(成品)泵站设计计算说明书

给排水泵站综合设计

重庆交通大学

河海学院

09级给水排水工程一班

第三小组

指导老师： 陈垚

小组成员： 肖向忠09310106

秦 松 09310107 王 伟 09310108 张书瀚09310109 许文达09310110

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水泵设计安排时间表

时间 肖向忠 七月三日 计算选一台泵的情况，并查相关资料。 七月四日 查12-SH6水泵相关资料，给出结论 计算选三台泵的情况，并查相关资料。 秦松 计划任务安排 王伟 完成选泵工作 计算选两台泵的情况，并查相关资料。 完成 协助查的相关资料，确定两种型号的泵的最终选择， 协助查相关资料 协助查相关资料 张书翰 许文达 是否完成 完成 应用计算法选出泵，但老师说可能和实际不符，因此需要重新选泵 备注 利用性能曲线重新完成选泵工作 对照型谱图，确定初选泵的型号，协助查询相关信息 查14-SH9水泵相关资料，给出结论 熟悉CAD作图，熟悉老师给的图，做一些图中用到的块 七月五日 完成消防校核，确定所选泵的尺寸，电机尺寸，机组基础、管径等。 完成 确定水泵基础尺寸并校核 确定水泵尺寸，查询管径资料，确定相关管径。 查询相应法兰尺寸，确定管道流速，查寻资料确定管径尺寸 用CAD画几张需要的示意图 完成消防校核 七月六日 完成水损的校核，确定泵房宏观尺寸、完成设计说明书等剩下全部任务。 完成水损校核，确定泵房尺寸 查得所需管件型号并确定管件的局部水损，检校泵房尺寸 查得所需管件型号并确定管件的局部水损，检校泵房尺寸 开始画图，并提出设计漏洞与错误 开始画图，并提出设计漏洞与错误 未完成 没有完成水泵的校核 七月七日 完成水泵校核，组合并修改说明书 完成水泵校核、完成CAD作图 画图 画图 画图 画图 完成

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设计计算说明书

１．设计原始资料

（1）已知某城市经设计计算的最高日设计用水量为25600m3。各小时用水量如下表：

小时 1 2 3 4 用水量 百分数 2.85% 1.96% 2.76% 4.15% 小时 5 6 7 8 用水量 百分数 4.17% 4.41% 4.80% 5.02% 小时 9 10 11 12 用水量 百分数 小时 13 14 15 16 用水量 百分数 4.06% 4.08% 4.33% 4.51% 小时 17 18 19 20 用水量 百分数 4.49% 4.16% 4.33% 4.36% 小时 21 22 23 24 用水量 百分数 4.67% 4.42% 4.20% 3.03% 5.47% 4.80% 4.62% 4.35%

（2）在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池（水塔）的共同工作状况时，经方案比较后已决定二泵站采用两级供水，即0~4点，每小时供水量为2.5%；4~24点，每小时供水量为4.5%。

（3）该城市在最高日最高用水时情况： ① 二泵站供水量：320L/s（即4.5%）； ② 输配水管网中的水头损失：18 m；

③ 管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头：28m； ④ 二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：24.5m。 （4）该城市在消防时（发生在最高日最高用水时）情况： ① 二泵站供水量：380L/s；

② 输配水管网中的水头损失：26.5 m； ③ 管网中要求的最低自由水头：10m；

④ 二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差：26m。 （5）该城市在最大转输时情况； ① 二泵站供水量：178L/s；

② 输配水管网中的水头损失：9.5 m；

③ 二泵站吸水池最低水位到对臵水塔最高水位的高差：58m。 （6）该城市不允许间断供水，备用泵至少应有一台。

（7）二泵站（清水池附近）的地质情况是：地面表层（约2米）为粘土，2米以下为页岩。

（8）清水池有关尺寸如下图所示（单位：米）。 （9）该水泵站海拔为200米，夏季最高水温为30℃。

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２．设计任务

（1）确定设计流量及扬程。（计算二泵站在最高日最高用水时的供水流量和扬程。泵站内吸压水管路水头损失可暂估为2米，安全水头取1~2米。）

（2）初步选泵和电动机，包括水泵型号、工作和备用泵台数。（以满足设计工况点要求的流量和扬程为主，同时考虑满足一级供水时二泵站的流量和扬程,并核算最大转输时及消防时二泵站需要提供的流量及扬程是否满足，从至少两个比较方案中选出一个方案，根据所选水泵的轴功率及转数选用电动机，各电动机的电压最好一致。）

（3）设计机组的基础。（可从水泵及电动机产品样本中，查出机组的安装尺寸或机组底板的尺寸和总重量，据此进行基础的平面尺寸和深度的设计。）

（4）确定泵站的形式。（根据清水池的埋深、地质情况、供水要求的可靠程度，水泵的充水方法和水泵允许吸水高度等因素选择。） （5）确定水泵吸、压水管的直径并计算其流速。

（6）水泵机组和吸压水管路的布臵。（包括布臵图示和平面尺寸以及管路上的附件与配件的长度；计算出机器间需要的最小宽度和长度。）

（7）计算泵站范围内吸、压水管路的水头损失。（包括从吸水管头部开始至站外水表井的所有沿程和局部损失，计算一台最大泵路线，水表的损失可估算为0.2米。） （8）校核选泵方案——泵站工作的精确计算。（只计算最高日最大时用水量情况，应编制出二级供水时管路系统特性曲线的方程式（H=HST+∑h=HST+SQ），并在座标纸上将水泵的Q~H曲线和管路系统特性曲线同时绘上，求出极限工况点，以校核初选的水泵是否合适，如不合适，则可切削叶轮或另行选泵。）

（9）计算水泵最大安装高度，确定水泵泵轴标高和机器间地面标高。 （10）决定起重设备的型号，确定泵房的建筑高度。 （11）选择真空泵、排水泵等附属设备。

（12）进行泵站的平面布臵，定出泵站的平面尺寸。（泵站总平面布臵包括机器间、值班室、修理间、配电室及变压器间等单元。布臵时还应考虑配电、起重等设备，真空

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泵、排水泵、水表井的位臵，以及楼梯、通道等；泵房平、立面及门窗布臵尺寸，应符合建筑模数。）

（13）整理说明书，汇总泵站的设备及管件表。

（14）绘制泵站平剖面图，并列出主要设备表及材料表（1#图纸一张）。

３． 设计依据

（1）《泵与泵站》（第五版）（2007年） 中国建筑工业出版社 姜乃昌主编 （2）《给水排水设计手册（1、3、9、11、12）》（第二版）（2004年） 中国建筑工业出版社

（3）《给水排水设计手册•材料设备》续册第1、2册（2004年） 中国建筑工业出版社

（4）《给水排水工程快速设计手册（1、5）》（第一版）（1995、1996年） 中国建筑工业出版社

（5）《钢制管件02S403》、《防水套管02S404》、《室外给水管道附属构筑物05S502》、水上式底阀88S326或《全国通用给水排水标准图集》（S1、S3，2002年）中国建筑标准设计研究所

（6）《室外给水设计规范GB50013-2006》、《泵站设计规范GB/T50265-97》 （7）《给水排水制图标准GB/T50106-2001》 （8）水泵样本

４．设计流量及扬程的确定

4. 1 流量确定

按最高时用水量和平均时用水量附近的水量值(根据选泵情况而定)进行二级供水，这样分别定出一级设计供水量Q1及二级设计供水量Q2。

（1）最高日用水量 Qd =25600（m3/ d） （2）二泵站一级供水量Q1=320L/s； （3）二泵站二级供水量Q2=178L/s （4）消防供水量Q3=380L/s； 4.2扬程估算

H=(H'ST十Hsev)十∑h（管道）十∑h（泵站）十H（安全） H'ST——二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差 Hsev——管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头 ∑h管道——输配水管网中的水头损失

∑h泵站——泵站内的局部和沿程损失之和(假设为2米估算)

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H安全——安全水头，取2米

由于初步选泵时，泵站尚未设计好，吸水、压水管路也未进行布臵，水流通过管路中的水头损失是未知的，所以这时水泵的全扬程不能确切知道，只能先假定泵站的管道中的水头损失为某一个数值，一般在初步选泵时，现假定此数为2m左右。

H=(H'ST十Hsev)十∑h（管道）十∑h（泵站）十H（安全） H=(24.5+28)+18+2+2=74.5m

5.选泵方案确定

5.1 选水泵及电动机

包括选择水泵的型号，工作泵和备用泵的台数。 5.1．1选泵参考特性曲线(ab线)的求算

（1）a点：Qa=Q2 =320L／s Ha=H=74.5m

（2）b点：Qb=178L／s Hb=(H'ST十Hsev)十∑h十H(安全)

其中∑h——当Q=178L／s时，管道及泵站内的全部水头损失很小，一般取为2m Hb=71.5m

5.1.2 进行方案比较(列表比较)选定方案

经与型谱图对照，选用14Sh-91或12Sh-6型号的水泵，其性能曲线和预估管道曲线如下图

12Sh-6

6

14Sh-9

选泵方案比较表

方案编号及选用水泵 第一方案选用两台14Sh-9 一台备用14Sh-9 第二方案选用两台12SH-6 一台备用12SH-6 用水量变化范围(L／s) 178-320 <178 178-320 <178 运行水泵型号及台数 两台 14Sh-9 一台 14Sh-9 两台12Sh-6 一台12Sh-6 水泵扬程(m) 65-80 >80 82-98 >92 所需所程(m) 71.5-74.5 <71.5 71.5-74.5 <71.5 水泵效率(%) 77-80 <65 74-77.5 <72

由上表跟图通过以下几个方面进行比较：

（1） 从运行费用方面： 方案二在两级供水时扬程利用率相差较大，一方案扬程利用

率较高,而二方案扬程利用率相对较低，而且I一方案的水泵效率较高。从能量节约及扬程利用方面一方案占优。

（2） 从基建造价方面：两个方案均为二用一备，对泵房的面积要求相同。 （3） 从管理维护方面看：两中方案中使用的是同种型号的水泵，进出口仅有一种，

管道附件变化少，便于施工维护，同时也便于泵的换轮工作互为工作、备用泵。 （4） 从综合方面考虑，最后选用第一方案。 5.1.3查出所选水泵及电动机的各项参数 详细见下表

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水泵性能参数

水泵 型号 Q m/ H h (m) 3转速r/min 轴功率(KW) 275 322 323 允许吸叶轮效率（%） 上真空直径高度Hs D 77 80 79 3.5 500 进口法兰DN 出口法兰DN 泵重 (吨) 972 80 14Sh-9 1260 75 1440 65 1470 350 250 1.2

电动机性能参数

电机型号 JR148-4 功率(KW) 440 转速r/min 1475 电压(V) 6k 重量(吨) 3.3

5.2 校核消防流量Q2

Q2=380L/s时水泵的扬程为76.5m满足此H的要求。

6.泵站形式确定

因为所选用水泵的允许吸上真空高度为3.5m,清水池埋深约4.5m,吸水井埋深约5.5m,且水池附近2m以下为页岩，为免建造困难，且考虑到有利于水泵吸水，因而泵房选用半地下室式。

7.泵站机组及管道布臵

7.1 机组基础尺寸的确定

7.1.1 要求绘制机组基础的尺寸草图

查出水泵的外形尺寸及安装尺寸、进出口法兰及吐出锥管尺寸，见下图及下表。

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水泵机组尺寸图

电动机 型号 型号 14Sh-9 JR148-4 功率kw 440 电压V 6k 3100 1256 685 510 440 320 1034 1000 870 1300 650 L L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 B B1

B2 900 B3 720 B4 540 H 963 H1 560 H2 50 H3 260 H4 H5 H8 d 34 d5 42 X 1340 C 4 360 1270 560

吸入、吐出口法兰及吐出锥管尺寸表

b1 D11 D12 D13 n1 d1 b2 D21 D22 D23 n2 d2 b3 D31 D32 D33 n3 d3 L12 28 445 400 300 12 23 26 340 295 200 8 23 28 445 400 300 12 23 500

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7.1.2 计算机组基础尺寸

基础长度L=地脚螺栓孔间距＋0.4＝L3+L6+L8+0.4=510+1034+870+400=2814mm 基础宽度B=B3+0.4=720+400=1120mm 基础高度H=3*W/LBr , W=1200+3300=4500kg H=3×4500/(2.814×1.120×2400)=1.785m=1790mm W－为机组总重量 r－混泥土容重 2400kg/m3

7.1.3 基础的校核

（1）基础重量＞(2.5－4)W

基础重量＝2.814×1.12×1.79×2.4＝13.54t 基础重量＝13.54t=3.0088W>(2.5－4)W （2）基础高度H≮50－70cm

基础高度＝1790mm

（3）基础顶面高出室内地坪≥10－20cm 7.2水泵机组设计

所选泵为单级双吸卧式离心泵Sh型，因此本次设计采用横向排列，如下图。其适用于侧向进、出水的水泵，。横向排列虽然稍增长泵房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水力条件好，节省电耗。

机组横向排列示意图

其中 A1=1120+100=1220mm

B1=3500mm D1=1500mm

C1=2000+500=2500mm E1=C1==2500mm

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7.3吸水管、压水管管径确定及管路布臵 7.3.1 吸水管、压水管管径确定 7.3.1．1确定条件

对吸压水管直径的确定用试算法，循环渐近，使其符合设计要求

（1）吸水管 DN<250mm V=1．0—1．2m／s ； DN≥250mm V=1．2—1．6m／s 在吸水管路不长且地形高度不很大的情况下，可采用比上述数值大些的流速，如 1.6—2．0m／s。例如水泵为自灌式工作时，则吸水管的流速可适当放大。

（2）压水管 DN<250mm V=1．5—2．0m／s DN≥250mm V=2．0—2．5m／s 7.3.1.2 计算方法

4QDV2DQ=VQ

4V2D4吸水管: Q=178L/s DN>250mm（由配套法兰估测） 设V＝2.2m/s 计得的d’=321.04mm 取d=350mm

压水管：Q=178L/s DN<250mm（由配套法兰估测） 设V＝1.6m/s 计得d’=376.46mm 取d=400mm 7.3.1.3 计算列表

吸、压水管计算表

最大流计算管水力估计流速选用管径实际流速V 泵型 管 道 量Q 径d’坡度V （m／s） d（mm） （m／s） i(‰) (L／s)） （mm） A泵 吸水管 压水管 178 178 2.2 1.6 321.04 376.46 350 400 1.85 1.42 14.3 7.07

吸水管径d=350mm。

7.3.2吸水管末端喇叭口的确定

吸水管进口在最低水位下的淹没深度h=1m

吸水管喇叭口扩大部分直径D=1.4d=1.4*350=490mm

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隔板长度2D=2*490=980mm

吸水管进口高于井底为0.9D=0.9*490=441mm，取440mm 喇叭口边缘到井壁的距离D=490mm 吸水管喇叭口之间的距离2D=980mm

吸水管路示意图

7.3.3吸水池大小的确定

吸水池长>2*D+5*D+4*2D=15D=7350mm 吸水池宽>2*D+D=3D=1470mm 吸水池液面高>440+1000=1440mm 7.3.4管路布臵

管路的布臵应考虑到：当压水管路上任一闸阀1需要检修时，允许有一台泵及一条输水管停用，两台泵的流量由一条输水管送出。当修理闸阀2时，将停用两台泵及一条输水管。同时又要使管路水损小，更为节能，因此选择如下的管路布臵形式。

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管路布臵形式

7.3.5吸水管长度的确定

由波义耳定律得：假设忽略水头损失，则因泵的安装高度Hss=2.91m，得p=0.566,又因底阀前后吸水管径相同，故V1和V2可以用吸水管横向长度L1和纵向长度L2=3910mm来代替。因此0.566（L1+3.91）=3,91，可得L1=2998。经查表，查的修正系数为2.1，因此L1=2.1*2998=6296,取6300

8. 水泵、电动机的校核

8.1吸水管、压水管路的水头损失计算

v28.1.1 计算局部水头损失∑2g，见下表。

局部水头损失计算表 个数 序号 1 2 3 4 5 6 7

管件 90°弯头 DN350 闸阀 Z45T-10 DN350 渐扩管 DN250x400 止回阀 HH44Z-10 DN400 电动闸阀 SZ945T -10 DN400 渐扩管 DN400x450 电动闸阀 DN450 3 3 3 3 3 3 2 局部阻力 系数 0.59 0.07 0.24 2.5 0.07 0.04 0.07 13

最大流量(L/s) 178 178 178 178 178 178 178 流速v(m/s) v22g 局部水头损失（m） 0.10 0.01 0.02 0.26 0.01 0.00 0.00 1.85 0.17 1.85 0.17 1.42 0.10 1.42 0.10 1.42 0.10 1.12 0.06 1.12 0.06

8 9 10 11 12 异径三通 DN450x500 电动闸阀 Z945T-10 DN500 电磁流量计 CD500-A DN500 喇叭口 DN350x490 等径三通 DN450 2 2 2 3 1 6 0.06 0.04 0.20 1.5 178 178 178 178 178 0.91 0.04 0.91 0.04 0.91 0.04 1.85 0.17 1.12 0.06 0.24 0.0024 0.0016 0.03 0.09 所以总局部损失为1.88mH2O 4.9.1.3 沿程损失

沿程损失与管长、安装高度有关。假定安装高度Hss，再验算Hs’是否允许。应使Hs’满足下式。

v2∑2g=0.14mH2O

i(Hss+LS)=0.0143x6.985=0.1mH2O 吸水管总沿程水损h1=3x0.1=0.3mH2O

压水管总沿程水损h2=（3.5+0.4+1+0.4+0.49）x0.00707x2=0.08mH2O

v12g=0.17

Hss=3.08-0.17-0.24=2.67 mH2O 8.2 校核选泵方案 8.2.1 求工况点

8.2.1．1 描出所选水泵的特性曲线，并绘出其并联曲线，如下图

287.58786.58685.58584.58483.50100200300400500

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Q-H1Q-H2多项式 (Q-H1)多项式 (Q-H2)

8.2.1.2 绘管路特性曲线

（1）泵房吸压水管路水头损失h=h（局部）+h（沿程）＝1.88+0.38＝2.26m （2）求管路特性曲线H=HstSQ2

S=

hh(输) 2Q2S＝(2.26+18)/0.32^2=197.85 H=Hst+SQ2 =52.5+197.85^2

（5）描点法绘管路特性曲线图，工况点，详见下图：

经校核所选泵符合条件

9. 水泵安装高度和泵房高度的计算

Hs’=Hs-(10．33-ha)-(hva-0．24) 温度是30℃，hva＝0.43mH2O 海拔是200m， ha＝10.1 mH2O

Hs’=Hs-(10．33-ha)-(hva-0．24)＝3.5-（10.33-10.1）-（0.43-0.24）＝3.08mH2O

10. 选择附属设备

10.1 引水设备真空泵 10.1.1 选真空泵的计算 QV=

K(WPWS)Ha

T(HaHSS)式中 QV——真空泵的排气量，m3／h；

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WP——泵站中最大一台水泵泵壳内空气容积，m3，相当于水泵吸入口面积乘以吸入

口到出水闸阀间的距离

WS——从吸水井最低水位算起的吸水管中空气容积，m3，根据吸水管直径和长度

计算；

Ha——大气压的水柱高度，取10．33m； HSS——离心泵的安装高度，m；

T——水泵引水时间，h，一般应小于5min，消防水泵不得超过3min； K——漏气系数，一般取1．05—1．10。

根据设计尺寸有: K=1.05

Wp=3.14/4×0.3^2×(1300+500)/1000=0.127 Ws=3.14/4×0.35^2×6300/1000=0.606

Ha=10.33 T=3Min=0.05h Hss=2.91m K=1.10 将以上数据代入公式得: Qv=22.45M3/h

根据上面数据选用两台SK-7型环式真空泵作为引水泵，一用一备。 10．2 排水系统

泵房内由于水泵填料盒滴水、闸阀和管道接口的漏水、拆修设备时泄放的存水以及地沟渗水等，常需设臵排水设备，以保持泵房环境整洁和安全运行，因而本次设计设臵排水沟及集水坑，选用IS50-30-125排水泵两台，一用一备。

地下式或半地下式泵房，一般设臵手摇泵、电动排水泵或水射器等排除积水。一般按排水量20～40m3／h考虑选用IS-65-40-200排水泵及相配电机。 10.3 考虑通风与采暖

本次设计泵房为半地下式，所以通风和采暖采用自然式，每隔一定距离设计通风窗。

11.泵站平面布臵

见泵房平面图

12. 主要设备及材料表 13. 设计感想

13.1设计过程的突出问题

这次设计总体而言是一个惩罚，由于平时没有学好，没有完整的理解，所以在设计的过程中困难重重，具体表现如下：

1.不知道很多专业术语的意思，比如最大转输的概念、自由水头和服务水头的区别、

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等。

2.由于专业素养不够，导致不理解清水池的标高标识，不懂各种水位如何利用。。 3.对工程要求没有太多概念，各种尺寸把握不到位，如水泵吸入口面积、吸入 口到出水闸阀间的距离

4.某些资料欠缺，一些数据由个人估测得到，或者直接借鉴老师原图。 5.有些计算不到位，如吸水管压强的计算。

13.2设计收获

1.这是第一次专业设计，遇到的困难都一一解决，比较有成就感。 2.找到了专业归属感。

3.这才是真正的学习，这种学习和单纯的为考试学习不同，需要自己查资料，解决问题、更好地发挥主观能动性，调动积极性。

4.为专业知识的学习敲响了警钟。 5.感谢老师良苦用心。

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