泵站课程设计参考
泵站课程设计参考文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-
1 设计原始资料
南部县新建自来水厂净化处理后的干净水送入清水池，经过二级泵站加压配送至城市配水管网。
南部县最高日设计用水量为万m3/d。
用水量：全天小时（0～24小时）用水量见表（百分数表示）。
表最大日用水量变化表
南部县最不利点的地面标高为15m,建筑层数14层，自由水压为20m。该城市最高日最高用水时，给水管网平差得到的二级泵站到最不利点的输水管和配水管网的全部水头损失为
26m。清水池所在地地面标高为12m，清水池最低水位在地面以下。
南部县的冰冻线为米，城市的最高温度为℃，最低温度为-2℃。
泵站所在地土质良好，地下水水位为25m米。
电源承载功率满足用电要求，电价元/。
消防用水量50L/s。
2 设计主要内容
水泵站供水设计流量的计算
南部县用于泵站设计计算的最高日设计用水量为38000m 3
；依据各小时用水量变化综合考虑后决定该二级泵站采用两级供水，即23~6点，每小时供水量为%；6~23点，每小时供水量为%。
图最高日用水量变化曲线
则每级供水的的设计流量: 一级供水：
s L m Q /7.38513893600
1000
%48.305.13800031==???=
（2-1）
二级供水：
s L h m Q /6.48817593600
1000
%51.405.13800032==???=
（2-2）
水泵站供水扬程的计算 该镇管网供水扬程公式： 安全
h h
h h H sev
ST +++
=∑
（2-3）
泵站内吸压水管路水头损失取值；安全水头取为2mH 2O 。 依据最原始设计资料中给出的数据，南部县二级供水输配水管网中的水头损失为26m ，即
2SQ h
=∑管网
=26820.02=?S ，计算得出管网的阻力系数
S=m5 。Q ――流量，单位m 3
/s 。
依据上述公式以及最初水文设计资料对各级供水扬程计算如下：
一级供水：南部县的最高日最高时用水时情况如下：输水
和配水管网中的水头损失是（根据
2SQ h =∑
管网，计算可得m h 2.163857.091.1082=?=∑
）；管网中的控制点（即水压的最不利点）所要有的自由水头为20m ；二级泵站吸水池的最低点水位到控制点的地面高度差是15m 。所以送水泵站一级供水的设计扬程为：
（2-4）
二级供水：南部县的最高日最高用水时状况如下：输水和配水管网中的水头损失为26m ；管网中的控制点（即水压的不利点）所要的自由水头为20m ；二级泵站吸水池的最低水位到控制点的地面高度差为6m 。所以送水泵站二级供水的设计扬程为：
（2-5）
消防供水：南部县的最高日最高用水时情况如下：输水和配水管网中的水头损失为26m ；管网中的控制点（即水压的不利点）所需要的自由水头为10m ；二级泵站吸水池最低水位到控制点的地面高度差为6m 。所以水泵站消防供水的设计扬程：
（2-6） 水泵站供水设计流量和扬程汇总
南部县送水泵站一级，二级供水情况下，该送水泵站供水设计流量与扬程见表。
表 各级供水流量及扬程
m
h h h h H sev ST 2.460.220)16.22(6=++++=+++=∑安全
水泵初选及方案比较
水泵初选
依据选泵的主要原则，给出两个方案，然后根据流量和扬程的要求，南部县送水泵站设计中选用的水泵均为单级双吸式离心水泵。初选水泵方案见表。
表水泵选型方案
方案比较
水泵方案比较见表：
表选泵方案比选
方案比选分析
由表中可以看出，方案一水泵效率全部都是处在高效段，方案二二级供水时水泵机械效率较低。各级供水的扬程利用率，方案一扬程利用率均达到90%以上，方案二在二级供水时虽然扬程利用率高，但是水泵扬程过于接近所需扬程，可能发生扬程不够的情况。水泵流量方面，方案一的流量满足泵站所需流量并且稍大于方案一的流量，方案一供水更加有保障。从泵站运行稳定性方面，方案一需使用3台较小的水泵和2台较大的水泵，方案二需使用5台较小的水泵，本着大小水泵相结合的思想，方案一更具稳定性。从长远的角度来看，方案一的能源利用率显然比较高，节能效果也比方案二好的多。 综合上述因素，根据选泵的原则，决定选用方案一。 选择合适的备用泵
根据综合情况考虑，备用水泵选择使用一台300S58A 型水泵,一台500S59型水泵。 按最不利情况进行消防校核
消防时流量：Q=+50=s （2-7）
消防时管网的总水头损失： （2-8）
（2-9）
H=59m>52m ，扬程满足。
m 321000506.48891.1082
2=??? ??+?==∑SQ h m
h h h h H sev ST 520.210)322(6=++++=+++=∑安全
水泵机组的布置
水泵机组的布置方式
根据《给水排水设计手册》第3册，水泵机组布置方式的比较见表：
表水泵机组各种布置方式的比较
续表
根据本次设计实际综合因素考虑，选用的水泵全部都是单级双吸离心泵。是从侧面进水和出水的水泵，工作泵台数为3台300S58A，2台500S59（包含了备用水泵），从表分析对比我们可以知道，最好采用直线单行排列方式，这种布置方式虽然稍微增加了泵房的长度，但进出水管顺直，而且使得泵房跨度变的较小，极大的节省电耗，水利条件也比较好。
水泵基础设计计算
300S58型号水泵的基础尺寸如图所示：
图水泵基础尺寸
300S58型水泵配套电机技术数据见表：
表 300S58A、500S59型水泵配套电机数据
型号电动机尺寸
E L L2
B A n-φd
300S58
A
4575084-283002347753
500S5911208004-358003730122
7根据上面列出的资料，本次设计选用的300S58A型水泵不带底座，所以其计算基础参数如下：
基础长度：L=螺孔间距L+~ =+= （2-10）
基础宽度：B=螺孔间距A+~ （2-11） =A+；
螺栓埋入深度：＝20~30×螺栓直径＋~ （2-12）
=30×+=；
基础高度：H=水泵机组的螺栓埋入深度＋~ （2-13）
=+=≥，符合要求。
校核水泵基础高度：本设计水泵基础使用混凝土基础，该混凝土密度是3
3/
Kg
10
6.2m
?。
基础的质量为：
kg H B L M 99.7114106.289.01.082.847···3=????==ρ基 （2-
14）
机组的总质量：kg M M M 19531010439=+=+=电机泵机组 （2-15）
=基M ）（机组4~5.23.65∈M 符合要求。
经计算，500S59型泵基础尺寸也符合要求，具体尺寸如表：
水泵 电动机 基础尺寸 型号 质量（kg ） 型号
质量（kg ） L （m ） B(m) H(m
)
300S58 943
Y315M2-4 1010
500S59
2747 Y450-46-6
3800
水泵吸水管和压水管路的设计 机组及管路布置示意如图所示：
图机组及管路布置示意图
管径计算
吸压水管流速和直径的设计要求：
本设计吸水管路与出水管路的设计流速由表确定。
吸压水管流速和直径的设计要求：
本设计吸水管路与出水管路的设计流速由表确定。
表吸压水管路管径流速对照表
水泵吸压水管道的确定
1. 进出水管均采用钢管，每台泵有单独的吸水管路。一级供水时有2台泵工作，每台流量为200L/s。
吸水管路采用400mm的管道，流速为s∈~s)，i=。
压水管路采用350mm的管道，流速为s∈~s)，i=。
2. 当为二级供水时，1台水泵工作，一台泵流量Q=s。
吸水管路采用700mm的管道，流速为s∈~s)，i=。
压水管路采用550mm管道，流速为s∈~s)，i=。
3. 管道尺寸汇总
表管道尺寸汇总
压水管道 350 200
二级供水
吸水管道 700 压水管道
550
泵站内吸压水管路水头损失的计算
找一条最不利线路，计算最大供水量，即二级供水时，泵
站范围内吸、压水管路的准确水头损失[7]
。这水头损失包括了从吸水管喇叭口开始至送水泵站外水表井的所有沿程水头损失和局部水头损失，计算一台功率最大的泵路线，水表井内水表的损失可粗略估算为。
泵站二级供水时的最不利输水线路如下图所示：
图 泵站内最不利线路示意图
1.吸水管路中的水头损失的计算
沿程损失：m i L H 034.00036.036.9111=?== （2-16）
局部损失：∑++=g v H 22
3212）（ξξξ
（2-17）
根据给水排水工程水力计算图表查得：
ξ1—吸水喇叭口局部阻力系数，1ξ= ξ2—DN700闸阀局部阻力系数，ξ2=
ξ3—偏心渐缩管DN700-300局部阻力系数，ξ3=
m g v H 330.081.9246.1)2.006.01.0(22
22=??++==∑ξ
（2-18）
2．压水管路水头损失的计算 沿程损失（至室外水表井）：
m
Li H 262.00094.021.53=?==
局部损失：∑=g v H 22
4ξ
（2-19）
查局部阻力系数表得：
ξ5—偏心渐缩管DN500-550局部阻力系数，ξ5= ξ6—止回阀DN550局部阻力系数，ξ6= ξ7—闸阀DN550局部阻力系数，ξ7= ξ8—三通DN550局部阻力系数，ξ8= ξ9—闸阀DN550局部阻力系数，ξ9= ξ10—三通DN550局部阻力系数，ξ10= ξ11—闸阀DN450局部阻力系数，ξ11= ξ12—三通DN450局部阻力系数，ξ12= ξ13—闸阀DN450局部阻力系数，ξ13= ξ14—闸阀DN450局部阻力系数，ξ14=
（2-21）
由以上计算可以得出，泵站内吸水管路和压水管路的全部水头损失为：
m
H H H H H H 419.22.089.1622.0033.0430.04321=++++=++++=水表
（2-20）
3.管道附件选配
各配件规格型号及主要尺寸如表所示：
表主要配件规格及型号
表
水泵安装高度计算
为方便使用沉井法施工，本次送水泵站设计将泵房的底板
与吸水池的底板设置在同一高程，所以水泵是自灌式工作，其
允许吸上真空高度大于泵的安装高度，故不需要计算水泵安装
高度。
吸水喇叭口布置
本设计吸水池底板高度采用和泵房一样的高度，故喇叭口
横向排列方式与泵房内水泵布置方式一致。竖向高度，喇叭口
下沿距清水池底板，上沿距清水池最低水位线标高。吸水喇叭
口具体布置如图：
图吸水喇叭口布置方式
清水池尺寸计算及吸水喇叭口的安装位置的确定
由于清水池与泵房底板在同一高程，故清水池尺寸由泵房
水泵布置方式确定，长L=，宽B=13m。
泵站的平面布置
1. 泵房大门口要求通畅，既能容纳较大的设备，又有操作余地。要求水泵突出部分与墙壁距离A值等于最大设备宽度加
1m，但是不小于2m[3]，本设计A值取5m。
2. 出水侧泵基础与墙壁净距B应按出水管配件安装要求确定，但是考虑到泵出水侧是管理操作的主要空间，故B值应不小于3m。本设计B值采用。
3. 进水侧泵与墙壁净距D应按吸水管配件安装要求确定，但不应小于1m。本设计D值采用。
4. 水泵机组突出部分与配电室里配电设备的距离，应该保证电机转子在维修时能拆解下来，并保持在规定的安全距离，数值要求为C=电机机轴长度加。本次设计的C值取。
5. 泵基础之间间距E值与C值要求相同。本设计E1值取2m, E
取3m。
2
水泵工况点校核
一级供水使用两台300S58A型泵，由计算得S=m5 ，绘制管路特性曲线Q-∑h。
H=Hst+SQ2=+×Q2 （2-22）与水泵性能曲线Q-H交于点M，M点为两台300S58A型泵并联后运行的工况点[13]，详见图：
图两台300S58A型泵并联运行工况点
由图中可以得出并联工况点为(1400，61)，一级供水的设计流量为h，扬程，工况点与要求流量扬程相符。
同上，二级供水时水泵工况点为（2020,59），二级供水的设计流量为h，扬程56m，工况点与要求流量扬程相符。可以使用微微改变闸阀的开启程度使管道系统的扬程特性曲线发生改变的方法，使水泵的工况点发生改变。该工况点在水泵的高效运行段范围以内，所以水泵初选的方案符合要求，不需要另外重新选泵。
3 泵站辅助设施的计算与选型
起重设备和泵房的高度的确定 起重设备
根据资料，大泵（500S559）的重量为2747kg ，所配电机的重量为3800kg ，重量大于2t ，需使用电动起重设备。 根据《给水排水设计手册》（第11册常用设备）[8]，天津起重机设备总厂提供的LDT 型电动单梁起重机，满足本次设计要求。故本设计采用天津起重机设备总厂提供的LDT4-S 型电动单梁起重机，电动葫芦选用AS310-24 4/1型。主梁截面的形式为H 型主梁。选用AS 型电动葫芦与LDT 型电动单梁起重机配套使用，这样能达到最好的使用效果，并且此电动葫芦拥有三维全双速运转，即左右横行与前后纵行、起升、下降，都可以进行单速和双速运转。 泵房高度
泵房高度指的是从泵房进口处室内平台到屋顶梁底部的高度，除了要考虑通风采光以及检修方便等条件外，当采用固定吊钩或可移动吊架时泵房高度不应该小于3m ，有起重设备时应该有精确计算来确定泵房高度，使起吊最大部件的底部与调运越过的固定物顶部之间净距在以上。
因为本次设计采用的是单梁悬挂式吊车，泵房为半地下式，水泵为卧式，根据《给排水设计手册》第3册[12]的相关内容，单梁悬挂起重机所使用的泵房高度的计算公式为：
H=H 1+H 2 （3-1）
式中： H 1：泵房地上部分高度；
H 2： 泵房地下部分高度；
H泵房高度，单位m；
H
2
：吊起部件底部与泵房进口处室内或平台的安全距离；
H
1=a+c
1
+d+e+h；
式中：a
1
：吊车梁高度，单位m；
c
1：
行车梁底到起重钩中心的高度，单位m；
d：起重绳的垂直长度，水泵为，电机为，x代表部件的宽度，单位m；
e：功率最大的一台水泵或电动机的高度，单位m；
一般要求不小于~。
本设计的单梁悬挂式起重机的泵房各部分尺寸示意图见下图：
图单梁悬挂起重机尺寸示意图
a
1
＝；c1＝；水泵d＝=×=，电机d＝=×=，取d为；e ＝ m；h= m。
所以泵房高度：
H = a
1+c
1
+d+e+h+H
2
=+++++= （3-2）
引水设备
本设计水泵安装高度与吸水池底板在同一高程，系自灌式引水，无需引水设备。
通风方式
根据《给水排水设计手册》第3册，通风方式选择可参考表：
表泵站通风方式
由于电动机散热使泵房的温度升高，如电动机温升超过产品额定温度或泵房室内温度超出卫生标准时，必须有良好的通风[2]。根据本设计的泵房属半地下式泵房，可采用自然通风的方式进行换气。
计量设备
为记录泵站的出流量，需在出水侧设置相应的计量设备。本设计在泵房出水侧两根管道上各设置一个电磁流量计，采用江苏美安特生产的LY-LDE-A分体式电磁流量计，该流量计在满足现场显示的同时，还可以输出4～20mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。
排水设备
排水方式
由于本设计泵房底板位置较深，故只能采取机械提升排水的方式排出泵房内的积水[9]，具体方法是沿着泵房吸水侧靠剪力墙处设置一条排水沟，将水集中到集水坑里，电缆沟也应于排水集水坑相连以排除沟内积水，但连接处需采取隔断措施，以免排水倒流入电缆沟；并还需在主泵进、出水管道的最低点或出水室的底部设置放空管。然后用潜污泵抽排到室外散水沟，最终汇入市政污水管网中。