排水泵站的設計

排水泵站的設計第一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六主要內(nèi)容1.排水泵站的功能和設置地點2.常用排水泵3.污水泵站的設計4.雨水泵站的設計5.排水泵站水力計算第二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)排水泵站的功能和設置地點第三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.1排水泵站的功能和設置地點污水泵站雨水泵站合流泵站中途泵站終點泵站將上游來水提升至下游管道內(nèi)總干管的終端，把廢水排入水體，或把廢水送入污水廠排水泵站的分類第四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.1排水泵站的功能和設置地點排水泵站的功能把離地面較深的污水或雨水提升到離地面較淺的位置上。排水泵站的設置地點(2)排入水體前的主干管上(終點泵站)。管道中的水面高度低于河流水位時設置。雨水管道的出水口雖然在河流常水位之上，但為了排除高峰時的雨水，在出水口處也常需要建造終點雨水泵站。(3)在污水處理廠構(gòu)筑物之前(終點泵站)。因為管道埋設在地下，而處理構(gòu)筑物大多是建造在地面之上。為了滿足污水自流流過各構(gòu)筑物，并排入水體，必須在管道系統(tǒng)的終點設置泵站。(4)在污水處理廠內(nèi)，污泥的處理和利用過程中，設置污泥泵站。(1)排水管道中途埋深達到“極限深度”處（中途泵站）。(5)局部區(qū)域需要提升污水或雨水處(局部泵站)。高樓的地下室、地下鐵道等處。第五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.1排水泵站的功能和設置地點設置排水泵站時原則選擇排水泵站位置時，需要從技術(shù)經(jīng)濟上進行周密研究后才能確定。①選擇排水泵站的位置時，應考慮當?shù)匦l(wèi)生要求、地質(zhì)條件、電力供應以及設置應急出水渠的可能性。②排水泵站應與居住房屋和公共建筑保持適當距離，以防止臭味和機器噪音對居住環(huán)境的影響。在泵站周圍應盡可能設置寬度不小于10米的綠化隔離帶。③中途泵站的設置受整個管渠系統(tǒng)的規(guī)劃和街道干管與主干管高程上銜接等因素的影響。④在有污水廠的管道系統(tǒng)上設置終點泵站時，一般應設在污水廠內(nèi)，以便于管理。第六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)常用排水泵常用的排水泵離心泵混流泵軸流泵螺旋泵潛污泵第七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.1幾種常用排水泵1．離心泵離心泵分臥式（輪軸平放）和立式（輪軸豎放）兩種形式臥式離心泵離心泵動畫第八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.1幾種常用排水泵1．離心泵離心泵分臥式（輪軸平放）和立式（輪軸豎放）兩種形式立式離心泵第九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六1．離心泵離心泵分臥式（輪軸平放）和立式（輪軸豎放）兩種形式立式泵缺點：軸向推力很大，各零件易遭磨損，對安裝技術(shù)要求較高，檢修不如臥式泵方便。立式泵優(yōu)點：（1）占地面積較小，能節(jié)省造價；（2）水泵和電動機可以分別安放在適宜的地方。應用：城市排水系統(tǒng)中常采用立式泵。5.2.1幾種常用排水泵第十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六2．軸流泵軸流泵的主流方向與泵軸平行。軸流泵的特點是流量大，揚程低，吸水高度很低，僅有1～2m。軸流泵常用于輸送雨水，廣泛應用于城市雨水防洪泵站，大型污水泵站，農(nóng)業(yè)排灌泵站以及大型工礦企業(yè)的冷卻水泵站中。5.2.1幾種常用排水泵第十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六2．軸流泵軸流泵動畫5.2.1幾種常用排水泵第十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六3．混流泵混流泵構(gòu)造基本上于離心泵相同，只是葉輪的設計不同，泵內(nèi)主流方向介于輻射和軸向之間。5.2.1幾種常用排水泵第十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六4．螺旋泵缺點：（1）占地較大；（2）揚程低（一般為3~6米）。應用：灌溉、排澇、提升污水和污泥。尤其用于污水處理廠的污泥提升方面。螺旋泵示意圖5.2.1幾種常用排水泵第十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六4．螺旋泵應用：灌溉、排澇、提升污水和污泥。尤其用于污水處理廠的污泥提升方面。螺旋泵示意圖特點：（1）沒有阻塞問題；（2）結(jié)構(gòu)簡單，可自行制造；（3）無須輔助設備；（4）無須正規(guī)泵站；（5）基建投資省；（6）低速運行，機械磨損小，維修方便；（7）電能消耗少，運行費用低。5.2.1幾種常用排水泵第十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六4．螺旋泵5.2.1幾種常用排水泵第十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5．空氣提升泵利用回流活性污泥與“泵”內(nèi)的混有氣泡的活性污泥之間的比重差γ2-γ1造成的浮力。常用于提升回流活性污泥。結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，當壓縮空氣有現(xiàn)成來源時，可以采用。5.2.1幾種常用排水泵第十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六6．螺桿泵螺桿泵應用范圍很廣，可輸送所有流動介質(zhì)甚至非流動物料。螺桿泵因其可變量輸送、自吸能力強、可逆轉(zhuǎn)、能輸送含固體顆粒的液體等特點，在排水工程中，廣泛地被使用在輸送濕污泥和絮凝劑藥液方面。螺桿泵動畫5.2.1幾種常用排水泵第十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六7．潛水泵隨著防腐措施和防水絕緣性能的不斷改善，電動泵組可以制成能放在水中的泵組，稱潛水泵。無需正規(guī)的泵站，占地面積??；管路簡單，配套設備少。5.2.1幾種常用排水泵第十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六7．潛水泵5.2.1幾種常用排水泵第二十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.2排水泵的工作特性1．離心泵qv-NqvNηHqv-Hqv-η流量小、揚程高qv-η線可知，最高效率點兩側(cè)下降較緩，易在高效區(qū)運行qv-N線可知，qv=0時，軸功率最小。第二十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.2排水泵的工作特性1．離心泵流量較小，揚程較高，用于提升污水。水泵的軸功率曲線表明，qV＝0時，軸功率最小，所以應閉閘啟動，以減少電動機的起動電流。第二十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.2排水泵的工作特性2．軸流泵qv-Nqvη

NHqv-Hqv-η流量大、揚程小(雨水)qv-N線可知，軸功率隨流量的減小而增大，qv=0時，軸功率最大。（軸流泵應開閘啟動，使qv最大，以減少電機啟動電流）第二十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.2排水泵的工作特性3．螺旋泵螺旋泵的特點是揚程低、轉(zhuǎn)速低、流量范圍大，適用于農(nóng)業(yè)排水、城市排澇。當進水水位達到泵軸心管邊緣螺旋葉片時，提升水量達到最大值，這時的水位是最佳進水位。當水位進一步上升時，提升流量不變，但功率增加。當提升水量減少到30％時，效率僅下降10％左右。因此，在螺旋泵提升能力范圍內(nèi)，當進水量變化較大時，仍可以保持高效率運行。第二十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.3排水泵引水設備在排水泵站中，當水泵高程在進水池啟動水位以下時，則水泵及其吸水管內(nèi)時刻充滿著水，水泵可直接啟動，這種泵站稱自灌式泵站。反之，則必須人工引水入泵，水泵才能啟動。常用的引水設備：真空泵系統(tǒng)；水射器（泵）第二十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.3排水泵引水設備真空引水系統(tǒng)啟動迅速，效率高，尤其適用于大、中型水泵和吸水管較長的水泵系統(tǒng)；但操作較繁，自控復雜。第二十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.2.3排水泵引水設備水射器(泵)適用于小型泵站，具有結(jié)構(gòu)簡單、占地少、安裝容易、工作可靠等特點。第二十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)污水排水泵站設計（1）泵組的選擇（2）進水池容積的確定（3）泵站的建筑設想與管道的布置（4）起重設備的選擇和布置（5）電器設備和自動化設備的選擇（6）施工方法的確定（7）泵站的建筑與結(jié)構(gòu)設計污水泵站設計中要解決的問題第二十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.3.1污水泵的選擇流量(最大時、平均時和最小時)揚程（凈揚程、總水頭損失和自由水頭）水泵的選擇按照特性曲線進行，保證不同流量下的高效運行。每個泵站的水泵宜選用同一型號，最多不能超過兩種型號，可采用變頻調(diào)速裝置或葉片可調(diào)式水泵。并且應按表5-1的規(guī)定配備備用泵。

根據(jù)最大時、平均時、最小時流量及相應的全揚程，按照水泵的特性曲線選擇水泵，要求選用的水泵在以上各種情況下能高效運轉(zhuǎn)。污水泵的選擇第二十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.3.2進水池有效容積：進水池最高水位和最低水位之間的容積。有效高度一般為1.5～2.0米。有效容積確定：進水池的有效容積不小于最大一臺泵的5分鐘出水量。進水池底部應設集水坑，深度一般不小于0.5m，池底向坑口傾斜，坡度不宜小于10％。進水池中應設水位指示器。污水泵站進水池內(nèi)應設置格柵以阻擋粗大的物質(zhì)，保護水泵。進水池容積還與水泵的操作方式有關，人工操作每小時不宜多于4次，自動操作每小時不宜多于6次。第三十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六1.5~2.0m集水坑≥0.5m進水池的有效容積不小于最大一臺泵的5分鐘出水量格柵格柵設置在進水池污水入口處，柵面和水面成60～70度，過柵流速0.6～1.0m/s。泵前柵條間隙和柵條斷面形狀和尺寸參照設計規(guī)范確定。5.3.2進水池第三十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六格柵位置進水池污水入口處作用阻擋粗大物質(zhì)，保護水泵清渣方式人工、機械，目前一般采用機械格柵柵面與水面成60°~70°角，過柵流速0.6~1.0m/s，柵間空隙10~20mm(隨水泵類型和大小而定)參數(shù)第三十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六粗格柵細格柵格柵動畫第三十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.3.3吸水管及出水管泵前的管道稱為吸水管，泵后的管道為出水管①每臺水泵都應有單獨吸水管，力求短而直。③吸水管內(nèi)流速0.7~1.5m/s。②吸水管的水平部分應順水流方向微抬高，坡度0.005。（以便于吸水管中空氣的排出）④出水管的數(shù)量取決于泵站的大小和有無應急出口。有應急出口：1條出水管無應急出口或泵站很大：2條出水管。⑤出水管管內(nèi)流速0.8~2.5m/s，在任何情況下應不小于0.7m/s⑥出水管應有傾向進水池的坡度，便于檢修放空存水。⑦離心式污水泵出水管上靠近泵的出口處應設逆止閥和閘閥。第三十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.3.4泵組間泵組間水泵機組的平面布置一般按單排布置；泵組多時，可采用兩排或交叉排列布置影響泵組間布置的因素水泵型號外形尺寸水泵臺數(shù)泵站建筑形式布置要求泵組之間、泵組與墻壁之間有一定的距離，滿足維修和安裝需要第三十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.3.5變電室與配電盤排水泵的電動機電壓一般根據(jù)電動機功率的大小來確定。

W<100kW,用380V三相交流電；

100kW<W<200kW,可根據(jù)電源情況而定；

W>200kW,用6300V三相交流電。第三十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.3.6污水泵站的建筑要求污水泵站建筑要求泵組間的高度應便于設置的吊裝泵站的地上部分一般采用自然通風，在地下間應設置機械通風設備無吊車起重設備的泵組間室內(nèi)凈高不小于3.0m有吊車起重設備的泵組間吊起物件與地面物件間有不小于0.5m的凈空有高壓配電設備的泵組間高度應根據(jù)電器設備要求確定第三十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六事故排出口設置事故排出口的情況設置位置泵站前第一個檢查井處污水泵站不可能具有兩個獨立電源，也沒有備用內(nèi)燃機時事故排出口的設置，應取得當?shù)丨h(huán)保部門衛(wèi)生機關的同意5.3.7事故排出口第三十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六污水泵站建筑形式按泵站與集水井的組合方式區(qū)分合建式分建式常用，進水間與泵組間下層在同一高程上，水泵軸線低于進水室中水位少用，可用于土質(zhì)差、施工困難、進水間深度大的場合，缺點是水泵啟動需用引水設備5.3.8污水泵站的建筑型式第三十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六便于安排設備,需開挖法施工污水泵站建筑形式按泵站平面形狀矩形圓形組合對土質(zhì)要求低，可采用沉井法施工地下部分圓形，地上部分矩形，適用于小型泵站5.3.8污水泵站的建筑型式第四十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六進水間和泵組間合建的形式1泵站平面呈矩形，便于安排設備，需用開挖法施工。特點：（1）將進水間和泵組間的隔墻完全分隔，互不通氣；（2）泵組間（出水間）分上下兩層，上層（地面上）為工作室；（3）進水間和泵組間（出水間）的下層在同一高程上，水泵軸線低于進水室中水位（自吸進水）。5.3.8污水泵站的建筑型式第四十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六進水間和泵組間合建的形式2特點：（1）將進水間和泵組間用隔墻完全分隔，互不通氣；（2）泵組間（出水間）分上下兩層，上層（地面上）為工作室；（3）進水間和泵組間（出水間）的下層在同一高程上，水泵軸線低于進水室中水位（自吸進水）。泵站平面呈圓形，常用沉井法施工，對土質(zhì)要求低。5.3.8污水泵站的建筑型式第四十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六進水間和泵組間合建的形式3地下部分呈圓形，地上部分呈矩形，適用于小型泵站。特點：（1）將進水間和泵組間用隔墻完全分隔，互不通氣；（2）泵組間（出水間）分上下兩層，上層（地面上）為工作室；（3）進水間和泵組間（出水間）的下層在同一高程上，水泵軸線低于進水室中水位（自吸進水）。5.3.8污水泵站的建筑型式第四十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六進水間和泵組間分建的形式可用于土質(zhì)很差，施工困難，進水間深度又大的場合，其缺點是水泵起動需用引水設備，水泵軸線高程的確定需要計算。第四十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六

雨水的地面徑流量很大，雨水泵站的基建費用很高，使用率往往很低，因此，在雨水管道的設計中，應避免建造雨水泵站。只有當?shù)貏萜教?、管路較長或出水河道水位很高時，才考慮設置雨水泵站。第四節(jié)雨水排水泵站設計第四十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六雨水泵的選擇入流管渠流量的120%

設計流量軸流泵和混流泵

雨水泵選擇出水量大揚程小雨水泵特點另需裝設小流量離心式污水泵或小型的軸流泵，以節(jié)約電能

合流泵站滿足最大設計流量的要求，同時考慮雨水徑流量的變化選型要求一般不宜少于2~3臺，最好選用同一型號，可不設備用泵臺數(shù)及型號5.4.1雨水泵的選擇第四十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六進水池的設計有效容積：設計要求：不小于最大一臺泵的30s出水量調(diào)節(jié)池：雨水管渠的斷面一般很大，敷設坡度較小，故將管渠本身作為備用調(diào)節(jié)池來利用進水方式：進水池的設計應使進水均等地流向每臺水泵，必要時可以設置導流壁或椎，以防渦流的形成5.4.2進水池的設計第四十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六按水泵輪軸安裝的位置

豎式臥式斜式5.4.3雨水泵站的形式第四十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六干室濕室

按泵組間是否浸水

中層：水泵間特點：檢修方便，衛(wèi)生條件好，因電動機間干燥，運行條件好，造價較高特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，吸水口處易發(fā)生漩渦，設備的拆裝、檢修和維護較為不便，室內(nèi)的電器設備容易受潮，衛(wèi)生條件較差下層：吸水室，連進水池上層：電動機間下層：連進水池（水泵浸于水中）上層：電機間5.4.3雨水泵站的形式第四十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六5.5排水泵站水力計算局部損失的計算不要求掌握。第五十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六污水泵站水力計算舉例某工業(yè)城鎮(zhèn),居住區(qū)生活污水的平均流量為8.5L/s,KZ=2.1.鎮(zhèn)上有甲、乙兩個工廠，工廠甲三班制工作，設計流量為26L/s，工廠乙一班制工作，生活污水和工業(yè)廢水在8h內(nèi)均勻排出，設計流量為6L/s。現(xiàn)要求對污水管網(wǎng)的終點泵站進行設計。已知污水處理廠第一個水池（沉砂池）的水面高程為45.50m，終點泵站處的地面高程為41.50m，泵站入流管管徑為350mm，水面高程36.45m，管底高程36.24m。試確定水泵的揚程和流量。第五十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六污水泵站水力計算舉例泵站進水池泵沉砂池41.5036.4545.50最高水位？最低水位36.24第五十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期六污水泵站水力計算舉例泵站的設計流量：應考慮Qmax和QminQmax＝居住區(qū)生活污水最大流量＋工廠甲設計流量＋工廠乙設計流量＝8.5×2.1+26+6=49.85L/s≈50L/sQmin＝居住區(qū)生活污水最小流量＋工