水泵与水泵站2(2)64235

水泵与水泵站课程设计计算说明书学院：能源与环境学院专业：给水排水工程班级：102班学号：201001154211学生姓名：焦利刚指导老师：刘海芳设计时间：2013.1.10～2013.1.17目录前言 (3)一设计依据 (3)1.1原始资料 (3)1.2设计主要内容 (4)二、泵站的设计 (4)2.1泵的选择 (4)2.2 机组基础尺寸的确定 (5)2.3吸水管路与压水管路设计计算 (5)2.4 机组与管道布置 (6)2.5吸水管路与压水管路中的水头损失 (6)................................................................................................错误！未定义书签。

2.6泵安装高度的确定和泵房高度筒体计算 (8)2.7 附属设备的选择 (9)2.8 泵房建筑高度的确定 (9)2.9泵房平面尺寸的确定 (10)三、自我总结 (10)四、参考文献 (10)前言学科之间的相互渗透与借鉴，促使工程科学在应用上得到蓬勃发展，与时俱进。

平时专业课的学习使我们对泵与泵站的运行有了初步的认识，课程设计的进行是对我们的知识的检验，也是对自己的自学能力和查阅资料的一个练习。

教材中的基本概念、基本内容是学科的精髓所在。

教材中属于工程应用性的内容，应是与实际紧密联系，能够在生活中得到广泛应用的技术和设备。

泵站的设计与运行是综合性的知识与实际的结合，是理论与实际的结合。

在课程设计过程中，把查询的资料应用到设计内容中，同时我们还在画图过程中熟悉了CAD的应用。

把设计的泵站用CAD画出来，把构想的泵站用图形展现出来。

这样使我们又得到了计算机方面知识的拓展。

总之，泵站课程设计是一个综合性的学习过程，在短短一周多的时间内我们对泵站的运行有了初步的认识，也对自己的能力进行了一定的提升，在今后的学习生活中，我们会大受裨益的。

一设计依据1.1原始资料某新建水源工程近期设计水量160000m3/d，要求远期发展到280000m3/d，采用固定式取水泵房（一级泵站），用两条直径为1200mm的钢制自流管从江中取水。

水泵与水泵站Pump and Pumping Station课程编号：0730062B学时：40，其中实验学时8学分：2.5开课学期：5课程性质：专业基础必修课选课对象：给排水科学与工程专业先修课程：《工程力学》、《水力学》、《土力学与地基基础》、《电工学》、《给排水工程结构》后续课程：《给水排水管网系统》、《建筑给排水工程》内容概要：《水泵与水泵站》课程分两个部分：泵的部分重点讲述给排水工程中常用叶片式水泵的基本构造、工作原理、性能参数、泵的运行工况及工况计算、工况调节的方法及调节计算、泵的串联及并联运行工况及计算、泵的吸水性能及水泵安装高程的确定、水泵机组的使用与维护等。

泵站部分重点讲述给水泵站及排水泵站的特点、泵的选择、泵站辅助设施、泵站的土建要求、泵站的工艺设计、给水泵站的节能措施及SCADA系统等。

通过学习本课程，使学生掌握较牢固的专业知识，配合本课程的课程设计，初步具备应用所学理论进行工程设计和解决实际问题的能力。

建议选用教材：《泵与泵站》（第五版），姜乃昌主编，中国建筑工业出版社，2007年。

主要参考资料：《水泵及水泵站》，姜乃昌主编，中国建筑工业出版社，1998年；《水泵及水泵站》，栾鸿儒主编，中国水利水电出版社，2007年；《水泵与水泵站》，谷峡主编，中国建筑工业出版社，2005年。

一、课程目的与任务1.本课程为给排水科学与工程专业专业基础必修课程。

2.本课程与培养目标的关系是：通过本课程的学习，使学生系统完整地学习和掌握水泵的基本概念与基本理论、泵站工程设计和运行管理的基础理论和方法，本课程可以实现培养要求中对水泵基本理论、水泵运行工况及调节、给排水泵站设计和计算及运行管理方面知识和能力的要求。

3.课程主要讲述的内容为：给排水常用水泵的构造与工作原理、基本理论、水泵运行工况的确定与调节、水泵安装计算、水泵机组的使用与维护、给水排水泵站的机组选择、管道布置、辅助设施、安全环保设施以及变配电设施和自动测控系统以及给排水泵站的土建要求、泵站节能、给排水泵站的工艺设计理论及实践等。

水泵与水泵站基本理论水泵的分类和定义水泵：是一种水力机械，是把外界的能量传给被抽送的液体，使液体能量增加，以达到提升和输送液体的目的。

分类：叶片泵、容积泵、其他类型的泵离心泵、混流泵、轴流泵——三种为叶片泵水泵的主要构件：1、泵轴：是带动叶轮旋转的主要零件，必须有足够的强度，用以传递扭据。

2、叶轮：离心泵叶轮分为封闭式、半封闭式、开敞式；轴流泵叶轮根据叶片在叶轮上能否调节安装角度可分为固定式、半调节式、全调节式；混流泵叶轮介于离心泵、轴流泵之间。

3、口环：又叫减漏环、密封环，作用是防止泄漏。

4、轴封装置：填料密封函：是由填料函、填料盒、调料压盖、填料等组成。

填料、填料压盖、水封环组成填料函。

水封环（填料环）作用：水封、冷却、润滑。

机械密封：分静环、动环。

5、轴承：离心泵：轴承的作用是支承转动部分的重量，以及承受泵在运行中的轴向力和径向力。

轴流泵：导轴承的作用是引导机组的转动部件准确地绕轴线转动，承受转动部件的径向力。

6、压水室：用来安装叶轮。

种类：导叶式、轴流式两种。

泵壳：有蜗壳式、导叶式两种。

导叶体作用：扩散水流、回收部分动能、改变出水流方向。

水泵的结构离心泵（见书P3）特点：扬程高、流量小2、混流泵（见书P15）3、轴流泵（见书P15）特点：大流量、低扬程4、贯流泵：是卧式轴流泵的一种，由电动机、减速装置和水泵组成一整体，装设在水下堤坝内部的机坑内，近似直圆筒形，水力损失小，提水效率高。

分为：轴伸贯流式、竖井式、灯泡式、全贯流式一、离心泵定义：离心泵是利用叶轮旋转时产生的离心力的作用来输送和提升液体的。

特点：扬程高、流量小原理：当电动机通过泵轴带动叶轮高速旋转时，叶轮中的水由于受到惯性离心力的作用，由叶轮中心甩向叶轮外缘，并汇集到泵体内，获得势能和动能的水便被导向出水口，沿出水管送至出水池。

结构、型式特征分为：1、单级单吸离心泵（B/BA）2、单级双吸离心泵（S/SH）3、多级泵（一）单级单吸离心泵：特点：仅有一个叶轮，叶轮仅一侧有吸入口。

水泵与水泵站课程设计第一节概述取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。

取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。

其从水源中吸进所需处理的水量,经泵站输送到水处理工艺流程进行净化处理。

本次课程设计仅以取水泵房为例进行设计，设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。

取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。

设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。

在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。

在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。

此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应该考虑到远期扩建的可能性，所以用远期的容量及扬程计算。

对于机组的配置，我们可以暂时只布置三台800S76BJ型水泵（一台备用，两台工作），远期需要扩建时，再增加一台同型号的水泵。

第二节设计流量的确定和设计扬程估算1.设计流量Q考虑输水干管漏损和净化场本身用水，取自用水系数α=1.05~1.1，本设计取α=1.05。

则近期设计流量为Q=1.05×155000/24=6781.25m3/h=1.884m3/s远期设计流量为Q=1.05×185000/24=8093.75m3/h=2.248m3/s2.设计扬程H（1）水泵所需净扬程Hst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），依据设计资料，从取水头部到吸水井的水头损失为1.10m，则吸水间中最高水面标高为40.00—1.10=38.90m，最低水面标高为29.00-1.10=27.90m，常年平均水位标高为34.50-1.10=33.40净化场混合井水面标高为56.00m，故水泵所需净扬程Hst为：洪水位时，HST =γh(56.00—38.90)=17.10m=171kPa枯水位时，HST =γh(56.00—27.90)=28.10m=281kPa常年平均水位时，HST =γh(56.00—33.40)=22.6m=226kPa（2）输水干管中的水头损失∑hp设计采用两条DN700×10铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量，即Q=0.75×6781.25m3/h= 5085.94m3/h =1.413m3/s，查《常用资料》（第二版）P384铸铁管水力计算表得管内流速v=1.840m/s，i=0.005790。

【P 107习题】【1】．（1） 已知，出水水箱内绝对压强P 1=3.0atm ，进水水箱绝对压强P 2=0.8atm以泵轴为0-0线，大气压P a =1atm出水水箱测压管水头：()()m P P H a 2010131011=⨯-=⨯-=进水水箱测压管水头：()()m P P H a 21018.01022-=⨯-=⨯-=（“-”表示在泵轴以下）m H H H ST 22)2(2021=--=-=（2）泵的吸水地形高度：m H H ss 22-== （3）泵的压水地形高度：m H H sd 201==【2】．解答：如图（a ），m H a ss 3)(= 据题意：m H H H a ss C ss b ss 3)()()(===以泵轴为基准面（1）b 水泵位置水头：A b H Z =b 水泵吸水池测压管水柱高度：()m h 51015.0-=⨯-= b 水泵吸水池测压管水头：()m H h Z H A b 5-+=+=测 b 水泵()m H H H H A A b ss 35500)(=-=--=-=测 解得：m H A 2=（2）c 水泵位置水头：m Z c 5-=（在泵轴以下）c 水泵吸水池测压管水柱高度：()1010101-=⨯-=c c P P hc 水泵吸水池测压管水头：)(151010105m P P h Z H c c c -=-+-=+=测 c 水泵()m P P H H c c c ss 31015151000)(=-=--=-=测H 解得：atm P c 2.1=【3】．解答： （1）根据给定的流量和管径，查《给水排水设计手册》第一册，得： 吸水管沿程水头损失系数7.51=i ‰压水管沿程水头损失系数6.111=i ‰ 真空表读数：2z221∆-+∑+=g v h Hss H s v （见P24，公式2-30） 真空表安装在泵轴处，02z=∆则：gv h H H s ss v 221+∑+=计算水泵的吸水管流速：s m D Q A Q v s /27.1)44.014.3(16.0)4(2211=⨯===π 泵吸水地形高度：m H ss 33235=-=吸水管水头损失：m l i h s 17.11300057.0111=+⨯=+⋅=∑则：真空表读数O H 25.48.9227.1171.1322m H v =⨯++=∵760mmHg O H 1012==m atm则：mmHg 2337625.4O H 25.42=⨯=m % 真空度=%5.57100%OH 10OH 25.4O H 10100%222=⨯-=⨯-m m m P P P a v a （2）泵的静扬程：()()m H ST 5.521012325.74=⨯-+-= 压水管水头损失：m l i h d 32.312000116.0122=+⨯=+⋅=∑ 管道总水头损失：m h h h d s 49.432.317.1=+=∑+∑=∑总扬程：m h H H ST 99.5649.45.52=+=∑+=（3）轴功率：kw 66.1277.0100099.5616.08.910001000=⨯⨯⨯⨯==ηρgQH N【4】．解答：以吸水池水面为基准面列0-0，1-1，2-2，3-3断面能量方程如下：0-0断面：gP g P g v Z E a ρρ++=++=002020001-1断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ121121112)2(2++∆-=++=2-2断面：gP g v z H g P g v Z E ss ρρ222222222)2(2++∆+=++= 3-3断面：gP g v H g P g v Z E a ST ρρ++=++=222332333吸水管水头损失：g v z H H g v z H g P P E E h ss v ss a s 22222121110-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--=-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---=-=∑ρ得：g v z H h H ss s v 2221+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=压水管水头损失：ST ss d ST ss a d H g v v z H H H g v v z H g P P E E h --+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++=--+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++-=-=∑222223222322232ρ得：ST ss d d H g v v z H h H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑=222322 ∵泵装置总扬程d v H H H +=则：ST ss d ss s d v H g v v z H h g v z H h H H H +--⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-∑++⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-+∑=+=2222232221 ()ST d s H gv g v v z h h ++-+∆-∑+∑=22232221（总水头损失d s h h h ∑+∑=∑）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--+++∑=z g v v g v H h ST22222123忽略流速差，即21v v ≈，022221=-gv v ； 压力表和真空表沿泵轴安装，即0=∆z 则最后：gv h H H ST223+∑+=【5】．解答：泵的基本方程式：)(1)(12222222222ββctg C u u gctg C u g u u C g H r r u T -=-=⋅=叶轮出口牵连速度：）（s /m 25.216028.014.314506022=⨯⨯==D n u π 叶轮出口面积：）（2222m 035.004.028.014.3=⨯⨯=⋅=b D F π径向流速：）（s /m 57.38035.02T 2T T r Q QF Q C ===代入基本方程式，得理论特性曲线：T T T Q ctg Q H 86.14408.40)3057.3825.2125.21(8.912-=︒⋅⨯-=【6】．解答：（1）Q-H 关系曲线不变；相同工况下，需要的功率增加为原来的1.3倍。