泵站设计任务书

1 摘要 为了安全可靠地满足某企业生产用水量需求，本设计完成了日供水能力20000m3/d的供水工程的取水泵站工艺设计，包括以下内容： 在确定了该泵站的设计规模后，进行工程总体布置，水泵选型布置，管路设计，辅助设备选型布置，泵房类型选择，泵房平面设计和，剖面设计。

关键词：泵站 水泵 工艺

1 前言 1.1 设计任务 根据河流水资源状况，经取水水源地方案论证，企业水厂从河流取水，本设计要求完成水厂取水泵站工艺设计。

1.2 基本设计资料 1.2.1某企业拟建自用水厂一座，日供水能力20000m3/d。水源采用地表水，水源地位于企业西部。 1.2.2 自然条件 1.2.2.1地形描述，自主河槽到岸边，地形变台阶，详见河流取水段地形图。 1.2.2.2地震烈度6度。 1.2.2.3 水文与水源 地表水水质三级，符合企业用水水源条件。河床最高洪水位为111.8米，为减少水厂泥沙处理费用，降低工程造价，工程规划在河床中布置两眼大口井，每眼井供水10000m3/d，水井静水位107.8米，设计动水位104.8米。 1.2.3 初步规划部分结果 两眼井到泵房的吸水管路长度均为200米，有喇叭口，弯头，闸阀，渐缩管，等管件。局部阻力系数分别为0.1，0.6，0.07，0.2。 净水厂沉淀池设计水位124.8米，泵房到净水厂的管路长3500米，压水管路局部水力损失按沿程损失的10％计。

2 送水泵站工艺设计

2.1 工程总体布置及主要设计参数 本工程河床较宽，采用河床式泵站，为减少水厂泥沙处理费用，降低工程造价，在主河槽附近布置两眼大口井（兼作吸水井），通过引（吸）水管道将主河槽水引至泵房水泵，在泵房东南侧布置进场道路（引桥），在泵房周围和进场道路两侧河床用浆砌石加固，厚0.4米。水泵站设置泵房间、配电间、值班室和检修间。 该取水泵房为半地下式矩形泵房。 泵站级别根据《泵站设计规范》参照设计参数确定为小（1）型，泵房建筑物级别划分为4级。

2.2 泵站主要设计参数 2

（1）防洪标准 设计洪水重现期20年，校核洪水重现期50年。 （2）设计水位 净水厂混合池设计水位124.8米，水源设计最低水位104.8米，校核洪水位111.80米。 （3）泵站设计流量： 由设计资料可知，水厂供水规模为20000m3/d，泵站采用均匀供水方式向水厂供水，泵站的设计流量按最高日平均时用水量计算，泵站设计流量 Q＝1.03×20000/24＝858m3/h＝0.238m3/s 由于输水干管总长3500m，井水含泥沙量较少，水头损失较小，故取k=1.03。

2.3 泵站设计扬程估算

泵站设计扬程为: H＝HST＋∑hev （2.1）

式中，HST—进水池最低水位与水厂混合池设计水位高差（mH2O） HST＝124.8－104.8＝20mH2O。 ∑h—为管路中的总水头损失（mH2O），包括沿程水头损失和局部水头损失。输水干管沿程水头损失按比阻法计算，局部水头损失计算按沿程水头损失10％计。 输水干管通过的设计流量均为0.238m3/s，根据经济设计流速v2＝1.5～2.5m/s，取管径DN400,则输水干管流速v5＝1.89m/s，查手册比阻A＝0.2232，。查修正系数k3=1.0。 压水管路水头损失∑hd＝1.1Ak3LQ2 ＝1.1×0.2232×1×3500×0.238×0.238＝48.7m。 吸水管路与泵房内管路水头损失估算为2.5m。 泵站装置需要扬程H＝20＋2.5+48.7＝71.2m。

2.4 初步选泵 选泵的主要依据是泵站设计扬程和泵站设计流量。根据泵站设计扬程71.2m, 泵站设计流量为0.238m3/s，查双吸离心泵的型谱图，根据选泵原则和选泵步骤，淘汰明显不合理的选泵方案，符合选泵原则要求的水泵列表如下： 表2.1 初选水泵性能列表 泵的 型号 流 量 （m3/s） 扬程 （m） 转 数 （r/min） 轴功率 （kw） 电机 功率 （kw） 效 率 η （%） 允许吸 上真空 高度（m） 叶 轮 直 径 （mm） 重量

（kg）

10Sh-6 0.100 0.135 0.170 71 65.1 56 1470 99.4 112.6 126 135 70 76.5 74 6 5.5 4.5 460 598

10Sh-6A 0.095 0.130 0.150 61 54 50 1470 83 91.8 101 135 70 75 73 6.5 6 5.0 430 588 3

根据表2.1，列举出以下选泵方案： （1）方案一为：选用2台10Sh-6，备用1台10Sh-6，总计3台。 （2）方案二为：选用2台10Sh-6A，备用1台10Sh-6A，总计3台。 方案一水泵组合流量和扬程满足要求。 初选电机：根据10Sh-6型水泵的要求，选用配套三相交流异步电动机，其型号为JR115—4。

2.5 水泵机组的布置与基础 本设计采用的是3台Sh系列单级双吸卧式离心泵，因此机组布置采用横向排列方式。 机组基础采用混凝土基础，混凝土容重γ＝23520N/m3,机组的基础深度计算公式为

H＝γBLW0.3 （2.2） 式中，W—机组总重量（N）， L—基础长度（m）， B—基础宽度（m）， γ—基础所用材料的容重（N/m3）。 查给水排水设计手册，得到10Sh-6型水泵机组的基础平面尺寸为2800mm×900mm，机组总重量为1778kg，则根据公式（2.2）计算出其基础深度为882mm。

2.6 吸水井的设计 根据场地条件，为降低造价，泵站的吸水井采用受力条件好的半地下式圆形吸水井两个，为避免泥沙进入吸水井中，降低泥沙处理费，设计成大口井，各有1根吸水管路至于井中，吸水井设计动水位为104.8m，池顶高程为108.0m。 吸水井口径为3m，深度7m，有效容积为28m3。两眼大口井相距120米。

2.7管路计算与水泵校核 2.71管材的选择 由于钢管的强度高，接口可焊接，密封性胜于球墨铸铁管，吸水管路要求不能漏气，因此吸水管路和出水管（泵房内）均采用壁厚为6mm的钢管。 由于球墨铸铁管耐腐蚀，造价和一般钢管接近，但是比普通钢管寿命长，同时考虑到压水管路不是太长，所以压水管采用球墨铸铁管。 2.7.2 管线的布置 每台水泵均有单独的吸水管，其中两台水泵的吸水管深入大口井中，备用水泵的吸水管和其它两台水泵相连。水泵吸水管上设有对夹式蜗杆传动蝶阀（D371XP－10）。三条水泵出水管路在距离泵房后墙0.495m处两两连接后，与DN400的输水干管相连。水泵出水管上设有对夹式蜗杆传动蝶阀（D371XP－10）和对夹式液动蝶阀（D771X－10）。管线详细布置见附图。 2.7.3 管路流速计算

24DQv＝ （2.3）

式中，Q—管路通过的设计流量（m3/s），D—管径（m） 4

（1） 吸水管路的流速计算 吸水管路两条，单泵设计供水流量为0.119m3/s，根据适宜设计流速v1＝1.0～1.5m/s，经计算采用D1＝350mm，根据式（2.3）计算其流速v1＝1.24m/s。 （2） 喇叭口的管径确定及流速计算 按照泵站设计规范要求，吸水管的喇叭口管径D≥1.25D1，所以取D＝450mm，则根据公式（2.3）计算得喇叭口流速为0.75m/s，符合泵站设计要求。 （3） 泵进口及出口流速计算 水泵进口直径D3＝250mm，则根据公式（2.3）计算得泵进口流速v3＝2.43m/s；水泵出口管径D4＝150mm，则根据公式（2.3）计算得泵出口流速v4＝6.74m/s。 （4） 水泵出水支管的流速计算 出水管路两条，根据经济设计流速v2＝1.5～2.5m/s，经计算采用D2＝300mm。根据式（2.3）计算其经济流速v2＝1.68m/s。 2.7.4 吸水管路和压水管路中水头损失的计算 管路沿程水头损失可按比阻法计算，对于钢管，计算公式如下: ∑hf=∑Ak1k3LQ2 （2.4） 式中，k1—钢管壁厚不等于10mm时的修正系数 k3—管中平均流速小于1.2m/s的修正系数 A—比阻值 管路局部水头损失计算公式如下：

∑hm＝∑ζgv22 （2.5） 式中，ζ—局部水头损失系数 因此，管路总水头损失∑hs＝∑hf＋∑hm。 （1） 吸水管路水头损失的计算 取10Sh-6型水泵吸水喇叭口至泵房外墙为最不利计算路线。 A. 沿程水头损失计算 管径350mm，钢管查《手册》可知：A＝0.4078，k1＝0.89，k3＝1 吸水管路管长为200m，则根据公式（2.4）计算得 ∑hfs＝0.4078×0.89×1×200×0.1192＝1.028m B. 局部水头损失计算 查《手册》知：喇叭口局部阻力系数ζ1＝0.1，90°弯头ζ2＝0.6，60°弯头ζ3＝0.4，DN350对夹式蜗杆传动蝶阀的局部阻力系数ζ4＝0.15，偏心渐缩管DN350×300的局部阻力系数ζ5＝0.2。 则根据公式（2.5）计算得

∑hms＝（ζ1＋ζ2＋ζ3＋ζ4）gv221＋ζ5gv223＝[（0.1＋0.6＋0.4＋0.15）×1.24×1.24/2/9.81]＋(0.2×2.43×2.43/2/9.81)＝0.098＋0.060＝0.158m 所以，吸水管路水头损失∑hs＝1.028＋0.158＝1.186m （2）压水管路水头损失的计算 A. 泵房内沿程水头损失计算 查给水排水设计手册可知，对于DN300，A1＝1.025，k1＝0.87，k 3＝1； 压水管路DN300管长为4m，因此根据公式（2.4）可得：