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1、《泵與泵站》課程設計任務書 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 本課程設計的任務是根據所給定的原始資料設計某城市新建給水工程的送水泵房。 一、設計目的 本課程設計的主要目的是把《泵與泵站》中所獲得的理論知識加以系統化，并應用于設計工作中，使所學知識得到鞏固和提高，同時培養(yǎng)同學們有條理地創(chuàng)造性地處理設計資料的獨立工作能力。 二、設計基本資料 1、某城市最高日用水量為5萬m3/d，時變化系數Kh=1.6，日變化系數Kd=1.3，管網起點至最不利點水頭損失為12m，最不利點 地面標高為20m，樓房一般四層（服務水頭20m），泵站至管網起點設兩條輸水管（均

2、為鑄鐵管），每條長500m，管徑500mm，泵站處地面標高為17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一處火災核算，消防流量30L/s，發(fā)生火災時管網起點至最不利點水頭損失為17.50m，管網中無水塔。 2、地區(qū)氣象資料可根據設計需要由當地氣象部門提供。 3、水廠為雙電源進行。 成果：1.送水泵房工藝圖：平面圖、剖面圖、主要設備圖、材料表 2.送水泵站工藝設計計算說明書 《泵與泵站》課程設計說明書 1、總述： 本次設計采用矩形半地下室泵房，泵房平面尺寸為長25.95m×8.9m（不計配電間、值班室）。泵房建筑總高7.377米；由于二級泵房屬于

3、一般的工業(yè)建筑，因此本泵站采用柱墩式基礎；起重設備采用DLZDY21-4橋式單梁吊車，跨度Lk=7.5m；排水構造上，沿泵房內壁設排水溝將水匯集到泵房外1500×1500mm2集水坑內；通風采用自然通風。 連通清水池與吸水池的聯絡管采用DN800鋼質直管，基本上所有管路配件都采用鋼制配件裝置；水泵采用12Sh-9A型和20Sh-9A型各兩臺，其中20Sh-9A型泵一用一備，12sh-9A型泵配JS-116-4型電機，20sh-9A 型泵配JSQ-1410-6型電機；吸水管則分別采用DN500和DN800鋼管，壓水管分別采用DN400和DN600鋼管。排水設備選用WWQ30-10型排污泵。真空

4、泵為2臺SZ-3型真空泵，一用一備；在輸水管上安裝LD-600B電磁流量計以便統計流量并有效調度泵站的工作。 2、水泵的設計流量和揚程 （1）設計流量Q： 由于城市管網中無設置水塔，因此所設計的泵站采取分級供水方式，即設計流量Q按最高日最高時用水量計算，則： （2）設計揚程H： 1）水泵所需靜揚程HST 2）服務水頭： 3）輸水管水頭損失∑h輸水：在最不利情況下（當一條輸水管檢修時，另外一條輸水管通過75%的設計流量時）有： 查《給水排水工程設計手冊》第一冊267頁鑄鐵管的水力計算公式： 當v1.2m/s時， （查尺寸內徑尺寸表得：當

5、鑄鐵管DN=600mm時，=600mm） 既： 輸水管水頭損失按長管計算，即局部水頭損失占沿程水頭損失的10%，則有： 4）管網水頭損失（即管網起點到最不利點水頭損失）： 5）泵站內水頭損失初定為2.00m（需核算）即： 6）安全水頭： 綜上所述，水泵的設計揚程為： n 設計洪水位： n 設計枯水位： 3、初選泵與電機 （1）初選泵 i. 在最不利情況下（即在流量和揚程要求最高時）當Q=925.93L/s，H=48.68m時，在sh型雙吸離心泵型譜圖上作出點a（925.93, 48.68）。 ii. 當Q=30L/s時，即泵型譜線圖上的坐標原點，

6、此時泵站內部、輸水管、配水管網中的水頭損失都比較小，現假定三者和為2m（需核算），則有： ，在sh型雙吸離心泵型譜圖上作出點b（30.0, 29.80）。 iii. 連接a、b點，在通過的泵的特性曲線中選擇泵進行搭配。根據平均日平均時用水量：，過Q=445.16L/s畫一條垂線與直線ab相交。在此垂線兩邊各選擇穿過ab直線的類型泵（見附圖），適當采用不同類型的泵設計初步方案： 方案1：一臺14Sh-13，兩臺20Sh-9A，備用泵為一臺20Sh-9A 方案2：一臺20sh-9A，兩臺12sh-9A，備用泵為一臺20sh-9A 方案3：一臺12sh-9A，兩臺20

7、sh-9A，備用泵為一臺20sh-9A 方案4：一臺20sh-9A，兩臺14Sh-13 ，備用泵為一臺20sh-9A iv. 管道特性曲線 設管道特性曲線為H=HST’+SQ2 HST’=HST枯+Hsev =5.80+20.00=25.80m =6.88+12.00+2.00=20.88m得： 為了安全，故加上安全水頭為2m. 故管道特性曲線為 v. 泵組方案比較 在坐標紙上畫出水泵的單泵特性曲線、并聯的特性曲線與管道特性曲線相交于各工況點（詳見附圖） 表1 選泵方案比較 方案編號 用水變化范圍（L/s） 運行泵及其臺數 泵揚程（m） 所需揚程（m

8、） 揚程利用率（%） 泵效率（%） 第1方案選用一臺14sh-13和兩臺20sh-9A 720-925 兩臺20sh-9A 59.5-57.5 52-57.5 87-100 73-75 590-720 一臺20sh-9A一臺14sh-13 55.5-52 44-52 79-100 75-73 78-57 416-590 一臺20sh-9A 57-44 36-44 63-100 84-81 <416 一臺14sh-13 >36 <36 <79 第2方案選用一臺20sh-9A和兩臺12sh-9A 820—930 1臺20sh-9A

9、2臺12sh-9A 49—52.5 44.5—49 84.8—100 74—75 82—78 645—820 1臺20sh-9A 1臺12sh-9A 44.5—52.5 37.5—44.5 71.4—100 73—73.5 82—83 560—645 1臺20sh-9A 37.5—47 35—37.5 74.5—100 70—74 300—560 1臺20sh-9A 35—54 30—35 55.5—100 73—82 <300 1臺12sh-9A >30 <30 -- 78—83 結論：方案1采用兩臺大泵20sh-9

10、A一臺14sh-13，由于同時運行時最高流量Q >>最高日最高時流量Q=925.93L/s、流量分級調節(jié)較少、能量浪費較大并且20sh-9A型號泵為6000多元/臺較為昂貴，所以方案1淘汰；同理方案3中當兩臺20Sh-9A和一臺12Sh-9A同時運行時所得最高流量Q >>最高日最高時流量Q=925.93L/s,所以方案3淘汰；同理，方案四也淘汰；方案2流量分級合理，并且當2臺12sh-9A和1臺20sh-9A同時運行時流量Q=930L/s滿足最高日最高時流量Q=925.93L/s的要求，當消防流量Q=925.93+30=955.93L/s時，開備用泵20sh-9A即可滿足要求。綜上所訴，選用方

11、案2：兩臺20sh-9A一用一備，兩臺12sh-9A。 （2）選配電機 查《給水排水工程設計手冊》第11冊72頁，可得：12sh-9A型水泵可配的電機有：JS-116-4、JR-116-4兩種 分別查595頁和609頁，可得四種泵的相關參數如表2。 表2 電機型號 功率（kw) 轉速（r/min） 重量（kg) 參考價格 電壓（V） JS-116-4 155 1475 1080 4200√ 380 JR-116-4 155 1471 1250 5400 380 查《給水排水工程設計手冊》第11冊74頁，可得： 2

12、0sh-9A型水泵可配的電機有：JRQ-147-6、JSQ-1410-6、JRQ-1410-6三種。分別查609頁和616頁，可得四種泵的相關參數如表3。 表3 電機型號 功率（kw) 轉速（r/min） 重量（kg) 參考價格 電壓（V） JRQ-147-6 設計手冊查無 JSQ-1410-6 380 985 3550 17470√ 6000 JRQ-1410-6 380 985 3600 20405 6000 從經濟等角度考慮，且符合水泵運行的各項要求，選用泵及電機的組合見下表4： 表4 水泵類型 電機型號 備注 12sh-9A型

13、 JS-116-4型 2臺 20sh-9A型 JSQ-1410-6型 1用1備 （3）機組基礎的確定 1）基礎尺寸確定 a．查《給水排水工程設計手冊》第十一冊68頁、72頁可得12sh-9A型水泵與JS-127-4型電機的基礎尺寸（不帶底座）如圖1：長：2300mm 寬：1100mm 水泵重：773 kg 電機重：1080 kg 機組總重：1853kg b．查《給水排水工程設計手冊》第十一冊68頁、74、75 頁可得20sh-9A型水泵與JSQ-1410-6型電機的基礎尺寸（不帶底座）如圖2：長：3300mm 寬：1400mm 水泵

14、重：2740 kg 電機重：3550 kg 機組總重：6290kg 2）基礎高度確定（g取10N/kg） a．12sh-9A型水泵與JS-127-4型電機基礎高度： 其中，為機組總重 b．20sh-9A型水泵與JSQ-1410-6型電機基礎高度： 其中，為機組總重,r為所用材料（混凝土）的容重r=23520N/m3 4、吸、壓水管的設計 由附圖的單泵特性曲線、并聯的特性曲線以及管道特性曲線可得： （1）單臺12sh-9A型水泵運行時最大流量：Q=300L/s 當管路取鋼管時，查《給水排水工程設計手冊》第一冊286頁鋼管水力計算表可得，當Q=300L/s時

15、： 吸水管：D1=500mm, v1=1.47m/s, 1000i=5.62 壓水管：D2=400mm, v2=2.32m/s, 1000i=18.5 (2)單臺20sh-9A型泵運行時最大流量：645L/s 當管路取鋼管時，查《給水排水工程設計手冊》第一冊287頁鋼管水力計算表可得，當Q=645L/s時： 吸水管：D1=800mm, v1=1.28m/s, 1000i=2.36 壓水管：D2=600mm, v2=2.20m/s, 1000i=9.93 5、機組以及管路布置 （1）機組布置 本設計采用4臺sh型的泵（3用1備），為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺機組采用

16、橫向單項排列方式，每臺泵有獨立的吸、壓水管，各壓水管并聯到一條DN600的管路上，用丁字管（DN600×600，DN400×600）連接起來，最后匯流到兩條DN600的鑄鐵輸水管中。查《給水排水工程設計手冊》第三冊可得。 （2）管路布置 每臺水泵設置單獨的吸水管，材料選用鋼管，并設有向水泵不斷上升的坡度i=0.005，吸水管吸入端的采用偏心漸縮管，壓水管采用同心異徑管，為了承受高壓、保證堅固而不漏水接口采用焊接接口。吸、壓水管的配件詳見表5表6。 表5 吸水管配件表 機組型號 規(guī)格 設備名稱 12sh-9A型泵

17、20sh-9A型泵 備注 鋼制偏心異徑管 （作漸縮管） D500×D1300，L=508mm D800×D1500，L=518mm 安裝于吸水管上 蝶閥 D40X-0.5型手動蝶閥（DN500，L=225） D741X-10型液動蝶閥（DN800，L=470） 剛性防水套管 DN500，D2=579mm，L=500mm DN800，D2=783mm，L=500mm 鋼制90°彎頭 DN500 DN800 鋼制吸水喇叭口 DN500，D1=750mm， DN800，D1=1050mm 剛性防水套管 DN800，D2=886mm，L=500mm DN800

18、，D2=886mm，L=500mm 安裝于聯絡管上 表6 壓水管與輸水管配件表 機組型號 規(guī)格 設備名稱 12sh-9A型泵 20sh-9A型泵 備注 鋼制同心異徑管 （作漸擴管） D400×D1300，L=710 D600×D1500，L=820 安裝于壓水管上 接頭 單球形K-XT-3型可曲撓性橡膠管 DN400，L=225mm 球形補償器 DN600，L=917mm HH44T-10緩閉止回閥 DN400，L=900mm，D1=515mm DN600，L=1300mm，D1=725mm D941X-1

19、0型電動蝶閥 DN400，L=310 DN600，L=390 柔性防水套管 DN400，D2=480mm，L=500mm DN600，D2=688mm，L=500mm 連接管件 D600×D1500異徑四通L1=900，L2=878 DN600鋼制90°彎頭L=540 安裝于輸水管上 手動蝶閥 D40X-0.5型手動蝶閥 DN400，L=175 D40X-0.5型手動蝶閥 DN600，L=275 檢修，故障時用 示意圖如下： 6、泵站內部水頭損失計算（校核） 選一臺較大的泵，選一條最不利線路（即20sh-9A型泵最長線的路段），從吸水喇叭口開始到輸水

20、管起點為止為計算線路圖。詳見下圖 （1）吸水管路水頭損失∑hs (此處g取9.8N/Kg) 取吸水管路L1為6.000m，吸水管中流速為v1=1.28m/s， 流入泵的速度，吸水管的1000i=2.36 因為： n n 其中，—帶鋼制喇叭口的800×1050的伸入水池的進口，=0.56 —直徑為800的鋼制90°彎頭，=1.05 —液動蝶閥DN800，全開，=0.3 —D800×500偏心異徑管，=0.20 故有 （2）壓水管路水頭損失∑hd (此處g取9.8N/Kg) 壓水管路長L2為16m，壓水管中流速為v4=2.20m/s，水流流出泵的速度 ，查

21、《給水排水設計手冊》第1冊306頁水力計算表的1000i=9.93 因為： n n 其中，—D500×600同心異徑管，=0.34 —DN600球形補償器，=0.21 —DN600緩閉止回閥，=1.8 —DN600電動蝶閥，全開，=0.3 —DN600×600三通，=1.5 —電動蝶閥（兩個），全開，=0.10 —DN600鋼制90°彎頭，=1.01 故有： 因此，泵站內部實際水頭損失為 +=0.277+3.451=3.728 故有，水泵的實際揚程為： 枯水位時： 洪水位時： 7、消防校核 （1）消防流量 在最高日最高時流量的基礎上，再

22、加上30L/s的流量，即為消防流量 （2）消防揚程 已知條件可知發(fā)生火災時管網起點至最不利點水頭損失為17.5m，消防校核時的服務水頭變?yōu)?0m，則消防揚程為： （3）校核 在坐標紙上畫出（955.93,45.908）點，三臺泵同時開啟無法滿足消防要求，開一臺備用泵可滿足要求。 8、附屬構筑物的設計 （1）起重設備 由于機組不帶底座故泵與電機可以分開起吊。最大起重為20Sh-9A型泵配的JSQ-1410-6電機，重量為3550kg，查《給水排水工程設計手冊》第三冊432頁可得：起重量大于2.0噸時，采用電動起重設備（起重量1~5噸，起吊高度6~30m，寬度7.5~22.5m）

23、。因此，選擇DL型單梁橋式起重機組，型號：DLZDY21-4，跨度Lk=7.5m，起重量為5噸。 （2）引水設備：真空泵的選配 a．查《給水排水工程設計手冊》第十一冊538頁、第三冊425頁可得排氣量： 其中，k為漏氣系數，取1.10 W1為DN700吸水管對應的空氣量，查表得0.503 W2為泵房內最大一臺泵殼內空氣容積，大約等于吸入口面積乘以吸入口到出水閘門的距離（此處取2.55m）， 為安裝高度，此處取2.0m. T為水泵充水時間（分）一般小于5min，消防泵不得超過3min，此處取T=3min Hg為大氣壓的水柱高度，取10.33m b．最大真空值：

24、 綜上，選用SZ-3型真空泵（排氣量：1.5—3.6m3/min，極限真空度：152--304mmHg）兩臺，一備一用。 （3）排水設備 本次設計的泵房為半地下室泵房，查《給水排水工程設計手冊》第三冊445頁可得，泵房的排水方式可以采用排水泵排水。沿泵房內壁設150×150mm排水溝，將水匯集到1000×1000mm3集水坑內。另設WWQ30--10型潛水排污泵兩臺，一用一備。 （4）通風設備 查《給水排水工程設計手冊》第三冊437頁可得，本泵房為半地下式泵房，埋設較淺且能滿足自然通風要求，所以采用自然通風。為了確保有足夠的開窗面積，本次設計泵房的每棟墻都基本上裝配有1-2扇窗戶

25、。 （5）計量設備 為了有效地調度泵站的工作并進行經濟核算，在泵站外的兩根輸水管各安裝一個電磁流量計以統一計量。通過查《給水排水設計手冊》第10冊，選取LD-600B型電磁流量計. （6）其他設備設施 1.通信設備 目前大多數泵站設有值班室，值班室內安裝電話機，供通信之用。電話間應具有隔聲效果，以免噪聲干擾. 2.防火與安全設施 主要是防止用電起火以及雷擊起火.一般可安裝避雷針，避雷線以及避雷器. 還要注意接地保護和滅火器材的使用.常用滅火器滅火. 9、泵房尺寸設計及各部分標高確定 （1）吸水井底高度 從吸水井最低水位到喇叭口的浸沒深

26、度（不小于0.5-1m）此處定為1m；從吸水井底到喇叭口距離不小于0.8D（D為喇叭口直徑1050mm）即0.8D=0.8×1050=840mm； 所以吸水井底的標高為：14.20－1－0.84=12.36m （2）水泵安裝高度： 查《給水排水工程設計手冊》第11冊65頁、66頁可得12sh-9A型水泵與20sh-9A型水泵的允許吸上真空高度分別為： 20Sh-9A型水泵的允許吸上真空度HS=4.0m 12Sh-9A型水泵的允許吸上真空度 HS=4.5m 按20Sh-9A型水泵計算安裝高度： 故，兩種型號水泵安裝高度都可取2.00m（即泵軸位置）。 （3）泵軸、管軸及基礎

27、標高 a．泵軸標高：14.20+2.00=16.20m b．吸水管管軸標高為14.20+（2.00-0.425）≈15.78m， c．壓水管管軸標高為14.20+（2.00-0.500）≈15.70m。 其中，14.20為吸水井的最低水位，2.00為泵的安裝高度，0.425和0.500分別為20sh-9A型的泵軸到吸水管管軸和壓水管軸的距離H3 和H4{《給水排水工程設計手冊》第11冊68、75頁}。 （4）基礎標高： 查《給水排水工程設計手冊》第十一冊68、75頁可得20sh-9A型泵軸到基礎的距離H1=900mm,故基礎的標高為14.20+（2.00-0.90）=15.30m

28、 （5）泵房底標高： 設計基礎突出地面高度為200mm，則泵房底的標高為15.30-0.20=15.10m （6）泵房房頂與工作平臺標高： 1）工作平臺標高 泵房工作平臺設為比地面高出300mm（建筑房屋要求），所以工作平臺標高為17.20+0.3=17.50m 2）房頂標高 a．查《給水排水工程設計手冊》第三冊433頁可得起重設備離泵房頂板有一個100mm的高度差，即取H1=0. 1m b．查《給水排水工程設計手冊》第十一冊888頁可得起重機架高h1=580mm，即取H2= 0.58m c．查《給水排水工程設計手冊》第十一冊888頁可得起重機電機與掛鉤的高度h=1380mm，

29、即取H3=1.38m d．起重機繩子長為最寬起吊物寬度的1.2倍，最寬設備為JSQ-1410-6電機，即為1.2x1550=1860mm，即取H4=1.86m e．最高起吊物為20sh-9A型水泵，查《給水排水工程設計手冊》第11冊74頁可得泵高為1457mm，即取H5=1.457m f．凈空高度設計為2m，即取H6=2.0m * 綜上所述，泵房高度為H=0.1+0.58+1.38+1.86+1.457+2.0=7.377m 泵房頂板的標高為15.10+7.377=22.477m 10、泵房平面尺寸 （1）泵房的長度 根據《泵與泵站》（第五版，中國建筑工業(yè)出版社）164頁、16

30、5頁有關泵機組橫向排列的布置要求，各部分尺寸應滿足： a．泵房的大門要求通暢，泵基礎外壁與墻壁的凈距等于最大設備寬度加1m不小于2m，此處定為1.55+1.0+2.0=4.550m b．泵基礎間的距離等于最大電機軸長+0.5米，最大泵型20Sh-9A軸長1750mm，則距離D=1.750+0.5=2.250m，取2.3m。 c.機組的長度：2.3+2.3+3.3+3.3=11.2m d.機組之間的距離：E=D，故E總=2.33=6.9m e.考慮壁厚0.5m,一共1.0m * 所以泵房的長度： H=4.550+2.3+11.2+6.9+1=25.95m（此長度不包括值班室，配電室

31、和控制室等工作室） （2）泵房的寬度 根據《泵與泵站》（第五版，中國建筑工業(yè)出版社）164頁、165頁有關泵機組布置要求，各部分尺寸應滿足： a．出水側泵基礎與墻壁的凈距除了要按水管配件安裝的需要確定外，不宜小于3m，此處取3m；另外加設走道平臺1.5m。 b．進水側泵基礎與墻壁的凈距不小于1m，此處取2m。 c.機組寬度為1.4m(此寬度不包括吸水井) d. 考慮壁厚0.5m,一共1.0m * 所以泵房的寬度： B=3+1.5+2+1.4+1.0=8.9m （不包括值班室、.配電間、控制室等工作室） （3）綜上，泵房平面尺寸為：25.95m×8.9m。 參考文獻： l 《給排水設計手冊》第一冊、第三冊、第十冊、第十一冊 l 簡明設計手冊 l 《泵與泵站》（第五版）中國建筑工業(yè)出版社