加压泵站设计.docx
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加压泵站设计
第一章总体规划和整体布局
第一节基本资料：
一、工程概况：
该工程位于我国华东地区某县，根据当地政府批准的关于城市建设规划，有一定的土地面积可供给水工程使用。
该水厂厂址处地形较为平坦，高程在54.80ms57.40m之间；
厂址东、南两侧紧靠国家二级公路，交通极为便利；北临清水河，水量充足；西侧为该县县城。
二、地形资料：
高程在44.70ms70.40m之间，其中城区高程在55.80ms68.86m之间，（详见1：
5000
地形图）。
三、地质资料：
地下水位为5.5m，地基承载力为4.0kg〃cm2,（详见泵站站址处地质剖面图）。
四、水文资料：
1.设计最高水位53.20m，P=95%，Q=935m3/S；
2.正常设计水位52.00m，P=90%，Q=290m3/S；
3
3.设计最低水位49.50m，P=75%，Q=65m3/S。
五、气象资料：
1.最高气温：
36C，最低气温：
-6C，平均气温：
12.3C;
2.主要风向：
东南，最大风速：
12m/S，平均风速：
1.2m/S;
3.多年平均降雨量：
1039.3mm；
4.多年平均蒸发量：
803.2mm；
5.多年平均无霜期：
225天；
6.地面径流系数：
0.40。
六、水源资料：
1.浊度：
400度；
2.色度：
<15度；
3.嗅和味：
无；
4.总硬度：
3.5mg当量/l；
5.碱度：
2.8mg当量/l；
6.PH值：
6.7s7.7;
7.蒸发残渣：
450mg/l；
8.细菌总数：
19400个/ml;
9.大肠菌群：
97000个/ml;
10.平均水温7C；
11.其它化学毒理学指标：
符合国家标准;
七、水厂资料：
1.平面布置：
（详见枢纽平面布置图）。
2.设计水位：
1）地面设计标高：
55.00m；
2）澄清池底部高程：
51.00m；
3）澄清池设计水位：
56.00m；
4）蓄水池底部高程：
44.00m；
5）蓄水池设计水位：
53.00m。
八、能源资料：
可保证II级负荷供电，电压等级为100KV,容量为1000KVA距水厂3.2Km。
九、其它资料：
地震烈度5度。
第二节给排水工程总规划
一、建站目的
随着城市发展的需要和居民对生活用水水质水量要求的提高，需要对给水厂进行扩建，由于该县以北清水河河水水质较好，故主要对取水泵站和加压泵站扩建，在经济合理的情况下，满足进期和远期规划的要求。
由于给水系统的扩建，所以相应的排水系统和废水处理设施也要相应扩建。
首先，要对该县排水系统进行改建，要满足该县用水量近期规划和远期规划的需要。
其次，由于该县远期以种植业和食品加工业为主要的经济支柱，所以工业废水（食品加工业为主），含
有大量的脂肪酸、芳香烃类和有机化合物类，处理工艺特殊，难度较大，故在厂内进行处理后，达标排放。
城市处理厂主要处理居民生活污水和含大量氮、磷的废水。
二、参数确定
1.流量确定（详见表1-1）
流量计算表表1-1
节点
Q（%
Q（L/S）
节点
Q（%
Q（L/S）
1
0
0
20
0
0
2
1.56
13.31
21
0
0
3
1.248
10.648
22
0
0
4
0
0
23
3.744
31.944
5
0.703
6
24
3.432
29.282
6
8.993
76.725
25
0
0
7
5.646
48.171
26
5.599
47.771
8
5.785
49.352
27
6.245
53.279
9
6.959
59.37
28
2.344
20
10
1.872
15.972
29
0.936
7.986
11
0
0
30
1.56
13.31
12
3.779
32.243
31
1.56
13.31
13
5.405
46.116
32
6.986
59.598
14
3.52
30.032
33
1.633
13.932
15
4.802
40.969
34
1.82
15.53
16
0.496
4.231
35
4.858
41.443
17
3.665
31.264
18
4.848
41.364
19
0
0
合计
59.282
505.767
40.718
347.385
2.扬程计算
扬程计算表（方案1）（表1-3）
Z上max
Z上d
Z上min
107.56
107.56
107.56
Z下max
Z下d
Z下min
56.00
56.00
56.00
HsTmin（m）
HSTd（m）
HSTma（m）
51.56
51.56
51.56
hwmin
hwd
hwmin
12.89
12.89
12.89
Hhin（m）
Hd（m）
fax（m）
扬程计算表（方案2）（表1-4）
Z上max
101.62
Z上d
101.62
Z上min
101.62
Z下max
56.00
Z下d
56.00
Z下min
56.00
HsTmin（m）
45.62
HsTd（m）
45.62
HsTma（m）
45.62
hwmin
12.2225
hwd
12.2225
hwmin
12.2225
Hmin（m）
64.45
Hd（m）
64.45
Hna乂m）
64.45
扬程计算表（方案3）（表1-5）
Z上max
104.89
Z上d
104.89
Z上min
104.89
Z下max
56.00
Z下d
56.00
Z下min
56.00
HSTmin（m）
48.89
HsTd（m）
48.89
HjTmaX（m）
48.89
hwmin
11.405
hwd
11.405
hwmin
11.405
Hbin（m）
61.1125
Hd（m）
61.1125
Hkax（m）
61.1125
第三节给排水工程枢纽布置
—、枢纽布置
1.取水泵站布置：
取水泵房建造与清水河上游，交通便利的等级公路旁，与附近的工业园区共同并入工业电网。
该河流河床稳定，流速较小，故采用岸边式取水构筑物。
2.净水厂的布置：
厂位于横穿该县的国家级二级公路东端。
由于该县水源水质较好，所以对给水处理的要求就较低。
但要达到国家对居民饮用水水质的标准，仍须进行给水处理，需要设置沉淀、
澄清、过滤和消毒等处理工艺。
据该县用水资料，故采用水塔和加压泵站共同供水的给水方式。
由其地形、地质以及用水量分布情况，确定选用网中水塔，水塔建造与整个管网地势较高处，以降低水塔高度进而降低工程量和造价，满足经济合理的要求。
由于该县用水规划要求的扬程较高，因而要对给水设施中的加压泵站进行重建。
选择能够满足扬程和流量需要的离心泵及配套电机组，还要建造与之相配套的配电间。
3.污水厂的布置：
该县的远期发展规划是以经济建设为主线，其中以发展种植业和食品加工业为主，所以就给起城镇水处理设施提出了很高的要求，它不仅要对城镇居民生活用水，灌区灌溉废水进行处理，而且要对在厂内进行过处理的，含大量有机物的排放水进行再处理。
所以，该县排水厂应设沉淀，絮凝，澄清，过滤，深度处理和消毒等工艺。
4.给排水管网的布置：
从取水泵站到给水厂之间铺设输水管，采用铸铁管，双管铺设。
尽量沿路铺设，还要满足少占农田，避免乘压过大，避免穿河、穿山。
该县城区的道路分布规则，几乎都为平行分布，因而其管道均沿路铺设。
主干管采用钢管，双管铺设，铺设与该国家级二级公路两侧，支管采用钢管，单管铺设。
干管和支管埋设深度应达到要求，同时要置与排水管道上方。
该县排水系统采用分流式排水系统，雨水和污水分别排出。
由于该地区雨水量较大，可采用暗渠排水，直接排入清水河。
污水排水管在满足埋设深度应达到要求的同时，要置与排水管道上方，其污水送至污水处理厂，进行处理后排入清水河下游。
第二章机组的选型
第一节初选泵型
一、水泵选型：
扬程为H=70（m），流量Q=853（l/s）
根据扬程确定所需泵的型号，由流量来确定所需泵的台数，有以下几种方案:
加压泵站水泵选型方案比较表表3-3
方案
型号
扬程（m）
流量（l/s）
功率（kw）
台数
总功率（kw）
①
300S-65
58-65-71
612-485-36
0
160
7（8）
1280
②
12SH-6B
72-67-57
150-200-25
0
230
5（6）
1380
③
350S-75A
65-75-80
1440-1260
972
355
3（4）
1420
④
300S-90A
70-78-86
918-756-57
6
280
4（6）
1680
⑤
14SH-9A
70-65-56
250-325-37
0
300
3（6）
1800
⑥
500S-98A
67-83-96
2170-1872
1500
630
2（4）
2520
备注（括号内为总台数，多出的为备用台数）
方案③于方案①和②的总功率最小。
但是方案①和②的机组台数比方案③多4台和2台,则厂房的战地面积较大，土建投资较多，故选用方案③即4台350S75卧式双吸式离心泵，其中1台备用。
所选泵的特性见表3-4
水泵参数表表3-4
型号
流量
（L/S）
扬程
（m）
转速
（n/m）
功率（kw）
效率
（%）
吸上高
度（m）
重量
（kg）
生产
厂家
轴功率
电动机
功率
900
70
220
78
武汉
350S75A
1170
65
1450
247
280
84
3.5
1200
水泵
1332
56
257
79
厂
第二节管道设计
一、吸水管设计：
（1）管道材料选择：
由于钢管具有强度高，壁厚，重量轻，便于制作安装和检修，水头损失小，所以选用钢管材料。
（2）经济管径确定：
按经济流速来确定，吸水管的经济流速一般控制在1.0〜2.0米/秒。
/、_1/2
D=（800〜921）Q
式中：
D吸水管直径（毫米）Q单泵流量（米3/秒）
另外：
吸水管的直径一般比水泵进口直径大50〜150毫米，吸水管比压力支管大
50〜100毫米。
取水泵站：
吸水管管径为D=500mm；加压泵站：
吸水管管径为D=500mm
压力管管径为D=450mm；压力管管径为D=450mm
压力并管管径为D=700mm；压力并管管径为D=700mm。
（三）壁厚确定
D/130+（1〜2）mm
式中：
3----吸水管壁厚（mr）i
D吸水管直径（mm）
S吸=350/130+2=5mm
（四）长度估算：
1.引水方式的选择
1）当泵房靠近水源，水源含沙量较少，水位变化幅度较小，引水流量不大时，可选用管式引水；岸坡较陡时采用直叉式；较缓时采用斜叉式。
2）当机房靠近水源，水源含沙量较大且岸坡基岩较陡时，取水口处不便于机房的布置，可选用涵洞引水。
3）当岸坡较缓，出水建筑物离水源离远时，可选用明渠引水以缩短压力管道的长度和造价，减少水质危害
根据所给的地形图和水文资料知道，本设计条件基本符合
（1），所以选择用管式引水。
2.穿墙管形式的选择
目前有柔性连接和刚性连接两种形式，当进水池最高水位加安全趋高低于穿墙管底部时，可选用柔性的连接方式，否则选用刚性的连接方式。
据实际情况取水泵房和加压泵房都采用刚性连接方式。
3.长度的估算：
吸水管的长度不宜超过10米，愈短愈好，一般可按4〜6米估算。
则取水泵站和加压泵站吸水管长度为6米。
二、压力管道的设计
（一）压力管道的布置
1.布置原则：
垂直等高线，线路少损失小，在压力示坡线（发生水击时，压力变化过程线）以下，减少挖方，避开填方，禁遇塌方，躲开山洪，便于运输.安装和检修运行管理和今后的发展。
2.布置形式
1）当机组数量较少，单机流量较大时，多采用轴线互相平行，管线短而直，施工安装方便的平行布置。
2）机组数量较多，单机流量较大时，多采用机房后开始收缩，经联合镇墩后再平行的辐射状布置。
可减小镇墩和出水建筑物的宽度，减少工程投资。
3）机组数量较多，单机流量不太大时，可以采用几台机合用一根压力管道的并联布置。
从而减少管道和出水建筑物的投资，高扬程泵站多采用这种布置形式，但并联台数
不宜多于4台。
4）高扬程泵站由于地形地质条件的限制，不便于机房和进•出水建筑物的布置时，
可采用串联布置，但串联的级数不宜超过2级，以防压力水管受力过大，增加造价和产生
破坏。
5）管间净距不应小于0.8米，钢管底部应高出管槽底面0.6米。
本设计采用两两并联的布置形式，两根并管之间用叉管连通，并安装一闸阀以便某管道维修。
（二）管道材料的选择：
当扬程较低时，可选用钢筋混凝土管；当扬程较高时可选用钢管。
（三）经济管速的确定
压力管道的经济内径的材料，可过的流量，可承受的压力（计算水头）有关，常用的方法有以下几种：
1.济用经流速控制：
经济流速一般控制在1.5〜3.0米/秒
2.单泵运行时，选用水泵出口直径加上50〜150毫米或吸水管减去50〜100毫米
3.用经验公式计算：
1）钢管：
D=800X
（Q/2）
混凝土管和铸铁管：
D=840X（
Q/2）
31/2
2）D=kn（Q/H）
3）当Q>0.033
米/秒时，
D=0.217
（Q1/2
当Q<0.033
米/秒时，
D=0.192
（Q1/2
式中：
Q管道可通过流量，单位为米
3/秒
H-------压力管道计算段内最大的计算水头，单位米;
K修正系数，K=1346〜1472;
D——压力管道直径，单位毫米。
（四）压力水管壁厚的确定：
1.钢管：
压力钢管的壁厚，一般按照强度要求计算，刚度要较合。
1）强度要求：
式中：
h------压力管道计算段内的最大计算水头，单位为米；
①——接缝强度系数，焊接管0.9〜1.0;
[（T]钢材允许应力（单位千帕），按照规范要求适当降低;
丫——水的容重，单位千牛/米3；
2）刚度要求：
D/130+（1〜2）mm
混凝土管：
i.环向拉力：
P=0.5丫HD（千牛）
ii.1米内环向钢筋截面面积Ag=kp/Rg（厘米）
iii.壁厚：
3=（Kf-200Ag）/100Rf（毫米）
式中：
Kf-----混凝土抗裂安全系数
k轴向抗压安全系数
Rg-----钢筋抗拉强度
Rf-----混凝土抗裂强度
本设计采用钢管，厚度见表3-5。
管道壁厚计算表（表3-5）
D（m）
0.5
吸水管
3（m）
4
D（m）
0.7
1
0.654
0.45
压力管道
3（m）
11
16
11
7
3（m）
13
18
12
8
3（m）
12
17
11
8
（五）铺设方式的确定:
一般采用露天式，混凝土管也可以采用埋置式，采用埋置式时，最小埋置深度应大于冻土层厚度。
顶部承压时，埋置深度不小于1.0〜1.2米，露天式安置则安装检修都
方便，造价低，不需要考虑埋置深度及冻土层影响问题，但占地面积较大。
为了便于维修本设计管道采用露天铺设方式，管网采用沟埋式。
（六）管道附件的选择
1.大小头的选配：
由于水泵的进•出口径的直径不同，故需大小头进行衔接。
另外，在管径发生变化处也许要大小头。
除水泵进口需要偏心异径管外，其余均用同心异径管。
它们的选择是根据可需衔接的两个直径来选择。
若采用自制时，其长度取5〜7米。
L=（5〜7）（D大一D小）
D大一大头直径；D小一小头直径
取水泵站L=6*（350-30）=300伽=0.3m
2.弯管的选择：
在管道发生平面•立面或空间的转弯处，应设置弯管。
转弯角度宜小于90度，转弯半径
宜大于2倍管径。
本设计转弯半径取为R=3D
3•闸阀的选择：
闸阀一般设置在水泵的出口附近机房内，离心泵必须设有出水管闸阀，目前一般用缓闭蝶阀代替，对于落井式安装的水泵，为了检修水泵，需设置进水管闸阀。
根据水流的流量.流速.压力和管道直径等来选择闸阀的形式（电动和手动，明杆和暗杆）
一般地，300毫米以下管道上可选用手动，500毫米以上可选用电动。
为了避免产生过大
水压力，又能自动断流，所以在作泵站时，可用缓闭阀代替闸阀和逆止阀。
本设计取水泵站和加压泵站均分别设4个缓闭阀和一个闸法。
4.底阀和滤网的选择：
为了防止水倒流，对于小型离心泵可以在吸水管的底部设置底阀，吸水管直径小于等于200毫米时，用升降式；大于等于250毫米时用旋启式。
为防止异物进入泵体，确保水泵正常运行，可在吸水管的进口设置率网。
但发展的趋势渐渐表明取消滤网，而以拦污栅取而代之。
为了减少水头损失，本设计取消底阀和滤网，采用真空式循环泵进行抽取空气，用拦污栅代替取水泵站的滤网。
5.仪表的选用：
为了监测水泵的运行情况，一般在水泵的出水侧设置弹簧管式压力表，对于利用真空工作的离心泵还需要在水泵的进口侧设置弹簧管式真空表。
真空表选择：
根据水泵进口处最大真空度来选择，压力表选择是根据水泵出口处的最大计算水头而定。
6.绘制压力管道平面.立面布置示意图，并计算各管段长度。
无缝钢管规格表表3-6
159
4.5
5
5.5
6
7
8
9
10
11
203
29.14
33.83
38.47
43.03
47.59
52.08
325
62.54
70.04
77.68
85.18
402
67.67
75.91
84.1
92.23
450
81.21
96.67
106.1
500
79.87
108.5
119.1
（备注：
大直径钢管一般均选定尺寸自行制作）
混凝土管规格表：
表3-7
规格型号（mm）
（直径x厚度x有效长度）
总长度
（mm）
工作压力
2
（kg/cm）
①250282000
2160
10
①300302000
2160
①360604000
4160
①400405000
5160
①460705000
5160
①500505000
5160
闸阀规格表表3-8
代号
名称
直径
长度
高度
电动机型号
250
450
1140
明杆平行式
300
500
1331
Z44T-10
350
550
1504
手动双闸阀
400
600
1699
450
650
1875
Z944-10
电动明杆平
250
450
1294
Jo42-6F
行式双闸板闸阀
300
350
400
500
550
600
1451
1625
1830
N=1.7KW
500
700
1613
电动暗杆平
行式双闸板
600
800
1783
J0SI-6F
Z948T-10
700
900
2083
N=2.8KW
闸阀
800
1000
2225
具体管道附件见管道布置图
第三节水泵工况点的确定和校核
、管道参数的确定：
（一）吸水管阻力参数
1.沿程阻力参数：
S吸f=10.29n2吸L吸/D16/3吸（秒2/米5）
2.局部阻力参数：
S吸j=0.083刀E吸/D4吸（秒2/米5）
式中：
n管道材料糙率（钢管n=0.012）
L------管道长度（m）
E----局部阻力系数
S吸=S吸f+S吸j
（二）压力水管阻力参数：
1.1.沿程阻力参数：
S压f=10.29n压忙压/D压（秒/米）
2.2.局部阻力参数：
S压j=0.083刀玉/D4压（秒2/米5）
S压=S压f+S压
（三）总的阻力参数：
S=S吸+S压
相同型号泵并联时
S吸=S吸+S支+S并*m
式中：
S支------压力支管阻力参数
m并联台数（M=2
S并------压力并管阻力参数（单泵运行时m=1
、工作点的确定：
（一）绘制抽水装置特性曲线
1.列表计算H需：
假设流量,依次计算
2
h®=S*Q;
H需=日净+h损；
H需ma=H净max+h损
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