泵与泵站课设.docx
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第一章设计原始资料
1.设计用水量资料
该城镇近期设计用水量为20000+93*1000=113000m³/d，远期设计水量为近期的1.4倍。
2.城镇消防供水要求
根据防火规范要求，该城镇同时发生火灾次数为2次，每次消防用水量为45L/s，火灾延续时间按2小时计算。
消防储水要求在24小时内补满。
3.供水安全性要求
要求连续供水，事故时输水管供水量不低于正常工作时的75%。
4.水文地质资料
在拟建一级泵站河段处百年一遇洪水位为590.60m，常水位为585.20m，97%保证率枯水位为582.50m，97%保证率枯水流量为45m³/s。
河流水质符合《生活用水水源水质标准》。
在拟建一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，表层有2m厚的砂粘土覆盖层，以下是中密卵石层或砂岩，适合工程建设。
5.地形资料
水厂配水井设计水位标高为600.3m。
6.气象资料
年平均气温15.8℃，最高气温39.5℃，最低气温-5.6℃，最大冻土深度0.30m。
冬季河流无结冰现象，夏季最高水温28.5℃。
河流主导风向夏季为东南风，冬季为西北风。
第二章用水量计算及水泵的选择
用水量及扬程计算
根据设计指示书，本设计近期用水量Q近=113000m³/d=1307.87L/s，远期用水量Q远=113000*1.4=158200m³/d=1831.02L/s。
消防用水量为45L/s,火灾同时发生的概率为2次，持续时间2小时，消防用水量要求24小时内补满。
所以消防补充流量Q补=45*2*2*3600/（24*3600）=7.5L/s。
考虑水厂自用水系数为1.1。
所以总需水量Q=（1307.87+7.5）*1.1=1446.91L/s。
远期用水量Q1=（1831.02+7.5）*1.1=2202.37L/s。
根据设计任务书所附地形图，对泵站、管道及取水头部进行大致布置，布置情况如图一所示：
图一泵站地形布置
由图可知，压力输水管L1长度为6.5cm，实际长度L1=6.5*5000/100=325m；取水自流管长度L2设为25m。
根据设计远期用水量，通过查管道水力计算表选取取水自流管为两根DN1000的钢筋混凝土管并联供水，压力输水管为两根DN1000球墨铸铁管并联供水。
在最不利情况下，取水自流管一条检修，一条承担75%供水量，则此时流量为2202.37*75%=1561.78L/s。
查表可知此时v=1.99，1000i=4.243。
水头损失H1=i*L2=5*4.243*0.025=0.55m（5为考虑局部水头损失而增加的系数）。
则吸水间最高水位标高为590.6-0.55=590.05m；最低水位标高为582.50-0.55=581.95m。
所以泵所需静扬程HST为：
洪水位时，HST=600.3-590.05=10.25m
枯水位时，HST=600.3-581.95=18.35m
当压力输水管一条检修，一条承担75%输水量时，流量为2202.37*75%=1561.78L/s。
查表可知此时管中流速v=1.99m/s，1000i=4.231。
水头损失H2=1.1*4.231*0.325=1.51m（1.1为因局部水头损失而增加的系数）。
考虑泵内水头损失和安全水头储备4m。
所以泵设计扬程为：
枯水位时：
H=18.35+1.51+4=23.86m
洪水位时：
H=10.25+1.51+4=15.75m
初选水泵和电机
选泵的要点：
1.大小兼顾，调配灵活
众所周知，给水系统的用水量通常是逐年、逐日、逐时变化的，给水管道中的水头损失又与用水量大小有关，因而所需的水压也是相应的变化的（对于取水泵站来说，水泵所需的扬程还将随用着水源水位的涨落而变化）。
选泵时不仅要满足最大流量和最高水压时的要求，还必须全面顾及用水量的变化。
2.型号整齐，互为备用
便与管理。
一般希望能选择同型号的水泵并联工作，这样无论是电机、电器设备的配套与贮备，管道配件的安装与制作均带来很大的方便。
3.合理地用尽各水泵的高效段
单级双吸式离心泵是给水工程中常用的一种泵（如Sh型、SA型）。
它们的经济工作范围（即高效段），一般是在0.85Qp～1.15Qp之间（Qp为水泵铭牌上的额定流量值）。
选泵是应充分利用各个水泵的高效段。
4.近远期相结合的观点在选泵的过程中应该给予相当的重视。
5.大中型泵站需做选泵方案比较。
综上所述，因此选泵方案如下：
方案1：
近期根据连成水泵样本选取500s-35型泵（Q=509-648L/s，H=30~40m,N=219KW,HS=6m）三台，350S-26型泵（Q=278-361L/s，H=25~34m，N=101.4KW，HS=5.5m）一台，其中一台大泵备用；远期选用500S-35型泵（Q=509-648L/s，H=30~40m,N=219KW,HS=6m）四台，350S-26型泵（Q=278-361L/s，H=25~34m，N=101.4KW，HS=5.5m）一台，其中一台大泵备用。
根据两种泵型的要求，500S-35型泵配用Y355L2-4型电机（280KW，380V，IP44风扇自冷式）；350S-26型泵配用Y315L1-4电机（160KW，380V，IP44风扇自冷式）。
方案2：
近期选用500S-35A型泵（Q=417-556L/s，H=23-32m，N=152KW，HS=6m）四台，三用一备；远期采用500S-35A型泵（Q=417-556L/s，H=23-32m，N=152KW，HS=6m）三台，600S-32A型泵（Q=648-925L/s，H=24-28m，N=246KW，HS=7.5m）二台，其中一台大泵备用。
根据两种泵型的要求，500S-35A型泵配用Y355L1-6电机（220KW，380V，IP44风扇自冷式）；600S-32A型泵配用Y355L2-4电机（280KW，380V，IP44风扇自冷式）。
两种选泵的方案比较详情如表一。
对比可知，取水泵站流量变化不大，所以两种方案均选取了幸好相对单一的水泵，提供的流量变幅均能满足要求；而方案一中扬程利用率相对较低，能量浪费较为严重，但远期改造仅需加装一台大泵，施工方便；方案二扬程利用率相对较高，能量浪费较少，但远期改造时需要将近期使用的其中一台水泵进行改造，施工相对复杂。
综合考虑之后，选取第二种方案更为合理。
表一选泵方案比较
方案
编号
流量（L/s）
扬程（m）
所需扬程（m）
扬程利用率（%）
电机匹配
情况
改造施工
便利度
近期
远期
近期
远期
近期
远期
一
1296
~
1657
1805
~
2305
25
~
40
25
~
40
16
~
24
40~96
40~96
500S-35型泵额定转速为970转，Y355L2-4型电机额定转速为1500转，需采用变频器
仅需预留500S-35型泵基础一个，远期改造时加装500S-35型泵一台，较为方便
二
1251
~
1668
1899
~
2593
23
~
32
23
~
32
16
~
24
50
~
100
50
~
100
600S-32A型泵额定转速为970转，Y355L2-4型电机额定转速为1500转，需采用变频器
需将一台500S-35A型泵改装600S-32A型泵，近期施工应考虑基础配备等问题，远期施工涉及到管径变化，较为麻烦
根据方案二选出的水泵进行并联后的工作曲线拟合，拟合成《供水泵站水泵并联供水H-Q曲线》。
由该曲线可知，近期水泵可提供扬程26.5m，远期可提供扬程26m。
第三章水泵站平面布置
机组基础尺寸确定
查泵与电机样本（成都巨力电机网站），计算出500S-35A型泵机组基础尺寸为3200mm*1500mm，机组总重量W=WP+Wm=16400+17800N=34200N。
（图二）600S-32A型泵机组基础尺寸为3300㎜*1800㎜，机组总重量W=WP+Wm=25000+19450N=44450N。
基础深度H=3.0W/（L*B*γ）
式中L——基础长度
B——基础宽度
γ——基础采用材料的容重，对于混凝土基础，γ=23520N/m³
故500S-35A型泵机组H=3*34200/（3.2*1.5*23520）=0.91m
600S-32A型泵机组H=3*44450/（3.3*1.8*23520）=0.95m
图二机组基础尺寸
吸水管路与压水管路计算
每台泵设计单独的吸水管和压水管
根据给排水设计规范，得知，水泵吸水管及出水管的流速，宜采用下列数值：
吸水管：
直径小于250mm时，为1.0～1.2m/s；
直径在2501000mm时，为1.2～1.6m/s；
直径大于1000mm时，为1.5～2.0m/s。
出水管：
直径小于250mm时，为1.5～2.0m/s；
直径在250～1000mm时，为2.0～2.5m/s；
直径大于1000mm时，为2.0～3.0m/s。
根据上述要求与实际流量结合选定管径：
（1）吸水管
设远期运行时采用500S-35A型泵三台，设计输水流量为500L/s;600S-32A型泵一台,设计书水流量为2202.37-500*3=703L/s。
500S-35A型泵采用DN700钢管，v=1.3m/s；i=0.0029
600S-32A型泵采用DN800钢管，v=1.4m/s；i=0.0028
（2）压水管
500S-35A型泵采用DN600钢管，v=1.71m/s；i=0.0059
600S-32A型泵采用DN700钢管，v=1.82m/s；i=0.0056
机组与管道布置
泵房内机组的布置如《取水泵站平面布置图》和《取水泵站剖面图》所示。
为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将五台机组交错并列布置成两排，三台（两台500S-35A型泵机组，一台600S-32A型泵机组）正常转向，两台（大小各一）反常转向，在订货时予以说明。
每台泵设有单独的吸水管，压水管引出泵房后用一根DN1000的球墨铸铁管进行横向连接，用两根DN1000球墨铸铁管进行输水。
两条输水干管用手动蝶阀连接，每条输水管设切换用蝶阀一个。
泵出水管上设手动蝶阀，吸水管上设手动闸板闸阀。
由于管径较大，横向连接管上的三通，四通等配件采用自制配件；变径管根据《泵房材料汇总表》中的规格，如无全国通用标准产品也使用自制配件。
第四章水泵校核及附属设施
吸水管和压水管中的水头损失计算
取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀为止为计算线路图（图三）。
（1）吸水管路中水头损失∑hs
∑hs=∑hfs+∑hls
∑hfs=L1*is=2.9*10-3*1.43=0.00415m
∑hls=（ξ1+ξ2）v2/2g+ξ3v12/2g
式中，ξ1——吸水管进口局部阻力系数，ξ1=0.75
ξ2——DN700闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8计算，ξ2=0.20
ξ3——DN700*DN500变径管，ξ3=0.20
（局部阻力系数根据《给排水设计手册第一册》查得）
则∑hls=（0.75+0.2）*1.32/2g+0.2*2.552/2g=0.15m
600
故∑hs=∑hfs+∑hls=0.15+0.00415m=0.15m
图三计算管路示意图
（2）压水管路水头损失∑hd
∑hd=∑hfd+∑hld
∑hfd=（l1+l2+l3）id1+l4id2
=（9.75+6.95+4.15）*5.9/1000+3*0.48/1000=0.125m
∑hld=（ξ4+ξ5+2ξ6）v22/2g+（ξ8+ξ9+ξ10）v32/2g
式中ξ4——DN460*DN600渐放管，ξ4=0.18
ξ5——DN600蝶阀，ξ5=0.20
ξ6——DN600标准铸铁90°弯头，ξ6=0.67
ξ8——DN1000*DN600自制正三通，ξ8=1.68
ξ9——DN1000*DN700自制十字管，ξ9=1.5
ξ10——DN1000蝶阀，ξ10=0.20
（局部阻力系数根据《给排水设计手册第一册》查得）
v2=1.71m/s;v3=0.64m/s
则∑hld=（0.18+0.2+0.67*2）*1.712/2g+（1.68+1.5+0.2）*0.642/2g
=0.33m
故∑hd=∑hfd+∑hld=0.45m
从水泵吸水口到输水干管上切换蝶阀间的全部水头损失为：
∑h=∑hs+∑hd=0.60m
因此，泵的实际扬程为：
设计枯水位时，H=18.35+1.51+0.6+4=24.46m
设计洪水位时，H=10.25+1.51+0.6+4=16.35m
由泵站水泵并联供水拟合曲线可知，泵站在近期和远期工作状况下，最高均能提供25m以上的扬程，可见初选水泵机组符合要求。
泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算
为了便于沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而泵为自灌式工作，泵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581.95m，为了保证吸水管正常吸水，取吸水管的中心标高为579.8m（吸水管上缘的淹没深度为581.95-579.8-0.7/2=1.8m）。
取吸水管下缘距吸水间底板0.95m。
则吸水间底板标高为579.8-0.7/2-0.95=578.5m。
洪水位标高为590.6m，考虑浪高1.4m,则操作平台标高为590.6+1.4=592m。
故泵房筒体高度：
H=592-578.5=13.5m
附属设备的选择
（1）起重设备
最大起重量为Y355L2-4电机重量2500kg，最大起吊高度为13.5+2.5=16m（其中2.5是考虑操作平台上汽车的高度）。
为此，选用环形吊车（定制，起重量3t，双梁，跨度20.5m，CD1-3电动葫芦（上海轶鹰起重机械公司），起吊高度20m）。
（2）引水设备
本设计泵采用自灌式工作，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。
沿泵房内壁设置排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间。
取水泵房排水量按照20-40m³/h，排水泵静扬程按照12.5m计算，水头损失大约为4m，故总扬程在12.5+4=16.5m左右，可选用IS65-50-125型离心泵（最高效率工作点Q=25m³/h,H=20m,N=3kW,n=2900r/min；中国化工机械网数据）两台，一台工作，一台备用，配套电机为Y100L-2。
（4）通风设备
由于泵配套电机为风冷式，且泵房筒体较深，需选用风机进行换气通风。
选用两台T35-11型轴流风机，叶轮直径700㎜，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（参照教材设计）。
（5）计量设备
水量在水厂进行统一计量，故本泵站不再设置计量设备。
泵房建筑尺寸确定
泵房筒体高度为13.5m。
操作平台以上的建筑高度，根据起重设备以及起吊高度，采光及通风要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为9m，从平台楼板到房顶底板高度为11.5m。
根据泵机组，吸水与压水管道的布置条件以及附属设施的设置情况，从《给排水设计手册》中查出相关设备和管道配件尺寸（取水泵房平面布置图），通过计算，选取泵房内径为20m。
第五章设备及管件、配件汇总
项目
规格
数量
备注
钢管
DN800
11m
考虑下料损耗
钢管
DN700
54m
考虑下料损耗
钢管
DN600
63m
考虑下料损耗
水泵
500S-35A
3台
水泵
600S-32A
2台
1台备用
水泵
IS65-50-125
2台
排水、一台备用
电机
Y355L2-4
2台
一台备用
电机
Y355L1-6
3台
电机
Y100L-2
1台
轴流风机
T35-11
2台
电机
YSF-8026
2台
配套风机
铸铁管
DN1000
9m
横向连接、考虑损耗
电动葫芦
CD1-3型
1台
环形钢轨
定制
配套电动葫芦
变径管
DN800*DN600
2个
600S-32A泵进水口
变径管
DN700*DN500
5个
500S-35A泵进水口
600S-32A泵出水口
（自制）变径管
DN600*DN460
3个
500S-35A泵出水口
手动闸阀
DN800
2个
600S-32A泵吸水管
手动闸阀
DN700
3个
500S-35A泵吸水管
手动蝶阀
DN700
2个
600S-32A泵压水管
手动蝶阀
DN600
3个
500S-35A泵压水管
手动蝶阀
DN1000
3个
输水管切换阀
横向连接管阀
90°弯头
DN600
6个
500S-35A泵压水管
90°弯头
DN700
4个
600S-32A泵压水管
（自制）
自制异径三通
DN1000*DN600
3个
500S-35A泵压水管与横向连接管接头
（自制）
自制异径四通
DN1000*DN700
2个
600S-32A泵压水管与输水管，横向连接管接头
第六章设计体会
历时三周的《泵与泵站》课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗．
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
《泵与泵站》作为四川大学给排水工程专业的主要课程之一，在本专业本科阶段的学习里具有重要意义。
本次设计主要针对老师给定的城市地形图以及相关资料进行某城市取水泵站的设计。
主要包括：
l确定给水泵站的设计流量，初步确定水泵扬程；
l初选水泵和电机，包括水泵型号，工作台数和备用台数；
l水泵机组和吸压水管路的布置和设计计算；
l进行泵站的平面布置；
l终选水泵，并对工况进行分析；
l决定起重设备型号，确定泵房建设高度；
l选择真空泵，排水泵等附属设备；
l整理说明书，汇总泵站的设备及管件表；
l绘制泵站平剖面图，列出主要设备及材料表。
在老师布置设计任务之初我是怀着极大的信心和饱满的热情接受这项工作的，因为我自认为本学期《泵与泵站》一门课程我是学得非常不错的，加上我个人对设计，制图一类作业的偏爱，我觉得我有激情也有能力去把这门设计课程做到很不错的程度。
但是理想与现实总有不小的差距。
当我做完水量计算与扬程确定后，初选水泵就给了我当头一棒。
最初我根据教材上列出的水泵工作特性曲线选出了需要的水泵，但在配备电机的时候却不知道各泵的工作额定功率，不知道应该匹配多大的电机。
在与同学们讨论的过程中我才发现原来老师另外给了一份水泵的样本资料，于是重新按照新的样本选择了水泵和电机。
与此同时我发现，老师提供的电机样本中未提供电机尺寸，水泵样本中我所选择的水泵没用标明重量，通过网络搜索我获取了上述的数据，完成了水泵机组的选择。
在这一步的工作中我认识到，平时应该注意合理利用身边的资源（比如老师提供的各种资料），同时在已有资料局限的情况下也应该学会通过其他方式自主寻找需要的信息。
在接下来的泵站平面布置中我发现对于这一块的学习我并没有掌握的非常好，于是在边翻书边计算的情况下我完成了这一部分的设计。
这一过程中计算出过很多的问题，如未考虑相邻两机组的合理间距，未考虑某一管段接头过于靠墙等情况。
但在老师和同学们的帮助下，同时我也几乎将书上关于泵站布置的内容重新认真地自主学习了一遍，同时参考老师给予的《给排水设计手册》等资料最终解决了设计中的一些问题。
但由于个人经验，知识储备，实践不足等原因设计肯定还有很多我没有认识到的不足，在以后的学习中我相信这些能得到很好的改进。
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有泵与泵站方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手设计，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了各种用水量的计算；掌握了管网定线的原则和常用模式；掌握了管网的手工与计算机平差计算；掌握了城市管网布置图绘制等相关知识和原理。
设计过程中，也对团队精神的进行了考察，同学们在互相讨论与帮助中进行设计，在成功后一起体会喜悦的心情。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
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