给水工程毕业设计指导(2014)泵站

毕业设计指导书（管网部分）设计步骤一、设计准备1、了解及明确设计任务书有关管网与泵站部分的各项内容与任务要求。

2、分析设计任务书中提供的设计资料。

3、生产设计在熟悉资料基础上，需深入现场实地踏勘，核实并补充有关资料和数据。

4、在教师指导下，拟定给水系统的设计方案，根据总体安排，制定较详细的设计计划。

二、设计计算1.给水管网设计计算1.1用水量计算（1）确定用水量标准居民最高日生活用水量按城市分区用水量标准计算，见表1。

工厂最高日生产用水量，由所给资料，按用地性质不同分别取不同标准进行计算，见表1。

浇洒道路、绿地用水量由园区的中水系统供应，不在自来水系统内考虑。

此外，未预见水量按总用水量的20%考虑。

表1 设计采用的各类用水标准（高日）（2）最高日用水量最高日用水量包括综合用水（居民生活+公建用水）、工业生产用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。

该园区在天津，总人口XX 万人，查《室外给水设计规范》可知该城市位于X 分区，为特大城市。

居民生活用水定额采用上限L/cap.d1）最高日居民生活用水量Q 1 ：d m f N b Q /3111=⨯⨯=Q 1―—城市最高日居民生活用水，m 3／d ；b 1――城市最高日生活用水量定额，由表1取值，L/cap.d ； N 1――城市设计年限内计划用水人口数； f ――城市自来水普及率，采用f=100% 由表1，最高日居民生活用水为：d m b Q /170000311=⨯⨯=2）公共建筑用水Q 2 ：d m N b Q /3222=⨯=3）工业用水量为：d m N b N b Q /344333=⨯+⨯=4) 未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的20%计算：d m Q Q Q Q /)(20.033214=++⨯=最高日设计流量Q d ：d m Q Q Q Q Q Q Q Q d /)(20.1)(33214321=++⨯=+++=（3）最高日最高时用水量。

取区内综合生活用水（生活与公建）时变化系数K h =1.23。

设其24小时用水量变化如下表2表2 高日综合生活用水量变化表 %表3 高日逐时用水量计算表从表3城市用水量逐时变化情况表中可以看出，XX —XX 点为用水最高时，最高时用水量为：s L h m Q h //3===（4）计算消防时用水量。

根据《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为XX L/s ，同时火灾次数为n次。

城市消防用水量为：XX==⨯Q/nsL消（5）管网事故时用水量。

略1.2绘制城市最高日用水量变化曲线由城市逐时用水量表3，绘制用水量变化曲线如下图1。

最图1最高日小时用水变化曲线然后，按管网中无水塔确定二泵站的供水曲线。

1.3清水池容积容积计算。

此时清二级泵站供水情况与管网用水情况一致，则水池调节容积计算如下表4：表4 清水池调节容积计算因此清水池调节容积W 1按最高日用水量的XX%计算。

清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水等,则清水池有效容积W 为：34321m W W W W W =+++=W 1－调节容积；m 3；W 2－消防储水量m 3，按2小时火灾延续时间计算；W 3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的10%计算； W 4－安全贮量，按经验取值。

一般清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。

1.4管网定线根据任务书给定的园区背景图、水厂的位置以及用水的分布情况，进行管网定线和输水管定线。

定线的方法、原则详见有关教材和规范，并要进行定线方案比选。

定线后示例的园区管网图见下图2或附图1（CAD格式的管网计算图）。

在图上要进行节点的编号和管段的编号工作，具体方法见有关教材。

图2 某工业园区管网定线图1.5管段设计流量计算（1）集中用水量集中用水量主要为工厂的生产用水量。

从表3城市高日逐时用水量计算表中可知： 最高时集中流量为：s L q /∑=（2）比流量计算？？计=-=∑∑l qQ q h sQ h ——为最高日最高时用水量 L/s ∑q ——为各大用户集中流量L/s ∑L 计——管网总的计算长度 m 。

（3）沿线流量计算计ij s ij l q q ⨯=计ij l —管段计算长度；mq s —比流量表5 管段沿线流量计算表（4） 节点流量先由比流量计算出沿线流量，再用沿线流量算出节点流量。

ijj j q q q ∑⨯+=α集折算系数取α＝0.5表6 节点流量表（5）进行流量分配，初拟管径首先将各节点流量按编号逐一标在管网图上，然后拟定各管段的流向，并根据节点进出流量的平衡条件进行流量分配，最后按经济流速初拟管径。

（这部分工作主要在附图1上进行）参考流量分配步骤：①按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。

②为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。

③与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。

管径的确定:①管径与设计流量的关系v D q ⋅=24π②管径确定vq D π4=公式中 D —管段管径，m ； q —管段计算流量，m 3/s ； v —设计流速，m/s ；设计中可按平均经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径。

表7 平均经济流速与管径的关系1.6管网平差（1）进行管网定线方案的高日高时平差计算按以上各步结果及管网计算图（附图1），整理管网原始数据如下表表8低压管网原始数据表注：nj—管网的节点数；Np—管网的管段数。

如果要用到粗糙度，还需准备各管段的粗糙度n(i),放在上表管长和节点流量数组之间。

然后即可以使用软件进行管网水力平差计算。

平差结束后，由程序给出管网最高用水时平差结果。

据此可以将管段计算结果（管段流量、水头损失、流速）和节点计算结果（节点水压、自由水头）一一标到附图1上。

（2）进行管网定线方案的校核工况计算1）消防校核平差最高用水时加消防流量初步分配，即在最高时用水的节点流量分布图上，在控制点处以及在大用户节点上分别加上（一处火灾的）消防流量，然后重新进行管段流量的初步分配，其他计算同高日高时平差计算的步骤。

2）事故校核平差首先选定事故时的最不利破坏的管段，其次将高日高时的节点流量分布乘70％作为事故时的设计流量，然后重新进行管段流量的初步分配，其他计算同高日高时平差计算的步骤。

校核工况平差结束后，由程序给出管网对应工况的平差结果。

据此可以将管段计算结果（管段流量、水头损失、流速）和节点计算结果（节点水压、自由水头）一一标到附图1的拷贝，形成不同校核工况的平差结果图。

2.送水泵站设计计算2.1泵站设计控制值出水量及扬程的确定（1）设计工况点的确定Q max采用城市最高日最高时用水量，同管网平差结果（l/s）H p=（Z0-Z P+H0+h管网+h输水+h站内）×1.05（m）式中Z0—管网最不利点的标高；Z p—泵站吸水池最低水面标高；H0—管网最不利点的自由水头；—最高日最高时管网水头损失；h管网h输水—最高日最高时输水管水头损失；有时输水管很短，这部分常内；包括在h管网h站内—泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为2～2.5 m；1.05—安全系数；H P—泵站按Q max供水时的扬程。

（2）校核工况点的确定高日高时加消防时校核Q'= Q max+ Q消（l/s）H p'=（Z0-Z P+10+ h'管网+ h'输水+ h站内）×1.05（m）——城市消防用水量；式中Q消Q'——消防时泵站总供水量；h'管网——消防时管网的水头损失；h'输水——消防时输水管水头损失；10——低压制消防时应保证的最不利点自由水头（m）；H p'——消防时泵站的扬程。

如果：H P≥H p'则满足要求，否则要调整管网。

高日高时加事故时校核Q''=0.7 Q max（l/s）H p''=（Z0-Z P+ H0+ h''管网+ h''输水+ h站内）×1.05（m）式中Q''——事故时泵站总供水量；h''管网——事故时管网的水头损失；h''输水——事故时输水管水头损失；H p''——事故时泵站的扬程。

如果：H P≥H p''则满足要求，否则也要调整管网。

注：①泵站吸水井最高、最低水位标高可由水厂清水池最高、最低水位加二个构筑物之间的管道水头损失推算得来；②泵站至管网间的输水管水头损失由同学自行设计与计算；③管网最高日最高时和校核工况的水头损失分别见管网平差的结果。

2.2水泵的选择水泵的选择包括确定水泵的型号和台数。

必须注意所选定的泵站中工作泵（并联）的最大供水量和扬程应满足Q max和H P，同时要使水泵的效率较高。

建议工作泵的台数采用4～6台，备用泵一般采用1～2台（本次设计可采用1台），其型号与泵站内最大的工作泵相同。

若现有水泵不合适时，可以采用调节水泵性能的方法，如切削叶轮等。

（1）画设计参考线为选择时作为参考，可以按下法进行。

在水泵综合性能图上（如下页图3，也可以用其他类型的离心泵）通过以下两点连直线，得选泵时可参考的管路特性曲线——设计参考线。

b点：Q=30（l/s），H=Z0-Z P+H0+5a点：Q=Q max，H=（Z0-Z P+H0+h管网+h输水+h站内）×1.05 式中：5m是管网流量为最低时的总水头损失。

在水泵综合性能图上与设计参考线相交的且并联后能满足设计工况点的泵型，都可作为拟选泵，在组成方案时加以考虑（可考虑2-3种方案）。

（2）选泵方案比较参考教材第75页表4-1的方法用表9列出各方案每台泵或泵的组合在那种用水量变化范围内使用,其能源浪费情况及效率的高低。

必须强调：在选泵时，一定要根据高日24小时用水量变化曲线，注意出现用水机率高的范围。

使选定方案在该用水范围内有较高的运行效率，同时要考虑远近期结合，水泵的吸水性能以及泵型台数的多少等因素，最后确定出最佳方案。

选泵方案比较内容可列成下表进行说明，其中水泵运行效率为水泵效率与水泵扬程利用率的乘积。

表9 选泵方案比较选泵后，还必须按照发生火灾的供水情况，校核泵站是否能满足消防要求，校核时，应把泵站中备用泵与最大供水时所用的工作泵并联起来，画出并联曲线，如消防时所需工况点（Q'，H P'）位于并联曲线之下则校核合格，说明泵站的备用泵开动后总流量和扬程都超过消防时的要求，如开动备用泵后仍满足不了消防时的总流量要求，可再设一台备用泵以增加流量。