郑州大学泵站课程设计说明书资料
郑州大学课程设计
题目：某取水泵站工艺设计
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2015 年12月
摘要
. 、八、-
1刖言 (1)
1.1设计任务 (1)
1.2基本设计资料 (1)
2送水泵站工艺设计 (1)
2.1工程总体布置及主要设计参数 (1)
2.2泵站设计参数 (2)
2.3泵站设计扬程估算 (2)
2.4初步选泵和电机 (3)
2.5水泵机组的布置 (3)
2.6吸水井的设计 (4)
2.7 管路设计与水泵校核 (4)
2.8水泵安装高程的确定 (7)
2.9辅助设备选择与布置 (7)
2.10泵房建筑高度的确定 (9)
2.11泵房平面尺寸的确定 (9)
3结论 (9)
参考文献 (10)
附图泵站工艺平面图和剖面图
泵站课程设计说明书
1摘要
本设计完成了供水工程的取水泵站工艺设计，日供水能力为20000mVd，安
全可靠地满足了某企业生产用水量需求，包括以下几方面内容：
首先确定该泵站的设计规模，之后进行工程总体布置，水泵选型布置，管路设计，辅助设备选型布置，泵房类型选择，以及泵房平面设计和剖面设计。
关键词：泵站水泵工艺
2.1前言
1）设计任务
根据河流水资源的状况，经取水水源地方案论证，企业水厂从河流取水，本设计完成的是水厂取水泵站工艺设计。
2）基本设计资料
（1）某企业拟建自用水厂一座，日供水能力20000n3/d。水源采用地表水，水源地位于企业西部。
（2）自然条件
地形描述：自主河槽到岸边，地形变台阶，详见河流取水段地形图。地震烈度6度。地表水属三类水，符合企业用水水源条件。河床最高洪水位为111.8米，（3）初步规划部分结果
为减少水厂泥沙处理费用，降低工程造价，工程规划在河床中布置两眼大口井，每眼井供水10000n3/d，水井静水位107.8米，设计动水位104.8米。
两眼井距离泵房的吸水管路长度均为200米，有喇叭口，弯头，闸阀，渐缩管等管件。局部阻力系数分别为0.1，0.6，0.07，0.2。
净水厂混合池设计水位124.8米，泵房到净水厂的压水管路长3500米，压水管路局部水力损失按沿程损失的10%计。
2.2 工程总体布置及主要设计参数
本工程河床较宽，采用河床式泵站，为减少水厂泥沙处理费用，降低工程造价，在主河槽附近布置两眼大口井（兼作吸水井），通过引（吸）水管道将主河槽水引至泵房水泵，在泵房东南侧布置进场道路（引桥），在引桥下方设1.2m宽台阶，在泵房周围和进场道路两侧河床用干砌石加固，厚0.4米。
泵站应设置泵房间、配电间、值班室和检修间（见附图）。该取水泵房为半地下式矩形泵房。
泵站级别根据《泵站设计规范》参照泵站设计参数确定，泵房建筑物级别划分。
2.3泵站主要设计参数
（1）防洪标准
泵房建筑物根据级别查《泵站设计规范》河床最高洪水位为111.8m
（2）设计水位
净水厂混合池设计水位124.8米，水源设计最低水位104.8米，校核洪水位
111.80m。
（3）泵站设计流量
由设计资料可知，水厂供水规模为20000riVd，根据泵站供水方式，确定泵
站设计流量Q。Q=1.05X 20000- 24=875 m3/d=0.243 m 3/s
2.4泵站设计扬程估算
泵站设计扬程为
H = H ST +E h ev （ 1）
=20+2.5+50.742 m = 73.242 m
式中，H ST—进水池最低水位与水厂混合池设计水位高差（mH）
H ST = 124.800 —104.800 = 20.000mH0。
刀h—为管路中的总水头损失（mHO），包括沿程水头损失和局部水头损失。
输水干管沿程水头损失可按比阻法计算，局部水头损失计算按沿程水
头损失10%计。
输水干管通过的设计流量为0.238m3/d，根据经济设计流速V2= 1.5?
2.5 m/s，使用球墨铸铁管，取管径DN400则输水干管流速乂= 1.894
m/s，查手册比阻A= 0.2232 m3/d。
压水管路水头损失刀h d= 1.1kALQ2
=1.1 x 1X 0.2232 x 3500X 0.243八2 = 50.742m
吸水管路与泵房内管路水头损失估算为 2.5m.
泵站装置需要扬程H= 20 + 2.5+50.742 = 73.242 m
2.5初步选泵
选泵的主要依据是泵站设计扬程H=73.242和泵站设计流量Q=0.243 nVs。单泵设计流量
Q=0.119根据选泵原则和选泵步骤，淘汰明显不合理的选泵方案，符合选泵原则要求的水泵见
表1.
表1初选水泵性能列表
根据表1,列举出以下选泵方案：
(1)方案一为：选用2台10Sh-6，备用1台10Sh-6，总计3台。
(2)方案二为：选用2台10Sh-6A，备用1台10Sh-6A，总计3台。方案一水泵组合流量和扬程满足要求。
初选电机：根据10Sh-6型水泵的要求，选用配套三相交流异步电动机。查电机型号表，选择电机为
表2电机性能参数表
2.6水泵机组的布置与基础
(1)本设计采用的是3台Sh系列单级双吸卧式离心泵，因此机组布置采用横向排列方式。
(2)机组基础采用混凝土基础，混凝土容重丫= 23520N/m,机组的基础深度计算公式为
‘ 3.0W "、式中，V—机组总重量（N ,
L—基础长度（m, B
—基础宽度（m）,
Y —基础所用材料的容重（N/m）0
（3）查给水排水设计手册，得到10Sh-6型水泵机组的基础平面尺寸为2800mm X 800mm机组总重量为1778kg,为1778X 9.8=17424.4N则根据公式（2）计算出其基础深度为
H^
3.0W
= 3.0 X 17424.4 -（ 2.8 X 0.8 X 23520） =0.992m L B Y
2.7吸水井的设计
根据资料给出的初步设计结果：
根据场地条件，为降低造价，泵站的吸水井采用受力条件好的半地下式圆形吸水井两个，为避免泥沙进入吸水井中，降低泥沙处理费，设计成大口井，各有1根吸水管路至于井中，吸水井设计动水位为104.8m,池顶高程为108.0m。
吸水井口径为3m深度7m有效容积为28m。两眼大口井相距120米。
2.8管路设计
由于钢管的强度高，接口可焊接，因此吸水管路和出水管（泵房内）均采用壁厚为9mm 勺钢管，压水管根据管道压力采用的是球墨铸铁管。
1管线的布置
每台水泵均有单独的吸水管，伸入大口井中。水泵吸水管上设有普通平板式阀门。输水干管设检修阀门井，布置在泵房外3m左右位置，为普通平板式阀门三条水泵出水管路在距离泵房后墙1.095m处两两连接后，与DN400的输水干管相连。水泵出水管上设有对夹式蜗杆传动蝶阀（D371X P- 10）对夹式液动蝶阀
（D771X- 10）和逆止阀。管线详细布置见附图。
2管路流速计算
4Q
■ D2
式中，Q —管路通过的设计流量（nVs ），D —管径（m
（1）吸水管路的流速计算
吸水管路两条，单泵设计供水流量为0.119m3/s根据适宜设计流速V1 =
1.05 ?1.5 m/s，经计算采用D = 350mm 根据式(3) v1=4X 0.119 - 3.14 -
0.35A2=1.237 m/s。
(2)喇叭口的管径确定及流速计算
按照泵站设计规范要求，吸水管的喇叭口管径D> 1.25D i D=437.5所以取D =450mm 则根
(3)
据公式(3)v5=4X 0.119 - 3.14 - 0.4375A2= 0.792 m/s，符合泵站设计要求。
(3)泵进口及出口流速计算
水泵进口直径C3 = 250mm则根据公式(3)计算得泵进口流速V3 = 4X 0.119 -3.14 -
0.25A2=2.425 m/s；水泵出口管径D4= 150mm则根据公式(3)计算得泵出口流速V4= 4X
0.119 - 3.14 - 0.15八2=6.737 m/s。
(4)水泵出水支管的流速计算
出水管路两条，根据经济设计流速V2= 1.5?2.5 m/s,经计算采用C2= 300mm 根据式(3)计算其经济流速V2= 4X 0.119 - 3.14 - 0.3八2=1.684 m/s 。
3吸水管路和压水管路中水头损失的计算
管路沿程水头损失根据设计资料可按比阻法计算，对于钢管，计算公式如下：
刀h f=E Akk z LQ (4) 式中，刘一钢管壁厚不等于10mn时寸的修正系数，对于本次设计刘=1 k 3—管中平均流速小于1.2m/s的修正系数
A —比阻值
管路局部水头损失计算公式如下：
2
刀h m=X Z (5)
2g
式中，Z —局部水头损失系数
管路总水头损失刀h s=E h f + E h m0
(1)吸水管路水头损失的计算
取12Sh-6型水泵吸水喇叭口至泵房外墙为最不利计算路线。
A.沿程水头损失计算
管径350mm钢管查《手册》可知：A= 0.4078 ，k1 = 1，k3= 1
吸水管路管长为200m则根据公式(4)计算得
刀hfs = 0.4078 X 1X 1X 200X 0.119八2 = 1.155m
B.局部水头损失计算
查《手册》知：喇叭口局部阻力系数Z 1= 0.1，90°弯头Z 2 = 0.5，120° 弯头Z 3 = 0.4，普通平板式阀门Z 4 = 0.07，偏心渐缩管DN35X 250的局部阻力系数Z 5= 0.2 o
则根据公式(5)计算得
2 2
刀hms= ( Z 1+ Z 2+ Z 3+ Z 4)也-+ Z 3笙=(0.1 + 0.5 + 0.4 + 0.07 )
2g 2g
X 1.237八2/(2 X 9.81) + 0.2 X 2.425八2/(2 X 9.81) = 0.143m
所以，吸水管路水头损失刀hs= 1.155 + 0.143 = 1.298m
(2)压水管路水头损失的计算
A.泵房内沿程水头损失计算
查给水排水设计手册可知，k1 = 1 , k 2 = 1;对于DN=300 A1= 0.9392
压水管路DN300管长为4m因此根据公式(4)可得：
刀hfd = 0.9392 X 4X 0.119A2 = 0.053m
B.泵房内局部水头损失计算
查《手册》可知：同心渐扩管DN15X 300的局部阻力系数Z 6= 0.05，缓闭逆止阀Z 7 = 0.8 , DN300对夹式蜗杆传动蝶阀的局部阻力系数Z 8= 0.15，对夹式液动蝶阀Z 9= 0.15，DN300钢制90°弯头的局部阻力系数Z 10= 0.78，DN30X 400钢制三通的局部阻力系数Z 11 = 1.86。
则根据公式(2.5 )计算得
2 2
刀hmc= Z 6V4+( Z 7+ Z 8+ Z 9+ Z 10+ Z 11)空
2g 2g
=0.05 X 6.737A2/2/9.81 +(0.8 + 0.15 + 0.15 + 0.78 + 1.86) X 1.684八2/2/9.81
=0.656m
4泵站设计扬程
管路总水头损失刀h= 1.298 + 0.053 + 0.656 + 50.742 = 52.749m。
泵站设计装置需要扬程H= 20+ 52.749 = 72.749m。
5水泵工况校核和水泵选型校核
整个管路系统为连个同型号泵并联向水池供水，对汇合前的单条管道，有：
刀h=S(2 (6)
刀h由上计算已得为
刀h=E h s + 刀h fc + 刀h mc=1.298 + 0.053 + 0.656=2.007m 设计单条吸水管的流量Q=0.119n3/s,将刀h、Q代入(6)得汇合前单条进水管
道阻抗S单=141.73m5 / s2
输水管阻抗：
S输=1 .1KA L = 1.1 1 0.2232 3500 = 859 .32 m 2
/ s
由上得整个管路的管路特性方程为
H =H ST（匹S输）0^- 20 894. 7525C f
2.9水泵安装高程的确定
吸水井设计动水位(最低)104.8 米，水温20 C , 先修正H S 为Js ,
H s = H S -( 10.33 — 10.2 )= 5.37
▽安=▽低+ Uss
吸水井最低动水位104.800m,水温20r ，先修正Hs 为Js ,根据以上校 核时所算实际流
量，由表1插值得
Hs = 5.676m
则由此计算安装高度：
H s = H s —( 10.33 — 10.2 )= 5.546m
2
Hs s = H s —
— h
2g
=5.546 — 1.237A 2/(2 X 9.81) — 1.298 = 4.17m ▽安=▽低+ Hs s = 104.8 + 4.17 = 108.97m
2.10辅助设备的选择与布置
(1)起重设备
查给水排水设计手册得到， JR115— 4型交流异步电动机重量为 1180kg ,
10Sh-6型水泵重量为598kg 。因此，最大起重量为1778kg 。
泵房底板标高=▽安-0.450-0.3=107.925m 上层楼板标高=111.800+1=112.800m
最大起吊高度 H= 112.800 — 107.925 + 1.5 + 0.3 + 1 = 7.675m
因此，本设计采用的电动单轨葫芦型号为 CD1— 9D (起重量3t ，起升高度9n ,自 重 340kg ) 0
(2)排水设备
泵房吸水管路一侧沿壁边设置排水槽， 尺寸为21000mX 300mrX 50mm 泵房
底板以坡度0.1 %向排水槽倾斜，水流汇集到集水井后由排水泵排出至道路雨水 口，集水井尺寸为 500mrX500mnX 100mm
由于泵房较深，故采用电动排水泵排水。泵房排水量按 20?40nVh 考虑，排 水泵静扬程按17.5m 计，水头损失大约5m,故排水泵的扬程估算为 17.5 + 5 =
22.5m ,因此可选用IS65 — 50 — 160A 型离心泵两台，一台工作，一台备用，配套 电机为Y100L — 2o
H ss = H s
vg
(8)
IS65 —50 - 160A型离心泵是根据国际标准ISO02858规定的性能和尺寸设计的，其优点是检修方便。排水泵性能表如下：
(3)通风设备
由于泵房为半地下式，所以需要专用的通风设备进行冷却，选用轴流通风机进行通风换气。30K4- 11型轴流通风机属低压通风机，具有结构简单、噪音较小等优点，适用于厂房、仓库、办公室等。
本次设计选用2台30K4- 11型轴流通风机，根据泵房窗户尺寸选用其中的8
号风机，其性能表如下：
表5轴流风机性能列表
(4)计量设备
为了有效地调度泵站的工作，并进行经济核算，泵站内必须设置计量设施。本设计采用LWC型插入式涡轮流量计(DN400。该流量计具有水头损失小、节能、易于远传、显示以及可不断流即可在管道上安装和拆卸等优点，因此可以将其直
接安装在管道中，而无须安装旁通管道。
(5)水环式真空泵
真空泵台数为1台，型号选择如下：
真空泵用于离心泵引水时，选泵依据主要根据泵和吸水管所需的抽气量和振动值的大小而定。
抽气量按下式计算：
V p V s
(2.7 )
Q\—真空泵抽气量(n3/min )
K-漏气系数，取1.05
V P -泵站内最大泵泵壳容积，相当于泵吸水口面积乘以水泵进口至泵出口压
水管第一个阀门距离，此处距离取1m.
V S-吸水管内容积
T-引水时间，取5min
计算得：V P =1 二0.125^ 0.049m3