（3）起重设备
起重量（t） <0.5 0.5~2.0 2.0~5.0 >5.0 起重设备形式 固定吊钩或移动吊架 手动或电动单轨吊车 手动或电动单轨吊车 电动桥式行车
6 泵站水锤及防护
（2）停泵水锤
停泵水锤是指水泵机组因突然失电或其它原因，造成开阀停车时，
在水泵及管路中水流速度发生变化而引起的压力递变现象。
发生突然停泵的原因可能有：
（1）由于电力系统或电气设备突然发生故障，人为的误操作等致使电力供 应突然中断。 （2）雨天雷电引起突然断电。 （3）水泵机组突然发生机械故障，如联轴器断开，水泵密封环被咬住，致 使水泵转动发生困难而使电机过载，由于保护装置的作用而将电机切除。 （4）在自动化泵站中由于维护管理不善，也可能导致机组突然停电。
3 确定备用泵的型号和参数
不允许减少供水量和不允许间断供水的泵站，应 有两套备用机组； 允许减少供水量，或允许间断供水时最大泵型号相同 备用泵台数一般为工作泵的50%，备用泵要处于 完好准备状态，和工作泵是互为备用、轮流工作的 关系。
3 确定备用泵的型号和参数
最大真空值HVmax一般可根据吸水池最低水位至水泵最高点垂直距离H计 算，即： HVmax=760 H /10.33 =73.6H（ mmHg）。
7 泵站辅助设备
（2）计量设备
电磁流量计 结构简单、工作可靠；水头损失小，且不易堵塞， 电耗少；反应灵敏，可测量脉动流量，测量范围大；测
量精度约为±1.5%；重量轻、体积小、占地少；价格
2 确定工作泵的型号和参数
【例题】一个小区给水泵站的管路总长度L=3000m，管径 为DN=500mm，管材为钢管，最大工况时的流量 Qmax=800m3/h，最小流量Qmin=400m3 /h，吸水井最低水
位与最不利点地形高差HST =1m，自由水压HC=12m，泵
站内部水头损失h泵站=2m，安全水头取H 安全=1.5m，最 大流量Qmax时从泵站至最不利点的管路水头损失∑h=3.3m。 试选择水泵？
水泵基础的作用是支承并固定机组，以便于机组运行平
稳，不产生振动。因而要求基础坚实牢固，不发生下沉和 不均匀沉降现象，卧式泵多采用混凝土块式基础，立式泵 多采用圆柱式混凝土基础或与泵房基础、楼板合建。
4 水泵机组的布置和基础设计
基础尺寸
I）带底座的小型水泵 基础长度L=水泵底座长度L1+（0.15~0.20）m； 基础宽度B=水泵底座螺孔间距B1+(0.15~0.20)m； 基础高度H=水泵底脚螺栓长度l+(0.15~0.20)m；
型号整齐，互为备用
水泵换轮运行
水泵调速运行
2 确定工作泵的型号和参数
（5）提高运行效率途径
尽量选用大泵 若有多种工况，要尽可能使各种工况下水泵都 在高效区工作，如不能应保证频率出现较高的大 泵工况点一定在高效区。 尽可能减少管路水头损失，管路设计时，尽量 缩短管路长度，减少阀门、配件等。
泵站内主要通道宽度应不小于1.2m。
5 吸水和压水管路系统
（1）吸水管路设计要求
不允许有泄漏 不积气，应避免形成气囊 尽可能减少吸水管长度，减少损失和埋深 每台水泵应有自己独立的吸水管 吸水井水位高于泵轴时，应设手动、常开检修闸阀 吸水管内流速：DN<250mm,v=1.0-1.2m/s；DN>250mm,v=1.21.6m/s 灌水启动时，应设底阀 吸水管设底阀时，应设喇叭口，使水流平稳，减少损失，喇叭 口直径D=（1.3-1.5）d，高度H=（3.5-7.0）（D-d）
选泵时还需考虑的其他因素： （1）水泵类型必须与抽送的水质相适应 （2）要考虑水泵的吸水能力，在保证吸水条件下，尽
可能减少泵站埋深。
（3）考虑远期发展，远近结合。 （4）水泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和布置 都有影响，可直接影响泵房造价。 （5）应选择当地生产、性能良好、便于维护的设备。
4 水泵机组的布置和基础设计
III）用缓闭止回阀、自动缓闭水力闸阀
IV）还可考虑采用增加管道直径和壁厚
7 泵站辅助设备
（1）引水设备
水泵的工作有自灌式和吸入式两种方式。 真空泵：
真空泵的排气量计算式 为：QV K（WP WS）H a T（H a H SS）
式中：K——为漏气系数，一般K=1.05~1.10； Wp——为泵站中最大一台水泵泵壳空气容积（m3）； W s——为泵站中最大一台水泵吸水管空气容积（m3）； Ha——为大气压，用水柱高度表示； H ss——为水泵安装高度（m）； T——为水泵引水时间（h），一般应小于5min。
在转弯、三通等处设支墩或拉杆
闸阀直径D>400mm，应设电动闸阀 压水管流速： DN<250mm,v=1.5-2.0m/s； DN>250mm,v=2.0-2.5m/s 不允许倒流时，设置止回阀
6 泵站水锤及防护
（1）水锤概述
水锤也称为水击，是有压水管路中由于液体流速的突然变化而引 起的压力急剧的交替升高和降低的水力冲击现象。 在简单管路中若发生关阀水锤，阀门瞬时关闭，则发生直接水锤，
较高，怕潮，怕水浸。
7 泵站辅助设备
超声波流量计 水头损失小，电耗少；反应灵敏；测量精度约为 ±2%；可计量瞬时流量，也可计累积流量。
安装部位要求上游的直管段不小于10倍管径，下游
的直管段不小于5倍管径。 目前，国产的超声波流量计已可测得管径为1002000mm之间的任何管道流量。
7 泵站辅助设备
5 吸水和压水管路系统
（2）吸水井设计安装要求
垂直安装的喇叭口：
I）淹没深度h≥0.5~1.0m，否则应设水平隔板，水平隔板边长为2D或3d II）喇叭口与井底间距要大于0.8D，使水行进流速小于吸水管进口流速 III）喇叭口距吸水井井壁距离要大于（0.75~1.0）D IV）喇叭口之间距离要大于（1.5~2.0）D
5 吸水和压水管路系统
水平安装的喇叭口：
I）淹没深度h≥0.5~1.5m。
II）叭口与井底间距要大于0.33D，行进流速小于吸水管进口流速 III）喇叭口之间距离要大于（1.5~2.0）D
5 吸水和压水管路系统
（3）压水管路设计要求
承受高压，要求坚固不漏水 为安装方便和减小水锤应力，必要地方设柔性接口
2 确定工作泵的型号和参数
（3）选择水泵：
按最不利工况（最大流量和扬程）来选择水泵，查得
12SH-19型水泵（高效区Q=612-935m3/h，H=23-14m） 符合要求。 （4）绘制水泵工况点：
2 确定工作泵的型号和参数
（5）校核工况：
2 确定工作泵的型号和参数
（4）减少能量浪费途径
大小兼顾，调配灵活
其压力增值：△P=ρa（v0-v），则有：
av0 H g
阀门关闭缓慢，则发生间接水锤，其压力增值：
av0 TC 2 Lv H g TZ gTz
6 泵站水锤及防护
av0 TC 2 Lv0 H g TZ gTz
式中：a——水锤波传播速度；
v0——水流原速度； v——水流速度改变后的速度,关阀水锤V=0 TC=2L/a——水锤波传播一个来回的时间； TZ ——阀门关闭时间。
2 确定工作泵的型号和参数
【解】
（1）确定流量：
Qmax=800m3/h=0.22m3/s；Qmin=400m3 /h=0.11m3 /s （2）计算扬程： Hmax=1+12+2+3.3+1.5=19.8m 总水头损失=2+3.3=5.5m，计算得到管路阻抗S为113.64， 管路特性曲线方程为：H=13+113.64Q2 计算得到，Hmin=13+113.64×0.112=14.37m
II）不带底座的大、中型水泵
基础长度 L=水泵机组底脚螺孔长度方向间距L1+(0.40~0.50）m； 基础宽度B=水泵底脚螺孔宽度方向间距B1+(0.40~0.50)m；
基础高度H=水泵底脚螺栓长度l+(0.15~0.20)m 。
4 水泵机组的布置和基础设计
基础高度校核
为保证水泵稳定工作，基础必须有相当的重量，一
般基础重量应大于（2.5~4.0）倍水泵机组总重量，在 已知基础平面尺寸的条件下，根据基础的总重量可以算 出其高度。基础最小高度不小于500~700mm，以保证 基础的稳定性，基础一般用混凝土浇筑，混凝土基础应
高出室内地坪约10~20cm。
4 水泵机组的布置和基础设计
（4）水泵机组布置的一些规定
要有一定宽度的人员通道，电动机功率不大于55kW时，净距应不小于
6 泵站水锤及防护
（3）停泵水锤的危害及其防护
停泵水锤的危害： 一般停泵水锤事故会造成“跑水”、停水；严重 的事故造成泵房被淹；有的还引起次生灾害，如冲 坏铁路，中断运输；还有的设备被损坏，伤及操作
人员，甚至造成人身死亡的事故。
6 泵站水锤及防护
水锤防护措施： I）尽可能不设止回阀 II）管路设有止回阀时，应设置防止压力升高的措施
2 确定工作泵的型号和参数 （3）选泵依据与原则
依据：工程所需的水量和水压及其变化规律 原则：在满足最不利工况的条件下，考虑各种工况，
尽可能节约投资，减少能耗。从技术上对流量、扬程
进行合理计算，对水泵台数和型号进行选定，满足用 户对水量和水压的要求。从经济和管理上对水泵台数 和工作方式进行确定，做到投资、维修费最低，正常 工作能耗最低。
北京林业大学 环境科学与工程学院
《泵与风机》
Pumps and Fans
主讲人：张立秋（环境科学与工程学院） zhangliqiu@ 2014年10月
第九章
泵站工艺设计
（一）
给水泵站工艺设计