泵與泵站課程設(shè)計(jì)

1、一、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）使學(xué)生所獲得的專業(yè)理論知識加以系統(tǒng)化，整體化，以便于鞏固和擴(kuò)大所學(xué)的專業(yè)知識；（2）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析，解決實(shí)際問題的能力；（3）提高設(shè)計(jì)計(jì)算技巧和編寫說明書及繪圖能力；（4）為適應(yīng)工作需要打一下的基礎(chǔ)。題目：內(nèi)蒙古包頭市第三水廠泵站進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下1、設(shè)計(jì)部分1）確定泵站設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)揚(yáng)程；    2）初步確定水泵、電機(jī)的型號，工作備用泵的臺數(shù)3) 進(jìn)行水泵機(jī)組和吸、壓水管路的計(jì)算與布置4）計(jì)算泵站范圍內(nèi)吸、壓水管路的水頭損失，進(jìn)行泵站工作的精確計(jì)算5) 泵站各部分尺寸的確定6）泵房選擇、泵房平面和高程布置2、圖紙部分

2、0;   1）泵站平面布置圖（包括主要設(shè)備機(jī)組位置，吸、壓水管路位置及其它附屬設(shè)備機(jī)組的位置），比例尺1：100    2）泵站立面布置圖（包括主要設(shè)備機(jī)組高度，吸、壓水管路高度及其它附屬設(shè)備機(jī)組的高度），比例尺1：100    3）泵站剖面圖3、撰寫泵站設(shè)計(jì)計(jì)算/說明書     包括確定水泵、電機(jī)的型號，工作備用泵的臺數(shù)；水泵機(jī)組和吸、壓水管路的計(jì)算與布置；吸、壓水管路的水頭損失以及泵站工作的精確計(jì)算等二、設(shè)計(jì)成果要求1設(shè)計(jì)說明書一份（包括計(jì)算

3、），要求書面整潔、文理通順、論證合理、層次分明、計(jì)算無誤。2設(shè)計(jì)圖紙兩張：要求布置合理、圖面整潔、按繪圖規(guī)定制圖（1）泵站樞紐布置圖（在站址地形圖上繪出）（2）泵站平面圖 、剖面圖3 工作泵并聯(lián)特性曲線三、設(shè)計(jì)指導(dǎo)（一）資料分析和熟習(xí)設(shè)計(jì)方法熟悉下列資料：站址地形，地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，水源水位及變化，當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，交通條件，動力資源，社會經(jīng)濟(jì)狀況。（二）設(shè)、設(shè)的確定 1、總體布置：站址選擇，進(jìn)出水方式的選擇，機(jī)房形式的選擇，繪制泵站總體布置地形縱剖面圖。 2、設(shè)，設(shè)的確定。（三）方案選擇水泵型號、臺數(shù)，動力機(jī)的選擇用設(shè)計(jì)揚(yáng)程初選水泵的型號，用設(shè)計(jì)流量初選水泵的臺數(shù)。根據(jù)水泵的型號確定電動機(jī)的型

4、號。要求至少對兩個(gè)選泵方案進(jìn)行比較以確定最優(yōu)。根據(jù)設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)揚(yáng)程以及對泵站供水可靠性的要求，可初步確定工作水泵和備用泵臺數(shù)，并確定出單臺水泵流量和揚(yáng)程。根據(jù)水泵產(chǎn)品樣本或給排水設(shè)計(jì)手冊確定水泵型號。在確定水泵工作方式、水泵組合以及水泵型號時(shí)，可選擇兩到三個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，一級泵站可考慮采用切削調(diào)節(jié)，二級泵站可考慮采用變速調(diào)節(jié)。確定方案時(shí)應(yīng)注意以下要點(diǎn)：（1）大小兼顧，調(diào)配靈活。（2）型號整齊，互為備用。（3）合理地用盡水泵的高效段。（4）考慮近、遠(yuǎn)期相結(jié)合。（四）管路配套：包括進(jìn)出水管路水頭損失計(jì)算，精算揚(yáng)程，繪制特性曲線，管材、管徑及附件選配等內(nèi)容（五）（六）安裝高程的確定根據(jù)選定

5、的水泵擬定水泵進(jìn)出水管路及附件，進(jìn)行水泵工作點(diǎn)校核。滿足要求時(shí)，求出水泵的吸水高度H吸，然后根據(jù)進(jìn)水池最低水位確定水泵的安裝高程。（七）泵房設(shè)計(jì)1、內(nèi)部布置，平面尺寸的確定，及泵房各控制高程的推求。 2、進(jìn)水管路布置及布設(shè)方式的確定。3、進(jìn)水建筑物，出水建筑物設(shè)計(jì)。4、其它輔助建筑物或構(gòu)件的設(shè)計(jì)。（八）（九）繪圖（十）整理說明書四、進(jìn)度安排及方式    泵站課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周，要求學(xué)生集中時(shí)間完成全部內(nèi)容，時(shí)間安排如下：1、講課 0.5天；2、查資料，初步計(jì)算和方案選擇 0.5天； 3、設(shè)計(jì)計(jì)算 1天；4、機(jī)組布置和制圖 1.5天；5、撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

6、1天；6、成果整理 0.5天。五、 參考資料 給排水設(shè)計(jì)手冊 水泵及水泵站教材及課件 全國通用給排水標(biāo)準(zhǔn)圖集 泵站設(shè)計(jì)規(guī)范GB 泵廠家產(chǎn)品樣本第一章 設(shè)計(jì)資料1、地形概況：內(nèi)蒙古包頭市位于中國北方，黃河以北。城市現(xiàn)有青山水廠、昆山水廠兩座，分別位于城市的東北和西部。而第三水廠位于城郊，城市的東南方。第三水廠可設(shè)置在黃河邊上，位于城市東南方的城郊，遠(yuǎn)離居民區(qū)，附近有糖廠、鋁廠、磚瓦廠，所在位置地面標(biāo)高約為1004米，地形為北高南低，較平坦。2、供水要求規(guī)劃城市人口數(shù)：10萬人，用水普及率：100%。1）出水要求達(dá)到衛(wèi)生部生活飲用水衛(wèi)生規(guī)程；2）最高日供水量：8.5萬噸/日；3）出廠水壓：36米水

7、頭。4）泵站處地面標(biāo)高為1004m。5）清水池最低水位標(biāo)高1002m。3、工程地質(zhì)：地下水位深度：170厘米；最大冰凍：175厘米；設(shè)計(jì)地耐力：13噸/米2；地震等級：6級；設(shè)計(jì)地震烈度：8度。4、氣象資料：1)氣溫： 年平均：6.5；極端最高：38.4；極端最低：-31.4；最冷月平均最低：-18.5；最熱月平均最高：29.5。2)相對濕度： 冬季空氣調(diào)節(jié)：54%； 最熱月平均：58%。3)風(fēng)速與風(fēng)向頻率：夏季平均風(fēng)速：3.3米/秒；冬季平均風(fēng)速：3.2米/秒；夏季最多風(fēng)向：東風(fēng)、東南風(fēng)；冬季最多風(fēng)向：北風(fēng)、西北風(fēng)；夏季最多風(fēng)向頻率：15；冬季最多風(fēng)向頻率：17；4)大氣壓： 888.4毫巴

8、。5)降水量： 年降水量：308.9毫米；最大時(shí)降水量：33.1毫米； 最大日降水量：100.8毫米。6)年蒸發(fā)量： 2342.2毫米。7)最大積雪厚度： 21厘米。8)冰凍期： 150天。5、黃河河流概況：1）河流流量：河流平均流量824米3/秒；河流最小流量43米3/秒；河流最大流量5390米3/秒。2）河流水位：河流最低水位994米；河流最高水位1001米；河流正常水位996米。3）河流流速： 河流平均最低流速1.4米/秒。4）河水溫度：河水最高溫度：28；河水平均最高溫度：21；河水最低溫度：4；河水平均最低溫度：6。5）河水冰凍情況：冰凍期間11月20日3月；冰凍厚度：5080厘米。

9、6）河水含砂量： 最高含砂量：6.36公斤/米3。6、水源選擇指定選擇黃河磴口處水源。渾濁度最高值1000度；平均值200度；最低值50度。 第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算第二節(jié) 二級泵站設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)流量為了減小輸水管道各凈水構(gòu)筑物的尺寸，在這種情況下，輸入管網(wǎng)時(shí)要求二級泵站中的泵晝夜不均勻工作。因此，泵站的設(shè)計(jì)流量應(yīng)為：式中 Qr二級泵站中水泵所供給的流量(m3/h)；Qd供水對象最高日用水量(m3/d)；為計(jì)及輸水管漏損和凈水構(gòu)筑物自身用水而加的系數(shù)，一般取T為二級泵站在一晝夜內(nèi)工作小時(shí)數(shù)。考慮到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取水自用系數(shù)=1.05,則近期設(shè)計(jì)流量為 Q=1.05××

10、1.41=5243.44m3/h=1.456 m3/s2.設(shè)計(jì)揚(yáng)程 靜揚(yáng)程HST的計(jì)算HST=36m+2m=38m輸水管設(shè)計(jì)每根輸水管流量 Q1Q/2=0.728 m3/s 取經(jīng)濟(jì)流速 V1.4 m/s，計(jì)算得 D= 814 mm 查設(shè)計(jì)手冊，采用兩條DN900鑄鐵管作為輸水管，流速 V1.145 m/s，i=1.065當(dāng)一條輸水管檢修時(shí)，另一條輸水管應(yīng)通過75設(shè)計(jì)流量，即：Q2=0.75×5243.44 m3/h =3932.58m3/h=1.092m3/s,計(jì)算得管內(nèi)流速 v=1.717m/s,i=2.255輸水干管中的水頭損失h設(shè)采用兩條DN900的鑄鐵管并聯(lián)作為原水輸水干管，

11、當(dāng)一條輸水管檢修，另一條輸水管應(yīng)通過75%的設(shè)計(jì)流量，Q2=0.75×5243.44 m3/h =3932.58m3/h=1.092m3/s,所以輸水管路水頭損失；=1.1× (式中1.1包括局部損失而加大的系數(shù))泵站內(nèi)管路中的水頭損失h安全水頭2m，水泵站內(nèi)損失水頭估計(jì)為1m,則泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：Hmax=38+0.2977+2+1=41.2977mi105Ch1.85 dj4.87qg1.85 式中 i管道單位長度水頭損失（kPa/m）；dj管道計(jì)算內(nèi)徑 （m）；Ch海澄-威廉系數(shù)，Ch140；qg設(shè)計(jì)流量（m3/s）。3.方案初選及比較性能參數(shù)圖七泵方案表七：型號流量Q總

12、揚(yáng)程轉(zhuǎn)速功率N效率最大允許吸上真空高度葉輪直徑質(zhì)量(千瓦)m³/hL/SHn軸功率電機(jī)n (Hs)mmkgmr/min功率%m14sh-13972270501470164220813.54101105126035043.8179841480410371887914SA-10B900250511480149220846.14251210108030048162.287126035044179.784圖八選泵方案比較表八：方案設(shè)計(jì)方案用水變化范圍（L/S）泵的類型泵揚(yáng)程（m）所需揚(yáng)程（m）揚(yáng)程利用率（%）泵效率（%）二級泵站方案方案一四臺并聯(lián)一臺備用27041014sh-13375041

13、.382.61007072方案二五臺并聯(lián)一臺備用25035014SA-10B445141.381.193.96870根據(jù)手繪的泵站特性曲線圖得出的工況點(diǎn)，第二個(gè)方案效率太低，綜合考慮取水泵站采用第一種四臺（聯(lián)一臺備用的方案。說明：有人開發(fā)了智能選泵軟件，我們采用該軟件選擇泵方案如下：二級泵站智能選泵表九：方案水泵型號轉(zhuǎn) 速（r/min）單泵流量(L/s)單泵揚(yáng)程(m)單泵軸功率（kw）單泵電動機(jī)功 率單泵效率水泵運(yùn)行臺數(shù)水泵運(yùn)行方式總流量(L/s)總揚(yáng)程(m)總軸功率(kw)電動機(jī)總功 率(kw)114SA-10B1450291.248.6159.6522082.95并聯(lián)145648.6798

14、.2511002350S44(14sh-13)145036442.55176.3722086.094并聯(lián)145642.55824.551100圖九4.電機(jī)選擇及安裝尺寸所選電機(jī)為Y355M-45.泵吸水管的水頭損失 吸水管長7m ，吸水管流量為1456，吸水管直徑600mm ，流速1.29，1000i2.13，吸水管沿程水頭損失為h1f= iL =2.13/1000×7=0.015m。吸水管局部阻力系數(shù)見下表：表十： 吸水管路局部阻力系數(shù)表名稱喇叭口彎頭閘閥漸縮管水泵進(jìn)口DN（mm）1200600600600-350350數(shù)量11111局部阻力系數(shù)0.50.680.060.201.0

15、流速（）1.291.291.293.7853.785吸水管局部水頭損失為：h1j=(0.5+0.68+0.06)×1.292/19.6+(0.20+1.00)×3.7852/19.6= 0.98m 水泵吸水管路總水頭損失為：h1=h1f+h1j=0.015+0.98=0.995m6.泵壓水管的水頭損失 壓水管長8 m，壓水管流量為1456，水管直徑450mm ，流速2.29，1000i= 8.64壓水管沿程水頭損失為h2f=iL=8.64/1000×8=0.069m局部阻力系數(shù)見下表：表十一： 壓水管路局部阻力系數(shù)表名稱漸擴(kuò)管蝶閥蝶閥止回閥三通水泵吐口DN（mm）

16、300-450450450450異徑300數(shù)量111111局部阻力系數(shù)0.250.060.061.73.01.0流速（）5.152.292.292.292.295.15壓水管局部水頭損失為：h2j=(0.06×2+1.7+3.0)×2.292/19.6+(0.25+1.0)×5.152/19.6=2.98m水泵壓水管路總水頭損失為：h2=h2f+h2j=0.069+2.983.05m 由以上計(jì)算可知，二級泵所需揚(yáng)程為：H=Hst+h1+h2=38+0.995+3.05=42.045m7.選泵校核根據(jù)以上計(jì)算可知，每臺泵所需的設(shè)計(jì)水量為1310.86，所需揚(yáng)程為42

17、.045m ，我們的初選泵，五臺型號為14Sh-13（四用一備），參照該泵的具體資料，所選水泵滿足工況要求。8.水泵機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 查資料得：14Sh-13單級雙吸離心泵的外形尺寸為：長L=1.2325+（0.15-0.20）m寬B=1.08+（0.15-0.20）m高H=0.98+（0.15-0.20）mH1=0.62m Y355M-4電機(jī)的安裝尺寸為：由水泵的外形尺寸和電機(jī)的安裝尺寸確定出基礎(chǔ)的平面尺寸為：長度： L=L水泵+L電機(jī)=1.276+1.2325+（0.15-0.20）m 2.658m 取 L=2700mm寬度：B水泵=1080mm B電機(jī)=565mm 所以取最大值B=1080

18、mm。9.水泵軸心標(biāo)高的確定清水池最低水位標(biāo)高為Z=1002m，二泵吸水管水頭損失為h1=0.995m，二泵的允許吸上真空高度Hs=3.5m，水泵軸心標(biāo)高為：Z+Hs-h1=1002+3.5（10.339.2）（0.10.24）0.995=1003.52m (其中考慮到該市的海拔高度為1000m，溫度平均為6.5度) 泵房底板標(biāo)高為： 1003.520.620.1=1002.8m，式中0.62水泵底座至軸心的標(biāo)高，0.10水泵混凝土基礎(chǔ)高出泵房地面的高度。泵房所在地坪標(biāo)高為1004m，泵房外底標(biāo)高為1002.8m，故取水泵房地面下高度為：10041002.8=1.2m10.泵房形式及高度的計(jì)算 所用泵房為矩形半地下式水泵重量1105 Kg，電機(jī)重量1770Kg，選用LH5t型電動葫蘆雙橋式起重機(jī)，泵房地面上高度（不包括行車梁以上高度）為： =1400+1080×0.85+980+200+100=3598mm3.6m式中，為行車梁高度；為行車梁底到其重鉤中心的距離，；