泵及泵站计算

前言

泵是由于属于通用性的机械类而广泛地应用于国民经济的各个部门。随着现在工业的蓬勃发展，各种形式的泵站很多，其规模和投资越来越大，功能分类愈分愈细。它是城市给水和排水工程中重要的组成部分。它们通常是整个给水排水系统正常运转的枢纽。除此之外，在农田灌溉，防洪排涝等方面，泵站经常作为一个独立的构筑物而服务与各项事业。

水泵以及水泵站课程设计是给水排水工程专业的重要的集中性实践性环节之一，它使学生在掌握水泵及水泵站基础理论知识的基础上，进一步掌握给排水泵站的工艺设计步骤和设计方法，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识，训练学生工程设计的基本技能，提高其设计计算能力，编写说明书的能力和工程图纸的表达能力及识图能力。水泵与水泵站课程设计要求对水泵站的工艺尺寸进行设计计算，确定水泵厂的平面布置和高程布置，完成设计说明书和设计图。

水泵与水泵站的课程设计提供给同学们把所学的理论知识运用于实践设计的机会，更好的巩固课堂所学知识，熟悉泵站设计的一般步骤，为以后的工作和实践打好基础，在设计过程中熟悉泵站设计的过程，巩固以前所学的知识，培养独立思考独立设计的能力。我相信在这次的设计过程中我们肯定会有很大的收获。

第1章 原始资料

某新建水源工程近期设计水量150000d m /3

,要求远期发展到300000d m /3，采用固定是取水泵房（一级泵房），用两条直径为1200mm 的钢制自流管从江中取水。自流管全长160m 。水源洪水位标高为30.50m （1%频率），枯水位标高18.60m (97%频率)，常水位标高为25.10m 。净化厂反应池前配水井的水面标高为47.30m ，泵站切换井至净化厂反应池前配水井的输水干管全长为1800m ，吸水间的动水位标高以17.50m 计，现状地面标高按24.50m 考虑。

泵站的设计按圆形泵站设计 第2章 机组的确定和布置

2.1 设计流量的确定和设计扬程的估算：

（1）设计流量Q

考虑到输水干管漏损和净化厂本身的自用水，取自用系数=1.05α，则：

近期设计流量为 331500001.056562.5/=1.823/24Q m h m s =?

= 远期设计流量为 33300000

1.0513125/=3.646/24Q m h m s '=?

= （2）设计扬程 H

①泵所需的静扬程ST H

通过取水部分的计算已知在最不利的情况下，即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时：

33

'75%'9843.75/ 2.73/Q Q m h m s '=?== 从取水头部到泵房吸水间全长160m,管径DN1200，有给排水手册查得，

v 取=2.414m/s ，1000i=4.919，则从取水头部到泵房吸水间全长的全部水头损失：

' 4.91916010000.79h i l m =?=?÷=

则吸水间的最高水面标高为30.50.79=29.71m -，最低水面标高为18.600.79=17.81m -。所以泵所需的净扬程ST H 为：

洪水位时， =47.3029.71=17.59ST H m -

枯水位时， =47.3017.81=29.49ST H m -

②输水干管中的水头损失h ∑

设采用两条1200DN 钢管并联作为原水输水干管，当一条输水干管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：330.75131259843.75/ 2.73/Q m h m s =?==，查水力计算表得管内中的流速2.414/v m s =，1000 4.919i =，所以 1.10.00491918009.74h m =??=∑（式中1.1系数包括局部损失而加大的系数）。

（3）泵站内管路中的水头损失p h

粗估为2m

则泵设计扬程为：

枯水位时，max 29.599.702243.34H m =+++=

洪水位时，min 17.699.702231.33H m =+++=

2.2.初选泵和电机

根据对扬程的估计，查设计手册知选用800S48单级双吸式离心泵，近期三台800S48型3( 1.00~1.72/,4355Q m s H m ==,N =752,kW 5.8)s H m =泵，

二台工作，一台备用。远期增加一台同型号的泵，三台工作，一台备用。根据80048

Y 型异步电动机

S型泵的要求，选用100010

（1000KW,10KV,IP44水冷式）

2.3 机组基础尺寸的确定

L

L2 L3 B A W 5860m 1850m 1445m 1600m 1120m 135315N 根据泵的尺寸和泵基础的设计要求，本次选用混凝土式基座，因此尺寸的确定如下：

基础长：L=水泵地脚螺钉间距（长度方向）+（400——500）

基础宽：B=水泵地脚螺钉间距（宽度方向）+（400——500）

L=B+L2+L3+405=5300mm

B=A+480=1600mm

机组的总重量8134053975135315p m W W W N =+=+=

基础深度H 可按下式计算

3.0W H L B γ

=?? 式中 L ——基础长度， 5.3L m =

B ——基础宽度， 1.6B m =

γ——基础所用材料的容重，对于混凝土3=23520/N m γ 故 3.0135315 2.035.3 1.623520

H m ?==?? 实际深度连同泵房底板在内，应为3.5m

2.4.吸水管路与压水管路计算

每台泵有单独的吸水管与压水管

（1） 吸水管

已知 331131254375/ 1.22/3

Q m h m s === 根据吸水管的设计要求：管径小于250mm 时，V 取1.0——1.2m/s

管径大于或等于250mm 时，V 取1.2——1.6m/s 采用100012DN ?钢管，则 1.55/v m s =，32.5810i -=?

（2） 压水管

根据吸水管的设计要求：管径小于250mm 时，V 取1.5——2.0m/s

管径大于或等于250mm 时，V 取2.0——2.5m/s 采用800DN 钢管，则 2.43/v m s =，38.4310i -=?

2.5.机组与管道布置

为了布置及凑，尽可能地充分利用泵房内的面积，将四台机组交错并列成两排，两台为正常转向，两台为反向转向，在订货时应予以说明。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。泵出水管设有液控蝶阀（HDZs41X-10）和手动蝶阀(D 2241X-10)，吸水管上设手动闸板闸阀(Z545T-6)。为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN1200输水干管用DN1200蝶阀（GD371Xp-1）连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀（GD371Xp-1）一个。由于管径较大，相应的连接配件（如三通、大小头等）没有全国通用的标准系列产品，本设计中变采用了一些自制的配件，在其他设计中，以选用全国通用标准产品为宜。

2.6. 吸水管路与压水管路水头损失的计算

取一条最不利的线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图。

（1） 吸水管路中水头损失s h ∑

fs s ls h h h =+∑∑∑

31= 2.5810 1.2550.0032fs h l i m -?=??=∑

2221123=()22ls v v h g g ξξξ++∑

1122A v A v ?=?

D 1=1000mm ，D 2=800mm

式中 1ξ——吸水管进口局部阻力系数，1=0.75ξ

2ξ——1000DN 闸阀局部阻力系数，按开启度18

a d =考虑，20.15ξ=

3ξ——偏心渐缩管1000800DN ?，3=0.20ξ

则 22

1.54

2.43=(0.750.15)0.20=0.170522ls h m g g

++?∑ 故 0.00320.17050.1737fs s ls h h h m =+=+=∑∑∑

（2）压水管路水头损失d h ∑

fd ld d h h h =+∑∑∑

23456172=()fd d d h l l l l l i l i +++++∑

8.43 4.919(3.172 1.1538.112 5.039 1.351) 1.85510001000

=++++?+? 0.168m =

22235445678910111213=++++2++(++)222ld v v v h g g g

ξξξξξξξξξξ+∑（2） 式中 4ξ——6001000DN ?渐放管，4=0.33ξ

5ξ——1000DN 钢制45弯头，5=0.54ξ

6ξ——1000DN 液控蝶阀，6=0.15ξ

7ξ——1000DN 伸缩头，7=0.21ξ

8ξ——1000DN 手动蝶阀，8=0.15ξ

9ξ——1000DN 钢制90弯头，9=1.08ξ

10ξ——14001000DN ?渐放管，10=0.47ξ

11ξ——1400DN 钢制斜三通，11=0.5ξ

12ξ——1400DN 钢制正三通，12=1.5ξ

13ξ——1400DN 蝶阀，13=0.15ξ

22

2

4.27 2.43=0.330.54+0.15+0.21+0.15+2 1.08+0.47221.69 +(0.5+2 1.5+20.15)2ld h g g

g

?+??????∑（2） =0.307 1.2710.554=2.132++

故 =0.168 2.132=2.3fd ld d h h h m =++∑∑∑

从泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为：

=2.46s d

h h h m =+∑∑∑ 因此，泵的实际扬程为：

设计枯水位时，max 29.499.74 2.46243.69H m =+++=

设计洪水位时，

min 17.599.74 1.2231.79

H m

=+++=

由此可见，初选泵机组符合要求。

吸压水管路水头损失计算线路图

2.7.泵安装高度的确定和泵房筒体的高度计算

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，因而泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许席上高度，无需计算。

已知吸水间最低动水位标高为17.5m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为15.7m，（吸水管上缘的淹没深度为17.5-15.7-（D/2）=1.3m）。取吸水管下缘距吸水间底板为0.75m，则吸水间的底板标高为15.7-（D/2+0.75）=14.45m。洪水位标高为30.50m，考虑1.0m的浪高，则操作台的标高为30.50+1.0=31.50m。故泵房筒体高度为：

31.5014.4517.05

H m

=-=

第3章附属设备的选择及其布置

（1）起重设备

最大起重量为63010YKS -型电机重量8950m W kg =，最大起吊高度为

17.04+2.0=19.04m(其中2.0是考虑操作台上汽车的高度)。为此，选用环形吊车（起重量10t ，双梁，跨度22.5m ，10i CD -电动葫芦，起吊高度24m ）。

（2）引水设备

泵为自灌式工作，不需饮水设备。

（3）排水设备

由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，水沟宽设为55mm 将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间。

取水泵房的排水量一般按320~40/m h 考虑，排水泵的净扬程按17.5m 计，水头损失大约5m ，故总扬程在17.5+5=22.5m 左右，可选用6550160IS A --型离心泵3(15~28/,22~27,3,2900/min)Q m h H m N kW n r ====两台，一台工作，一台备用，配套电机为1002Y L -。

（4）通风设备

由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空——空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台3511T -型轴流风机（叶轮直径700mm ，转速960r/min ，叶片角度15，风量101273/m h ，风压90a P ，配套电机80260.37YSF N kW -=，）。

（5）计量设备

在净化厂的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。

第4章 泵房建筑尺寸的确定

4.1 泵房高度的确定

泵房筒体高度已知为17.05m ，操作平台以上的建筑高度，根据起重