给水排水工程《泵与泵站》课程设计书一级泵站学生姓名：专业班级： 2011级给水排水（1）班学号：指导教师：【设计目的】某县自来水公司为解决供水紧张问题，计划新建水源工程近期设计水量50000吨/天的水厂（要求远期发展到300000吨/天），水厂以赣江为水源，采用固定是取水泵房，取水点处最高洪水位95.00m（1%频率），枯水位标高90.00m(99%频率)，常水位标高为92.4m。
水厂地面标高为115.00m，泵站设计地面标高87.00m，水厂反应池高出地面3.00m，泵站到水厂的输水干管全长3200m。
试进行该一级泵站的工艺设计。
【可供参考文献】①《水泵与水泵站(第五版)》,姜乃昌主编，中国建筑工业出版社②《给水排水工程专业课程设计》，张志刚主编，化学工业出版社③《水泵及水泵站》，张景成张立秋主编，哈尔滨工业大学出版社④《给排水设计手册-材料设备2（续册）》⑤《给水排水设计手册》（第1、3、11、12册）⑥《泵站设计规范》 GB 50265-2010⑦《室外给水设施规范》目录设计目的———————————————————— 01 可供参考文献———————————————————— 01 设计计算———————————————————— 03 设计流量的确定和设计扬程估算—— 03初选泵和电机—— 04机组基础尺寸的确定—— 04吸水管路与压水管路计算—— 05机组与管道布置—— 05吸水管路与压水管路中水头损失的计算—— 06泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算——07附属设备的选择——07泵房建筑高度的确定——08泵房平面尺寸的确定——08 设计图纸————————————————————09【设计计算】一、设计流量的确定和设计扬程估算（1）设计流量考虑到输水干管漏损和净化场本身用水，取自用水系数；α=1.05，则近期设计流量为Q = 1.05×(50000／24)=2187.53m /h = 0.6083m /s远期设计流量为Q ′= 1.05×(100000／24)=4375.03m /h =1.2153m /s（2）设计扬程H1)泵所需净扬程 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），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.8 m ，则吸水间中最高水面标高为95.00-0.8=94.2m ，最低水面标高为90-0.8 =89.2m 。
所以泵所需净扬程ST H 为：洪水位时，ST H =(115+3)-94.2=23.8m枯水位时，ST H =(115+3)-89.2=28.8m2)输水干管中的水头损失∑h设采用两条DN1100钢管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：Q=0.75×4375.03m /h =3281.253m /h=0.9123m /s ，查水力计算表得管内流速v=0.96 m/s ，i=0.00090所以∑h=1.1×0.00090×3200=3.168m （式中1.1系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2.0m ，另取2.0m 的安全水头则泵设计扬程为：枯水位时，H MAX =28.8+3.168+2.0+2.0=35.968m洪水位时，H MIN =23.8+3.168+2.0+2.0=30.968m二、初选泵和电机（1）近期三选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律 ①大小兼顾，调配灵活②型号整齐，互为备用③合理地用尽各水泵的高效段④要近远期相结合。
“小泵大基础 ”⑤大中型泵站需作选泵方案比较。
（2）近期选择三台14sh-13型泵（Q=0.27～0.413m /s ，H=50.0～37.0m ，N=189KW ，s H =3.5m ），两台工作，一台备用。
远期增加一台同型号泵，三台工作一台备用。
（3）根据14sh-13型泵的要求选用Y355-4型异步电动机（250KW,6KV,IP23）。
三、机组基础尺寸的确定查泵与电机样本，计算出14sh-13型泵机组基础平面尺寸为（1530+1291=2821）mm ×（665+1180=1845）mm ，机组总重量:W=W P +W M =11050+20650=31700N 基础深度H 可按下式计算： 3.0W H L B γ=⨯⨯式中 L —基础长度，L=2.9m ；B —基础宽度，B=1.9m ；γ—基础所用材料的容量，对于混凝土基础，γ=23520N/3m 故H=(3.0×31700)／(2.9×1.9×23520)=0.73 m基础实际深度连同泵房底板在内，应为1.80m 。
四、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) 吸水管路的要求不漏气 管材及接逢；不积气 管路安装 ；不吸气 吸水管进口位置；设计流速：管径小于250㎜时，V 取1.0～1.2 m/s ，管径等于或大于250㎜时，V 取1.2～1.6m/s 。
(2)压水管路要求要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。
为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。
压水管的设计流速：管径小于250㎜时，为1.5～2.0 m/s ，管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5 m/s 。
（1）吸水管已知 Q 1=4375.0／3=1458.33m /h=0.413m /s采用DN 600钢管，则v=1.44 m/s ，i=0.00427(2)压水管采用DN 500钢管，则v=2.07 m/s ，i=0.0112五、机组与管道布置为了布置紧凑充分利用建筑面积，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。
将四台机组交错并列布置成两排，两台为正常转向，两台为反常转向。
（采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，适用于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。
同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备。
）每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。
泵出水管上设有液控蝶阀（（c ） HDZs41X-10）和手动蝶阀（2D 241X-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DN 1100的输水干管用DN1100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。
（水泵站剖面图及平面图请见另外纸张）六、吸水管路与压水管路中水头损失的计算取一条最不利路，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∑h s =∑h fs +∑h is∑hfs =l 1i s =0.00427×1.100=0.004697m ∑h ls =(ξ1+ξ2)g v 222+g v 2213∙ξ ξ1——吸水管进口局部阻力系数，ξ1=0.75 ξ2——DN600闸阀局部阻力系数，按开启度考虑，ξ2= 0.15 ξ3——偏心渐缩管DN600⨯350, ξ3=0.21 则∑h ls =(0.75+0.15)×(1.44²／2g)+0.21×(3.15²／2g ）=0.20故 ∑h s =∑h fs +∑h is =0.004697+0.20≈0.21m（2）压水管路中水头损失∑h d =∑h fd +∑h id ∑h fd =（l 2+l 3+l 4+l 5+l 6）i d 1+l 7i d 2∙=(3.50+1.00+8.50+3.30+1.00)×0.0112+1.15×0.0094=0.20m ∑h id =ξ4g v 223+(2ξ5+ξ6+ξ7+ξ8+2ξ9+ξ10)g v 224+(ξ11+2ξ12+2ξ13)g v 225式中ξ4——DN300⨯500渐放管，ξ4=0.29 ；ξ5——DN1500钢制45°弯头，ξ5=0.48； ξ6——DN500液控蝶阀，ξ6=0.15； ξ7——DN500伸缩接头，ξ7=0.21； ξ8——DN500手动蝶阀，ξ8=0.15； ξ9——DN500钢制90°弯头，ξ9=0.96； ξ10——DN500⨯1100渐放管，ξ10=0.37； ξ11——DN1100钢制斜三通，ξ11=0.5； ξ12——DN1100钢制正三通，ξ12=1.5； ξ13——DN1100蝶阀，ξ13=0.15。
则∑h id=0.29×5.80²/2g+（2×0.48+0.15+0.21+0.15+2×0.96+0.37）×2.00²/2g+(0.5+1.5+0.15)×0.86²/2g=0.49+0.75+0.08=1.32m∑h d=∑h fd+∑h id=0.20+1.32=1.52m故从吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为∑h=∑h s+∑h d=0.21+1.52=1.73m因此，泵的实际扬程为：设计枯水位时， H MAX=28.8+3.168+1.73+2.0=35.698m设计洪水位时， H MIN=23.8+3.168+1.73+2.0=30.698m由此可见，初选的泵机组符合要求。
七、泵安装高度的确定和泵房筒体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，因为泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。
已知吸水间最低动水位标高为89.2m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为87.4m（吸水管上缘的淹没深度为89.2-87.4-（D/2）=1.5m）。
取吸水管下缘距吸水间底板0.4m，则吸水间底板标高为87.4-（D/2+0.4）=86.7m。
洪水位标高为95.00m考虑1.0m的浪高，则操作平台为96.00m，故泵房筒体高度为：H=96.00-86.7=9.30m八、附属设备的选择（1）起重设备最大起重为Y355-4型电机重量W M =2065㎏，最大起吊高度为9.3+2.0=11.3m（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。
为此，选用环形吊车（定制，起重2t，单梁，跨度14.5m，CD1-2电动葫芦，起吊高度12m）。
（2）引水设备泵系自灌式工作，不需引水设备。
（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，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。
取水泵房的排水量一般按20～40m3/h考虑，排水泵的静扬程按8.5m计，水头损失大约5m , 故总扬程在13.5m左右，可选用IS80-65-125A型离心泵（Q=22.4～44.7m3/h , H=4～16m ,N=2.80KW，n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机Y112M-2 。