型式设计 22 第一节 厂房结构型式选择 22 第二节 厂房尺寸确定 22 第七章 机房的设计 27 第一节 泵房结构型式的选择 27 第二
2、节 机房的内部布置 27 第一章 设 计 说 明 书 第一节 基本资料 1.工程概况： 徽城地处华东平原 ,城区建筑多为三层 ,最高五层。为满足城市生活 及生产用水需要 ,拟建徽城地区给水工程。此工程主要包括取水工程 ,净水工程及输水工程三个分工程。二级泵站是取水工程和输水工程中的主要部分。徽城地区水资源丰富 ,有沿河地表水和地下水可利用。 2.地质及水文资 料： 在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。由地质柱状图可看出， 0 2m 深为沙壤土，以下为页岩。 沿河徽城段百年一遇最高水位 40.36m,正常水位 36.51m,最低水位 32.26m。徽城底下水位正多平均在 38.5m
3、 左右（系黄海高程）。 3.气象资料： 年平均气温 15.6，最高气温 39.5，最低气温 -8.6，最大冻土深度 0.44m。主导风向，夏季为东南风，冬季为西北风。 4.用水量资料： 对于二级泵站，最大日用水量近期为 6 万吨 /日，远期为 9 万吨 /日。最大日用水量情况详见附表。 5.净水厂设计资料： 净水厂布置情况见附图。净水厂内沉淀池进水口设计水位 42.50m，清水池最高水位 40.3m。清水池最低水位 38.2m 清水池容积须本次设计确定。 6.输水管网设计资料： 净水厂至水塔输水管道长度为 2500m。水塔最高水位为 68.3m，正常水位为 66.3m，最低水位为 65.8m。
4、水塔调节容积设计为最高日用水量的 5% 8%。 7.其它资料： 地震等级，五级；地基承载力 2.5kg/cm，可保证二级负荷供电 。 第二节 给排水工程总规划 一、 建站目的 为满足城市生活及生产用水需要，拟建徽城地区给水工程 ，由于该县 地表水及地下水 水质较好，故 拟建 取水泵站和加压泵站，在经济合理的情况下，满足进期和远期规划的要求。 由于给水系统的建 设 ，所以相应的排水系统和废水处理设施也要相应建 设 ，要对该县排水系统进行建 设 ，要满足该县用水量近期规划和远期规划的需要。 二、参数确定 1设计流量的确定 近期设计流量： Q1= 360024 10006000045.13.105.
5、1 =1374L/s 远期设计流量： Q2= 360024 10009000045.13.105.1 =2062L/s 2 .水泵扬程按下式计算 H=Hst+ h 设计净扬程 Hst为水塔最高水位与吸水井最底水位之差。 Hst=68.3-40.3=28.0m h包括泵房内吸水管的损失 h1、压水管的损失 h2 和泵站内部水头损失，由于泵站内部管路尚未布置，则吸水管路和泵站内部水头损失可先估算， h =13%Hst，式中 Hst 为水泵静扬程 . 设计最小扬程： H=Hstmin+ h=(65.8-40.3)+(65.8-40.3)13%=28.8m 设计最大扬程： H=Hstmax+ h=(6
6、8.3-38.2)+(68.3-38.2)13%=34.0m 第二章 机组的选型 第一节 初选泵型 一、水泵选型原则 1首先选用国家已颁布的水泵系列产品和经有关主管部门组织正式鉴定过的产品，尽量选择标准化、系列化、规格化的新产品，而且必须满足用水部门 的设计要求。 2所选水泵能满足泵站设计流量和设计扬程的要求。 3同一个泵站所选水泵型号要尽可能一致。 4按平均扬程选型时，水泵应在高效区运行。在最高和最低扬程下运行时，应能保证水泵安全稳定运行，避免发生汽蚀及超荷载。 5有多种泵型可供销选择时，应对两组运行调度的灵活性、可靠性、运行费用、辅助设备费用、土建投资、主机发生事故可能造成的影响进行比较论
7、证，从中选出指标优良的水泵。 6从多泥沙水源取水时，应考虑泥沙含量、粒径对水泵性能的影响。 7泵站主机组的台数一般以 4 8台为宜。 8所选择的方案必须 可行，便于施工、便于维护、运行和管理，利于今后发展。 因本工程平均扬程较低，压水管道长，所以选用离心泵。根据选型原则和选型中应考虑的因素初选水泵 4台。因为作为小型泵站、该型号泵泵站建设费和运行费可能最小，管理运行较方便。 二、选型方法 1.计算确定泵站设计流量和平均扬程。此时管路尚未布置，其管路水头损失，在粗选泵型的规划阶段可以估算。其方法是根据设计流量的大小，粗拟水泵台数，算出单泵流量，然后用单泵流量和实际扬程（净扬程）参考表 2-1 估
8、算出损失扬程。待设计阶段再详细计算，进行修正。也可采用实际扬程的 15% 20%估算损失扬程。 2.根据泵站的扬程和设计流量查水泵手册找出合适的水泵型号，根据泵站的设计流量大小确定出水泵的台数，并且提出比较方案。也就是说，用平均扬程选出泵型。再用最大最小扬程进行校核，在资料缺乏时，也可采用设计扬程代替平均扬程。高扬程泵站 ,上下级流量之间必须匹配，如不匹配应设置溢流设施，尽量选用型号、标准化、系列化、 ,新产品。由于某些条件的限制，无法选用同型泵时，水泵的型号要尽量少。台数不宜太多也不宜太少，小型泵站单泵流量控制在 0.1 0.3m3/s 之间，中型泵宜控制在 0.25 05m3/s 之间 ，
9、大型宜控制在 0.4 1.5m3/s 范围内，台数不宜少于 3 台，不宜多于 12 台，一般选为 4 8台为宜。根据以上设计要求本设计拟选四台泵。 三、水泵选型 设计流量 Qd=1374L/s，设计扬程为 H=31.64m 水泵选型方案对照表 表 2 1 方案 型号 扬程 (m) 流量 (l/S) 功率 (kw) 效率（ %） 台数 总功率(kw) 最高 设计 最低 最小 设计 最大 最小 设计 最大 最小 设计 最大 设计 备用 一 20sh-13 40 35.1 30 430 560 670 206 219 246.5 82 88 80 3 1 1120 二 500s35A 31 27 2
10、1 389 485 561 144 151 138 82 85 84 4 2 1320 三 24sh-19 37 32 22 700 880 1100 295 310 279 86 89 85 2 1 1140 四 500S35 40 35 28 450 561 650 207.6 218.8 209.9 85 88 85 3 1 1120 四、方案比较 方案二扬程偏低，不满足需要，不选 。满足设计要求的情况下方案三的总台数为奇数，不便于不置，所以不选。方案一和二相比其它方案功率最小、且扬程能满足设计要求。但方案四适用范围更大，而且更便于工况点的调节，故预选方案四，方案一作为备选方案。 故本设
11、计预选第一、四方案。即选择 500S35 的水泵 4 台，单机容量为 280kw,总装机容量为1120kw；或选择 20sh-13 的水泵 4台，单机容量 280kw,总装机容量 1120kw；设计扬程为 31.64m；转速为让 970rpm。 500S35 型和 20sh-13 型水泵各性能参数 泵 型 流 量Q(m3/s) 扬程H(m) 转速 n(r/min) 功率 P（ kw） 效率 （ %） 汽蚀余量NPSH (m) 泵重量 (kg) 轴功率 电机功率 300S35 0.45 0.561 0.65 40 35 28 970 207.6 218.8 209.9 280 85 88 85
12、4.8 1640 20sh-13 0.43 0.56 0.67 40 35.1 30 970 206 219 246.5 280 82 88 80 5.7 550 第二节 动力机选型 一、 动力机类型选择 电动机与内燃机相比较具有很多优点：重量轻、对环境的污染小，是一种清洁的能源类型，震动小、对机房的影响较小，运转平稳、效率高、安全可靠、便于自动化和今后的发展。 故本设计选用电动机作为动力机。 二、电动机的类型选择 当单机容量 N 75kw 时，一般选择鼠笼式异步电动机，当单机容量 75kw N 150kw 时，一般选择绕线式异步电动机，当单机容量 N 150kw 时，一般选择双鼠笼式异步电动
13、或同步电动机。 本工程单机容量为 N=55kw 75kw，又因为水泵站的电源是三相交流电，常 用的是三相交流感应电动机，在选用感应电动机时，应优先选用鼠笼式电动机。故本设计选用鼠笼式异步电动机。 三、动机型号选择 根据水泵的单机容量 N=55kw，和转速 n=1450rpm，查给排水设计手册可知，与此相配套的电动机的型号为 JO2 91 4 型鼠笼式异步电动机六台，根据 250s39A 型水泵的性能，选用其配套电动机型号为 JO2-91-4,轴功率为 N=55kw，额定电压为 v=380v，转速为 n=1450r/min，效率 =79%, 重量为 W=380kg。其主要参数如表 2 2： JO
14、2 91 4 三相鼠笼式异步 电动机参数 表 2 2 型号 额定电压（ v） 额定功率 (kw) 额定电流（ A） 转速 (r/min) 启动转矩（ Kg-m） 重量 (kg) JO2-91-4 380 55 1450 538 第三节 传动设备选择 中小型水泵机组传动设备对照表 表 2 3 传动特性 直接传动（联轴器） 间接传动（皮带） 刚性 柱销弹性 爪性弹性 开口式 半交叉式 交叉式 平皮带 三角带 平 皮带 三角带 平皮带 优点 结构简单紧凑，传动平稳安全，效率高，传动比准确 结构简单，轮心距变化范围大；传动平稳；能缓和冲击，可起安全作用；设计制造简单，成本低；安装使用维护简便；传动形式
15、多；应用范围广 传动扭矩大，能承受轴向力 不需严格对中，能起缓解作用 弹性好，寿命长，装拆方便 缺点 不能承受冲击，轴线对中要求高 不能传动轴向力，寿命短，加工要求高 传递扭矩小，精度要求高，不能承受轴向力 外形尺寸大；轴向受力大；传动比不准确；寿命短，尤其式交叉式平皮带和半交叉式三角带；在半交叉式传动中，平皮带 易滑脱，三角带易磨损 扭矩范围 0.3915.7 kN.m 0.06615.09 kN.m 0.0280.265 kN.m 一般在 3.774KW范围内 ,皮带常用于 2230kw 以下 ,三角带常用于 3774kw 传动效率 0.99 0.990.995 0.990.995 0.9
16、8 0.96 0.920.94 0.90.92 0.9 速度范围 14503500 (r/min) 11005400 (r/min) 34006300 (r/min) 一般取v=1020m/s,限制vmax 2530m/s 限制 Vmax 15m/s 15m/s 速比范围 i=1 i=1 I=1 i 5 i 7 i 3 i 45 i 6 使用条件 用于立式轴流泵，适于低速，振动小的场合，适宜轴径为40160mm 用于立，卧式机组连接处；适于高速旋转，适宜轴径为25180mm 用于小型卧式机组连接处；适于高速传动适宜轴径为20165mm 适于卧式（三角带可立式）机组轴线平行，转向一致的场合 适用
17、于机组轴线垂直交叉的场合 用于机组轴线平行，转向相反，轮心距A 不小于 20倍皮带宽的场合 由表 2 3 可 知，直接传动具有很多优点，应用极为广泛，故本设计选择直接传动的方式，由于其单机容量较小，选择直接传动，即联轴器传动，直接传动方式传动功率大、传动效率高、设备简单，维修方便 ,因而选择刚性联轴器。 第三章 管道设计 第一节 吸水管设计 一 、 管道材料选择 钢管具有强度高，壁薄，重量轻，便于制作，安装，检修水头损失小，一般选用钢管，小型泵站也可选用铸铁管，临时性泵站一般选用橡胶管。 因此本设计采用焊接铸铁管。 二、管道直径确定 为减少吸水管路水头损失，充分利用水泵吸上扬程，吸水管流速一般
18、控制在 1.52.0m/s 的 范围内。据此可求出吸水管径，即 D 吸 =（ 0.800.85） Q1/2=(0.80 0.85) 0.3451/2=0.469 0.498m 式中 D 吸 吸水管经济管径， m Q 通过管道的设计流量， m3/s 吸水管的长度不宜太长，一般为 46m，本设计吸水管长度为 7.0m。 三、壁厚确定 130D (12) mm 吸水管壁厚 (mm) D 吸水管直径 (mm) 500/130+（ 12） =3.84+(12) mm 本设计采用 6mm。 四 、引水方式的选择 本设计中，机房靠近水源 ，水源含沙量较小，水位变化幅度较小，引水流量不大，可选用管式引水， 由
19、于岸坡 较缓 采 用斜杆式。 岸坡较缓 ，出水建筑物离水源较远，可选用明渠取水，以缩短压力管道的 长 度和造价。 取水泵房建在河流旁边，自然地面高程约 53m，为了确保水泵的吸水条件，本设计利用河流引水到吸水井，吸水管从吸水井中直接取水。 五、长度估算 吸水管的长度不宜超过 10m，一般愈短愈好， 一般可按 46m估算。 本设计选取吸水管长度为 7m。 第二节 管道设计压力 一、管道线路选择 管道线路的选择应遵循以下原则 :垂直等高线，线短少损失小，在压力示坡线 (发生水击时，压力变化过程线 )以下，减少挖方，避开填方，禁遇塌方，多开躲开山洪，便于运输，安装检修 和巡视，利于今后的发展，防止其
20、他水体进入泵房 。 由于水厂厂址选在地形较为平坦，高程 54.857.40m之间，厂址东、南两侧紧靠国家二级公路，交通极为便利；北临清水河，水量充足；西侧为该县县城。场地面 积能满足净水厂布置要求，目前为一空地，有电源线通过，地质条件良好，有简易公路可通。根据管道线路选择的原则，管道线路选择如附图（详见泵站平面布置图、泵站立面布置图）。 二、布置形式 本工程有六台机组，六根压力支管合并到两根压力管中，可以采用一根压力管道，但为了提高供水保证率，故布设两根压力管道，且采用连接管将它们连通。 本设计机组台数较多 ， 为了节省空间，减小工程的费用，机组 采用并联 交错形式 布置 。按两根管道并联设计
21、，三根管道并联校核。 三、管道材料的选择 本设计扬程不高 ， 充分考虑到当地的经济问题及管道材料的来源 ，选用铸铁管即可满足要求。为了减少水头损失，保证供水要求，故压力管道也选择钢管，采用法兰盘连接。 四、经济管径的确定 压力管承受内水压力，属内压管。要有足够的强度和刚度。在确定水管直径时，通常把内流速控制在 2.53.5m/s 范围内。由此可用下列经验公式计算经济管径，即： 当 Q 120m3/h 时， D=13Q1/2 当 Q 120m3/h 时， D=11.5Q1/2 式中： Q 通过管道的设计流量， m/h D 水管的经济管径， mm 本设计 Q=4946m/h 120m/h，所以本设计用 D=11.5Q1/2 计算管径。 管径：管中流速控制在 1.5-2.0m/s 之间 D 进 =
