一级泵站课程设计.docx
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一级泵站课程设计
一级泵站课程设计
泵站课程设计
——一级泵站
姓名：
XXX
班级：
XXXX
学号：
20000000
指导老师：
XX
二〇一四年一月三日
前言
在当今社会，随着生产迅速发展，人口不断增加，城市规模的不断扩大，需水量迅速增加。
水作为一种资源进入社会，它既有其自然属性，又有经济和社会属性。
它是人类社会赖以生存和发展必不可少的资源之一，但由于水资源短缺的矛盾日益突出，水环境的污染导致的水质型缺水现象加剧。
所以合理利用水资源是当今社会的主要课题，我们应当结合所学知识充分利用这一资源为人类社会服务。
通过本学期《泵与泵站》知识的了解与掌握，根据教学大纲的安排，在学习了《泵与泵站》之后我们进行了有关这门课的课程设计。
在设计过程中，我们应本着心中有数，有条不紊的进行设计。
计算的准确性，以及组件的合理布置，都要做到有据可依，符合要求，使其能安全可靠的为徽成地区供水。
二级泵站的设计，是我们认识设计的开始，我们应本着严肃认真的态度，在设计过程中虚心听取老师的指导，向别的同学敢于问问题，要有讨论的经过。
这样才能在设计过程中发现自己的不足，认识自身理论的知识的欠缺，在以后的学习中得以补足。
通过设计可以做到理论与实践的结合，这样有利于调高自己的能力，在今后的工作中会有很大的帮助。
第一章概述
1.1设计的目的、任务及主要内容
1.1.1设计目的
熟悉泵站设计过程，掌握泵站工艺设计的方法和步骤，增强节水意识，提高实践能力。
1.1.2设计任务
永靖县县城刘家峡地区给水工程一级泵站设计。
1.1.3设计主要内容
1．合理选择水泵型号和确定水泵台数。
2．水泵机组布置和机组基础设计。
3．机组吸水管路和压水管路的布置，包括各种管件和管路装置的布置。
闸阀基础设计。
4．选择泵站形式（地面式或半地下式）。
确定起重方法和起重设备。
确定水泵间平面尺寸和高度。
5．水泵安装高度的计算，吸水池平面尺寸和深度的确定。
6．控制闸门布置、安装及管理用管沟尺寸和深度的确定。
7．泵站设计工况下，并联各泵的运行工况参数。
8．供水量变化时拟采用的工况调节方法，并确定调节参数。
校核调节运行工况。
9．水泵引水方法的选择和引水系统设计。
1.2设计资料分析
1.2.1基本情况
永靖县位于甘肃中部西南，地处黄土高原。
为满足城市生活及生产用水需要，拟建县城刘家峡地区给水工程。
此工程主要包括取水工程、净水工程及输水工程三个分工程。
一、二级泵站是取水工程和输水工程中的一部分。
县城南濒刘家峡水库，黄河流经县域107公里，呈独特的S形穿过刘家峡，该地区水资源丰富，有沿河地表水及地下水可以利用。
1.2.2地质及水文资料
在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。
由地质柱状图可看出，0～2m深为砂粘土，以下是页岩。
沿河刘家峡段百年一遇最高水位1624.42m，最低水位1619.05m,正常水位1621.10m。
刘家峡地下水水位多年平均在1600m左右。
1.2.3气象资料
年平均气温为10.1℃，最高气温为36.3℃，最低气温为-16.3℃，最大冻土深度为0.67m。
常年主导风向为静风，次主导风向为东北风。
由最大冻土深度为0.67m可知，管沟深度不得小于0.67m，按照施工要求，为了方便施工及维修，管沟深度应为1.8m，管沟离底1m。
1.2.4用水量资料
该地区最大日用水量近期为30万吨/日，远期为39万吨/日。
1.2.5净水厂设计资料
净水厂布置情况详见附图。
净水厂内沉淀池进口设计水位1635.00m。
1.2.6输水管网设计资料
由于城区离水源较远，管网布置成网前水塔形式，净水厂至水塔输水官道长度为2500m。
其他情况详见总平面图。
根据管网计算结果确定出水塔最高水位1660.00m，水塔最低水位1656.00m。
水塔容积尚须本次设计确定，水塔调节容积建议设计在最高日用水量的5%~8%。
1.2.7取水泵站资料
根据当地地形条件，本设计拟采用固定式取水泵房，用三根直径为1400mm的自流管从河中取水。
自流取水管全长25m，泵站到净水厂输水干管全长1000m。
取水泵站枢纽布置图见附图。
1.2.8其他资料
地震等级：
五级；低级承载力2.5kg/cm2；可保证二级负荷供电。
第二章设计流量计算
第一节流量设计
为了减少取水构筑物、输水管道及各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜均匀工作。
因此，泵站的设计流量应为：
式中：
Q——一级泵站中水泵所供给的流量（m3/s）；
Qd——供水对象日用水量（m3/d）；
a——净水厂自用水系数，一般取a=1.05~1.1；
T——为一级泵站在一昼夜内工作的小时数。
2.1.1近期设计流量
近期设计流量：
2.1.2远期设计流量
远期设计流量：
注：
其中a是指净水厂的自用水系数（《室内给水设计规范》规定，城市供水净水厂的自用水系数一般取1.05~1.1）。
本设计取1.05。
第二节扬程设计
2.2.1设计扬程H
1.水泵所需静扬程
通过取水部分的计算已知在最不利情况下（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0.89m，则吸水间中最高水面标高为1624.42-0.89=1623.53m，最低水面标高为1619.05-0.89=1618.16m。
所以，泵所需敬扬程HST为
洪水位时，
枯水位时，
2.输水干管中的水头损失∑h
设采用两条DN=1400钢管并联作为输水干管，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：
，查《给水排水设计手册（第1册）——常用资料》（P-414）水力计算表得管内流速为v=2.31m/s，i=0.00368，所以
（式中1.1包括局部损失而加大的系数）。
3.泵站内管路中的水头损失hp
粗估为2m，另取2m安全水头。
则泵站设计扬程为：
洪水位时，Hmin=11.47+4.05+2.00+2.00=19.52m
枯水位时，Hmax=16.84+4.05+2.00+2.00=24.89m
第三节吸水间水位确定
一级泵站吸水间设计水位为河流枯水位与引水管水头损失之差，本设计为岸边式取水，自留取水管长200m，管路输水过程中的水头损失为0.89m，则：
吸水间水位为1619.05-0.89=1618.16m
第3章机组选择及方案比较
第1节水泵初选
3.1.1选泵原则
根据泵站设计扬程查《给水排水设计手册（第11册）——常用设备》找出合适的水泵型号，设计型号由扬程确定，台数由流量大小确定，并且提出比较方案。
确定水泵组合以及水泵型号时，尽量选用同型号，标准化，系列化的国产新产品。
由于某些条件的限制，无法选用同型号时，水泵的型号要尽量少，台数不宜太多也不宜太少。
所以，在选泵时要尽量遵循以下原则：
（1）大小兼顾，调配灵活，合理使用水泵的高效段；
（2）型号整齐，互为备用；
（3）考虑泵站的发展，实行近期和远期建设相结合；
（4）大中型泵站需作方案比较；
（5）合理选择水泵的构造形式；
（6）保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深；
（7）大小兼顾，合理调配的原则下，尽量选大泵；
（8）考虑必要的备用泵；
（9）选泵后应进行校核；
（10）因地制宜，尽量选用当地成批生产的水泵型号。
3.1.2水泵选型方法
1.计算确定泵站设计流量和平均扬程。
此时管路尚未布置，其管路损失在初选泵型的规划阶段可以估算。
2.根据泵站的扬程设计和流量设计查《给水排水设计手册》找出合适的水泵型号，根据泵站的设计流量大小确定水泵的的台数，并且提出比较方案。
也就是说，用平均扬程选出泵型。
再用最大最小扬程进行校核，在资料缺乏时，也可采用设计扬程代替平均扬程。
高扬程泵站，上下级流量之间必须匹配，如不匹配，应设置溢出设施，尽量选用同型号、标准化、系列化、新产品。
由于某些条件的限制，无法选用同型号泵时，水泵型号尽量要少。
台数不宜太多也不宜太少，小型泵站单泵流量控制在0.1~0.3m3/s之间，中型泵站宜控制在0.25~0.5m3/s之间，大型泵站宜控制在0.5~1.5m3/s范围内，台数不宜少于2台，不宜多于6台，一般选3~6台为宜。
根据以上要求，本设计拟选3台主机组为宜。
3.1.3初选泵型及方案比较
根据设计扬程确定所需泵的型号，由流量来确定所需泵的台数，查《给谁排水设计手册（第11册）——常用设备》，选泵方案如下：
方案
型号
扬程
（m）
流量
（m3/h）
轴功率
（kw）
转速
（r/min）
泵效率
（%）
主机组台数
备用
台数
第一方案
800S32
25.4
6462
556
730
80.4
2
1
第二方案
32SA-19A
26
5000
393.5
730
80
4
1
方案比较：
通过方案比较及详细计算决定采用第一种方案，其优点是：
（1）选用台数少，泵房占地面积小，造价低；
（2）水泵型号整齐，方便管理与维修；（3）效率高，而且省电节能运转费用低。
综合上述因素，本设计采用第一种方案，即1台48sh-22和1台32SA-19同时工作，1台48sh-22作为备用。
第2节电机选择
根据800S32型水泵的要求，从《给水排水设计手册（第11册）——常用设备》（P-77）查得与此泵配套的电动机型号为：
Y500-8
该电机功率为710KW，重量为3800Kg。
第3节机组基础尺寸的确定
机组（泵和电机）安装在共同的既基础上。
基础的作用是支承并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础塌陷。
因此，对基础的要求是：
①坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械振动荷载；②要浇制在较坚实的地基上，不宜浇制在松软地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。
卧式泵均为块式基础其尺寸大小一般均为所选泵的安装尺寸所提供的数据确定如无上述资料对带底座的小型泵可选取：
基础长度L=底座长度L1+（0.15~0.20）m
基础宽度B=底座螺孔间距（在宽度放向上）b1+（0.15~0.20）m
基础高度H=底座地脚螺钉长度l1+（0.15~0.20）m
对于不带底座的大、中型泵的基础尺寸，可跟就泵或电动机（取其宽者）地脚螺孔的间距加上0.4~0.5m，以确定其长度和宽度。
基础的高度可以用下述方法进行计算。
基础重量应大于机组总重量的2.3~4.0倍。
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。
基础高度一般不应小于50~70cm。
基础一般选用混凝土浇筑，混凝土基础应高出室内地坪约10~20cm。
在本设计中，计算出32SA-19A型泵机组基础平面尺寸为4500mm×1600mm，机组总重量
。
基础深度可按下式计算：
式中：
L——基础长度，L=4.5m；
B——基础宽度，B=1.6m；
γ——基础所用材料的容重，对于混凝土基础，γ=23520N/m3
故
基础实际深度连同泵房底板在内，应为2.2m。
第3章管道设计及管路水头损失计算
第1节管道设计
每台泵都有单独的吸水管与压水管，根据《泵站设计规范》GB/T50265-97（P28）知离心泵进水管道设计流速宜去1.5~2.0m/s，出水管道设计流速宜取2.0~3.0m/s，根据给水管径计算公式
（式中：
D—管道的计算内径（m）；Q—通过管道的流量（m3/s）；v—通过管道的流体速度（m/s））则：
1.吸水管
已知
取v=1.5m/s，
取v=2.0m/s，
则采用DN=900的钢管，查《给水排水设计手册（第1册）——常用资料》（P-404）可知
，
。
2.压力支管
已知
取v=2.0m/s，
取v=2.5m/s，
则采用DN=800的钢管，查《给水排水设计手册（第1册）——常用资料》（P-404）可知
，
。
第2节机组与管道布置
管道与机组布置图详见附图。
为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将三台机组尽量布置合理。
每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后通过三通连接起来。
泵出水管上设有液控蝶阀和手动蝶阀，吸水管上设手动闸板闸阀。
为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面。
第3节吸水管路与压水管路中水头损失的计算
取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路：
3.3.1吸水管路中水头损失∑hs
吸水管路中水头损失
式中ξ1——吸水管进口局部阻力系数，ξ1=0.75；
ξ2——DN900闸阀局部阻力系数，按开启度
考虑，ξ2=0.12；
ξ3——偏心渐缩管DN900×800，ξ3=0.21。
则
故
3.3.2压水管路水头损失∑d
式中ξ4——DN600×800渐放管，ξ4=0.32；
ξ5——DN800闸阀，ξ5=0.16；
ξ6——DN800钢制正三通，ξ6=1.7；
ξ7——DN800钢制90°弯头，ξ7=1.09；
ξ8——DN1400钢制正三通，ξ8=1.5；
ξ9——DN1400蝶阀，ξ9=0.15。
故
从泵吸水口到输水干管上切换阀间的全部水头损失为：
因此，泵的实际扬程为：
设计洪水位时，
设计枯水位时，
由此可见，初选的泵机组符合要求。
第4章水泵的安装高度
第1节泵安装高度的确定
为了便于沉井法施工，将泵房机器间底板放在与洗水间同一标高，因而泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。
第2节泵房筒体高度的计算
已知吸水间最低动水位标高为1618.16m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为1616.47m（吸水管上缘德尔淹没深度为1618.16-1616.47-（D/2）=1.24m）。
取吸水管下缘距吸水间底板0.8m，则吸水间底板标高为1616.47-（D/2+0.8）=1615.22m。
洪水位标高为1624.42m，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为1624.42+1.0=1625.42m。
故泵房筒体高度为：
H=1625.42-1615.22=10.2m
第4章附属设备的选择
第1节起重设备
最大起重量为JSQ157-8型电机重量6000kg，最大起吊高度为10.2+2.0=12.2m（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。
为此选用电动单梁悬挂起重机（定制，起重量10t，CDi-18D电动葫芦，起吊高度18m）。
（查《给水排水设计手册（第11册）——常用设备》（P-648））
第2节引水设备
本设计中泵系自灌式工作，不许饮水设备。
第3节排水设备
由于泵房较深，故采用电动泵排水。
沿泵房内壁设排水沟，降水汇集到集水坑内，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9.2m计，水头损失约为3m，故总扬程在9.2+3=12.2m左右，可选用IS80-65-125A型离心泵（Q=44.7m3/h，H=16m，轴功率N=2.80KW，n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为Y100L-2。
（查《给水排水设计手册（第11册）——常用设备》（P5、P12））。
第4节通风与采暖
4.4.1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冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。
本设计选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15°，风量10127m3/h，风压90Pa，配套电机YSF-8026，N=0.37KW）。
4.4.2采暖设备
在寒冷地区，泵房应考虑采暖设备。
泵房采暖温度：
对于自动化泵站，机器间为5℃，非自动化泵站，机器间为16℃。
在计算大型泵房采暖时，应考虑电动机所散发的热量，但也应考虑冬季天冷停机时可能出现的低温。
辅助间室内温度在18℃以上。
对于小型泵站可用火炉取暖，我国南方地区多用此法，大中型泵站中亦可考虑采取集中取暖方法。
由于该地区天气比较寒冷，为保证泵在冬季能正常运转，故本设计中泵房考虑采取集中取暖的方法。
第5节其他设备
4.5.1计量设备
在净水厂的送水泵站内安装电磁流量统一计量，故本泵站内不再设计量设备。
4.5.2通信设备
本泵站内设有值班室，值班室内安装电话机，供通信之用。
电话间应具有隔音效果，以免噪声干扰。
4.5.3消音设备
噪声是一种令人烦恼、讨厌、产生干扰、刺激、使人心神不宁，妨碍和分散注意力或对人体有害的声音。
泵站内电机、水泵、变压器及阀件都会产生噪声。
若长期在噪声环境下工作，会使人产生一系列疾病。
为了保证工作人员的身体健康及工作的质量，泵房内必须安装消音设备。
为能达到消除噪声的目的，可在泵房内设置共振吸音结构，安装水冷式消音电机或将值班室设置为隔音室等措施。
4.5.4消防设施
泵房中防火主要是防止用电起火以及雷击起火两种。
起火可能是用电设备过负荷超载运行、导线头接触不良、电阻过大发热使导线的绝缘物质或沉积在电气设备上的自然粉尘自燃、短路的电弧能使充油设备爆炸等。
在江河边的取水泵房，常常设置在雷击较多的地区，泵房如果没有可靠的防雷保护措施，便有可能发生雷击起火。
本泵房房顶设有避雷针，防止雷击。
泵房内有干粉灭火器，还设有消防栓。
此外还有接地保护。
第5章泵房尺寸的确定
第1节泵房建筑高度的确定
泵房筒体高度已知为10.2m，操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为8.5m，从平台到房顶底板净高为11m。
第2节泵房平面尺寸的确定
根据《给水及水泵站》（中国建筑工业出版社姜乃昌主编）（P166）知，为了保证泵站的工作可靠，运行安全和管理方便，在布置机组时，应遵照以下规定：
（1）相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道以便于工作人员通行。
电动机容量不大于55KW时，净距应不小于0.8m；电动机容量大于55KW时，净距不小于1.2m。
电动机容量小于20KW时，过道宽度可适当减小。
但在任何情况下，设备突的突出部件与墙之间不小于0.7m，如果电动机容量大于55KW时，则不得小于1m。
（2）对于非水平接缝的泵，子啊检修时，往往要将泵轴和叶轮沿轴线方向取出，因此在设计泵房时，要考虑这个方向有一定的余地，即泵离开墙壁或其他机组的距离应大于泵轴长度加上0.25m，为了从电机中取出转子，应同样地留出适当的距离。
（3）装有大型机组的泵站内，应留出适当的面积作为检修机组之用。
其尺寸应保持在被检修机组的周围有0.7~1m的过道。
（4）泵站内主要通道宽度应不小于1.2m。
（5）辅助泵（排水泵、真空泵）通常安置于泵房内的适当地方，尽可能不增大泵房尺寸。
辅助泵可靠墙安装，只须一边留出过道。
必要时，真空泵可安置于托架上。
根据泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设施的设置情况，从《给水排水设计手册》中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算求得泵房长度为23.4m，宽度为9.7m
第6章附录
一、注意事项
离心泵机组的正确启动、运行与停车是泵站输配水系统安全、经济供水的前提。
1.启动前的准备工作
水泵启动前应该仔细检查各螺栓连接的完好程度，检查轴承中润滑油是否足够、干净，检查出水阀、压力表及真空表上的旋塞阀是否处于合适位置，供配电设备是否完好，然后，进行盘车、灌泵等工作。
盘车就是用手转动机组的联轴器，凭经验感觉其转动的轻重是否均匀，有无异常的声响。
目的是为了检查水泵及电动机内有无不正常的现象，例如转动零件松脱后卡主、杂物堵塞、泵内冻结、填料过紧或过松、轴承缺油及轴弯曲及变形等问题。
灌泵就是启动前，向水泵及吸水管中充水，以便启动后即能在水泵入口处早成抽吸液体所必须的真空值。
2.运行中应注意的问题
（1）检查各个仪表工作是否正常、稳定。
电流表上的读数是否超过电动机的额定电流。
电流过大或过小，都应及时停车检查。
（2）检查流量计上指示数是否正常。
（3）检查填料盒是否发热、滴水是否正常。
滴水应呈滴状连续渗出。
（4）检查泵与电动机的轴承和机壳温度，一般不超过周围温度，为35℃，最高不超过75℃。
（5）注意油环，要让它自由地随同泵轴做不同步的转动。
（6）定期记录水泵的流量、扬程、电流、电压、功率因素等各个技术数据，严格执行岗位责任制和安全技术操作规程。
（7）水泵停车应先关出水阀，实行闭闸停车，然后关上真空及压力表上的阀门，把泵和电机表面的水和油擦干净。
2．设计参考资料
1.《水泵及水泵站》中国建筑工业出版社姜乃昌主编。
2.《给水工程》中国建筑工业出版社严煦世范瑾初主编。
3.《给排水设计手册》第1、3、9、10、11册。
4.《泵站设计规范》GB/T50265—97
5.《地表水取水》中国建筑工业出版社周金全主编。
6.给水排水国家标准图集
3、设计心得
课程设计是一个有目的、有计划、有结构的产生教学计划、教学大纲以及教科书等系统化活动，是培养学生综合运用所学知识和锻炼实践能力的重要环节。
经过一周的忙碌，短短的几天，我们却花了很大的精力来做上大学以来的第一次课程设计，开始的生疏感和害怕出错的心理，再加上资料的缺乏，让我们在开始的一两天里几乎没有什么进展。
另外，课程学习的不扎实也给我们造成了一定的阻碍，因此这次课设也让我们重新认真地解读这门课，去重新绅士这门课的重要性，在这其中，我们学到了很多，让我们对这门课的知识有了更深的理解。
不止如此，由于平时对CAD绘图的联系较少，操作的不熟练而已严重减慢了我们的设计进度，但是经过几天的不算摸索、请教和练习，绘图的速度有了很大的提高，也使我们认识到了多联系的重要性。
这次课设，使我们对泵站的设计有了初步的了解，虽然时间比较仓促，初次设计的我们也感到难度比较大，但我们并没有因此而放弃。
在设计过程中，我们遇到了很多问题，经过王老师的指导和同学们的相互讨论，最终使问题得到解决。
虽然我们的作品很青涩，甚至可能有错误之处，可是我相信，这只是个开始，经过不断的练习和探索，我们定会不断成长，不断进步，将课本知识运用到实践中去，真正做到学以致用,我觉得这才是我们这次课设最大的收获。
设计和实践密不可分，是我们在设计中应该注意的，如果我们在以后的实践环节可以把我们的设计理念付诸于行动，将来就会有更多经验值得我们去学习。
相信，经过我们的不断努力，以后会设计出更好的作品。
四、附图
附图一：
枢纽布置图
附图二：
基础详图
附图三：
一级泵站平面及剖面图
附：
查阅资料
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