水泵设计计算

《水泵及水泵站》课程设计任务书

一、课程设计的目的 

    1、通过课程设计，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；

    2、培养学生分析，解决实际问题的能力；

    3、提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力；

             4、为适应工作需要打一下的基础。考虑美观以及便于施工等要求，根据可能和合理方案进行技术经济比较选定工程枢纽的布局，建筑物的结构型式，材料和施工方法等。

二、 设计题目：海口城市净水厂送水泵站

三、 设计原始资料

1、任务书

某城市所需用水量 22.8×104 m3/d，用水最不利点地面标高66.60 m、服务水头24m，泵站处的地面标高 65.3 m、水池最高水位.60m、水池最低水位标61.60m，经计算管网水头损失 19.93m。试进行泵站工艺设计。

2、地区气象资料：

最低气温：-5~15℃，最高气温：35~41℃，最大冰冻深度15㎝。

3、泵站地址1∕100~1∕500地形图（暂缺）

4、站址处要求抗震设计烈度为7°。

5、电源资料：采用双回路供电，电压等级为：220V、380 V、10KV。

四、课程设计内容

城镇给水厂送水泵站扩初设计。

五、设计成果：

1.  说明书：概述：包括设计依据、机组选择、台数、泵站形式和建筑面积、启动方式等。

2.计算书：按教材中所要求步骤计算，写明计算过程并附必要草图。

 图纸：泵站平、剖面图各一张（比例1∕50~1∕200）。

六、设计依据

1、《水泵与水泵站》教材

2、《给排水设计手册》第一、十、十一册

3、《快速给排水设计手册》第四、第五册

七、设计时间安排

给水排水工程泵站课程设计时间18周一周（2010年12月27日—31日），要求学生集中时间完成全部内容，时间安排如下：

1、基础资料收集  0.5d

2、泵站规模计算及运行方式确定  1d

3、水泵选型及泵房布置  0.5d

4、泵房平面图、剖面图绘制  2d

5、整理设计计算书和说明书  1d

八、设计纪律要求

１、设计中要自主完成，杜绝抄袭现象。

２、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00 ~ 12：00，下午2：00 ~ 3：45，不得迟到和早退。

３、设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者设计成绩为不及格。

４、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设计任务。

九、成绩评定

学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、答辩、出勤等情况综合评定。成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。

其中，设计图纸占50%，设计说明书占30%，答辩占10%，出勤占10%。成绩评定标准如下：

优：能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性。答辩正确，设计期间出满勤。

良：能较好的完成设计指导书中的要求，能完成设计任务，设计思路较清晰，平面布置合理、图纸绘制标注规范、整洁，设计认真，应用理论正确，答辩正确，设计期间出满勤。

中：能完成设计指导书中的要求，平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字标注较整洁，设计较认真，应用理论基本正确，答辩基本正确，设计期间出满勤。设计方案基本合理。

及格：能基本完成设计指导书中的要求，设计思路欠佳，平面布置欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，答辩时问题回答不全面正确，设计期间有缺勤现象。设计图纸一般。

不及格：凡有下列情况之一者以不及格论：1）未达到设计指导书的基本要求。2）设计出现原则性的错误，图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁，应用理论有原则错误，回答问题错误。3）设计缺勤累计达三分之一以上者。

十、设计日期：2010年12月27日——31日

        交图日期：2010年12月31日下午16：00       

十一、指导教师：

朱伟萍   杨广建  王远红   谭水成

环境与市政系给排水教研室

2010年12月

第一节  概述

1.1根据城镇发展规划，该泵站拟建于城镇南端，设计为中型送水泵站。

1.2泵站的设计水量为 22.80 万m3/d。

1.3消防用水量300 L/s。

1.4经给水管网水力计算后，有：

1.4.1根据用水曲线确定二泵站工作制度，分两级工作。

第一级，从6：00到20：00，每小时占全天用水量的4.8％。

第二级，从20：00到6：00，每小时占全天用水量的2.9％。

1.4.2最大用水时水泵站所需扬程为59.03m，其中几何压水高54.53m；

1.4.3最大用水加消防时泵站所需扬程为56.49m，其中几何压水高53.99m。

1.5清水池至泵站址的水平距离为543m。

1.6泵站处地面标高为65.30m。

1.7清水池最低水位标高.60m，清水池最低水位在地面以下3m。

1.8地下水位标高61.60m。

1.9给水管网的设计最不利点的地形标高为66.60m，建筑层数为8层，自由水压为36米。

1.10冰冻深度1.5m。

第二节  水泵机组的选择

2.1泵站设计参数的确定

泵站二级工作时的设计流量：

泵站一级工作时的设计扬程为：

其中    —最大用水时几何压水高(m)；

—水泵站内水头损失(m) （初步估计为2m）；

—安全水头（初步估计为1m）。

泵站二级工作时的设计扬程：

=2+54.53+22.53×1.32/2.22+1.5=.5m

其中    为二级供水时输配水管网的压力损失

消防时：

泵站最大用水加消防时的设计工作流量为：

泵站最大用水加消防时的设计扬程为：

2.2选择水泵

为了在用水量减少时进行灵活调度，减少能源浪费，利用智能选泵系统选出几种方案，进行搭配，而在用水量少时，减少泵的运行台数，使每台泵都能在高效段运行，从而达到节约能源的目的。

可用管路特性曲线进行选泵，先求出管路特性曲线方程中的参数，因为，所以

因此

绘制水泵Q-H曲线

管路特性曲线关系表见下：

80

60

40

二级供水时，运行三台500S59A型水泵，完全满足供水条件。

在选用备用泵的时候，选用一台500S59型，电动机功率为450kW,这台备用泵也完全能够满足用水条件。

2.3电机的选择

根据水泵样本提供的配套可选电机参数如下：

500S59A的选用：Y400-54-6 N=400KW 

根据水泵样本提供的配套可选电机参数如下：

500S59的选用：Y450-46-6 N=450KW 

第三节 水泵机组的基础设计

500S59A系列水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，根据水泵尺寸（见附件二）、电动机安装尺寸（见附件二），有：

基础长度L＝相应地角螺钉间距大者+（400～500）

＝（取3200mm）

基础宽度B＝相应地角螺钉间距大者+（400～500）

      ＝

基础高度H=

      ＝

其中  —水泵重量（kg）; —电机重量（kg）;—基础长度（m）

—基础宽度（m）;—基础密度（kg/m3）(混凝土密度ρ＝2400 kg/m3)

备用泵500S59系列水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，根据水泵尺寸（见附件二）、电动机安装尺寸（见附件二），有：

基础长度L＝相应地角螺钉间距大者+（400～500）

＝（取3010mm）

基础宽度B＝相应地角螺钉间距大者+（400～500）

      ＝

基础高度H=

      ＝

其中  —水泵重量（kg）; —电机重量（kg）;—基础长度（m）

—基础宽度（m）;—基础密度（kg/m3）(混凝土密度ρ＝2400 kg/m3)

第四节   水泵吸水管和压水管的计算

    一台500S59A型水泵工作时，其最大流量，为吸水管和压水管所通过的最大流量，初步选定吸水管管径DN=600mm,压水管管径DN＝500mm。根据公式计算得：

当吸水管管径DN＝600mm时，流速v=1.84m/s；

当吸水管管径DN＝500mm时，流速v=2.m/s；

一台500S59型水泵工作时，其最大流量，为吸水管和压水管所通过的最大流量，初步选定吸水管管径DN=500mm,压水管管径DN＝450mm。根据公式计算得：

当吸水管管径DN＝600mm时，流速v=1.74m/s；

当吸水管管径DN＝500mm时，流速v=2.50m/s；

每台水泵都单独设有吸水管，并设有手动常开检修阀门，型号为，DN＝500mm，L＝540mm，W＝678kg。

压水管设有电动操作阀，型号D971X（H、F），DN＝200mm，L＝60mm，W＝57kg。手动常开检修阀门，型号为，DN＝200mm，L＝330mm，W＝117kg。并设有联络管（DN＝600mm），由两条输水干管（DN＝2000mm）送往城市管网。

为预防停泵水锤，每台水泵配有液压缓闭蝶形止回阀，型号HBH41H-10，DN=200 L=152mm，W＝114kg。

泵房内管路采用直进直出布置，直接敷设在室内地板上。

第五节  泵房形式的选择

根据清水池最低水位标高H=.60m和水泵Hs=3.0m的条件，确定泵房为矩形半地下式。

半地下室泵房结构比分机型复杂，有地上和地下结构。地上结构与分基式泵房基本相同，地下结构是无水的干室。水泵机组安装在干室内，泵房底板与机器基础常用钢筋混凝土浇筑成整体。这种结构适用于水位变幅较大或吸水扬程较低的水泵机组，采用干室型泵房。

主机布置形式采用最常用的一行式排列。这种形式简单，整齐，泵房跨度小，适应于卧，立式机主，但机器台数较多时，泵房长度及集水池宽度较大。

中小型卧式机主的辅助设备较少，泵房一般由主机间，检修间组成，配电间有可能设在泵房内，也可能另配配电间。

第六节   吸水井的设计

吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。

清水池最低水位（视为吸水池最低水位）=清水池最低水位－清水池至吸水井水头损失＝.60-3=61.60m；

水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥（1.3～1.5）d=1.40×600=840mm；

水泵吸水管进口喇叭口长度L≥（3.0～7.0）×（D－d）=4×（800-600）=800mm；

喇叭口距吸水井井壁距离≥（0.75～1.0）D＝0.95×800＝760mm；

喇叭口之间的距离≥（1.5～2.0）D＝2.0×800＝1600mm；

喇叭口距吸水井井底距离≥（0.8～1.0）D＝0mm；

喇叭口淹没水深h=1.5m。

备用泵的各持寸为：

D=800mm,距井壁距离700mm,距井底600mm

所以，吸水井长度为7400mm（根据管道布置调整为7400mm），吸水井宽度为3200mm（最终调整为3200mm），吸水井高度为3.24mm。

第七节    管道配件的选取列表

配件选取表

泵房长度:对于配电间在内部的，泵房长度应为主机间与检修间尺寸的和再加上配电间尺寸，计算可得泵房长度为30m。

泵房宽度：是指根据机主外形尺寸，进出水管路的布置及其阀间的长度，安装检修操作所必需的空间，计算可得泵房宽度为12.7m。

泵房高度的确定：

H0=h1+h2+h3+h4+h5

H=H0+h6+h7 

H0 —电动机层楼板至起重机梁轨面的高度

h1 —起吊时电动机高出电动机层地坪的高度h2 –吊件与电动机之间的安全矩，取0.3～0.5m 

h3 —最大长度吊件，一般为泵轴，有时也包括叶轮

h4 —吊钩与吊件之间捆扎长度（m）

h5 —吊钩与起重机梁轨面的最小距离（m），有起重机样本查的

h6——起重机梁轨面与起重机顶面高度（m），有起重机样本查的

h7——起重机顶面至屋顶下弦的距离，一般取0.3～0.5m

故H=H0+h6+h7= 12m。

根据500S59A系列水泵及其配套电动机安装尺寸可得：，，。

则水泵轴线标高=66.821m。

泵房挖深=2.855m。

泵房底面标高=泵站地面标高-泵房挖深=65.3-2.855=62.445m。

基础埋入水泵房底平面1.5m。

第九节   辅助设备的选择

9.1引水设备  

启动引水设备，选用水环式真空泵，真空泵的最大排气.

9.2计量设备

在送水管设有电磁流量计，采用MT900F系列，DN500mm。电磁流量计的选择，主要是按被测管道中设计流量的1.2-1.4倍选择相应最大流量的流量计。

在压水管上设压力表，型号为Y一602，测量范围为0.0～1.0MPa；吸水管上设真空表，型号为Z-602，测量范围为0.0～760mmH9。

9.3起重设备

选取LD-A型电动单梁起重机，运行速度30m/min，起重重量2t，跨度14m，起升高度12m。

根据起重机的要求计算确定泵房净高度12m。

9.4排水设备

为了保持泵房环境整洁和安全运行，必须排出水泵填料盒滴水、闸阀和管道接口的漏水，检修设备时泄放的存水以及地沟渗水等。因此沿基础设一条集水槽，泵房一角设1500*1500*2000的集水坑一个。

检修时，如同时要求检查流道底面结构，则流道内积水应尽量排空，此时排水走廊道要更低一些。若无此要求，可将流道内水深控制在0.3-0.5米。

9.5通风设备

本水泵站采用自然通风，设置通风设备可延缓电动机绝缘老化，有利于运行管理人员的健康卫生，还可排除有害气体。

总结

经过这将近一个星期的课程设计，我学会了很多东西，其中包括水泵性能曲线点的绘制和计算，需能曲线的绘制及二者之间的联系，从而确定水泵的水力工况点。这些东西都是我们以前不会的或弄不明白的地方，课程设计不仅锻炼的我们的能力，还给我们提供了一个很好的复习。在课堂上没有听懂的或似懂非懂的地方，经过设计，都已经掌握的很不错了。

通过本次课程设计，使自身较为全面，系统地获取给水泵房的相关知识，理论与实践相结合，更好的掌握了水泵知识。自己对取给水泵的选择，适用条件以及具体数据的计算处理都有了较为全面与系统的了解，更好地掌握了水泵房的设计过程，结果汇总以及数据校核。使我熟悉并掌握了水泵房设计程序、方法和相关技术规范，提高了我对给水泵房设计计算和设计计算说明书的编写能力，培养了严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能守纪律，善于与他人合作的敬业精神。

在设计计算的过程中，所学知识得到了全面系统的应用实践，培养了解决实际工程设计问题的能力，自己在设计计算，绘图，查阅资料，使用设计手册和规范等基本技能得到了初步训练，各方面能力都有了进一步的提高。

由于缺乏实际工程经验，加之设计者水平有限，设计中不妥之处在所在所难免，请各位老师给予批评指正。