1、城市送水泵站技術設計計算書1緒論泵站的日最大設計水量Qd=9.8萬m3/d。給水管網設計的部分成果：(1) 泵站分兩級工作。泵站第一級工作從時至次日時，每小時水量占全天用水量的3.10；泵站第二級工作從時至時，每小時水量占全天用水量的4.90%。(2) 該城市給水管網的設計最不利點的地面標高為65.00m，建筑層數為8層，自由水壓為36m。(3) 給水管網平差得出的二泵站至最不利點的輸水管和配水管網的總水頭損失為16.5m。(4) 消防流量為144m3/h，消防時的總水頭損失為24.5m。清水池所在地地面標高為58.00m，清水池最低水位在地面以下4.5m。城市冰凍線為1.9m。最高氣溫為36

2、°C，最低氣溫為-35°C。泵站所在地土壤良好，地下水位為4.5m。泵站具備雙電源條件。2 初選水泵和電機2.1泵站設計參數的確定泵站一級工作時的設計工作流量Q/(m3/h)=9800X3.10%=3038(843.9L/s)泵站二級工作時設計工作流量Q/(m3/h)=9800X4.90%=4802(1333.9L/s)水泵站的設計揚程與用戶的位置和高度、管路布置及給水系統的工作方式等有關。泵站一級工作時的設計揚程H/m=Z+H+Eh+Eh,+H、=(65-58+4.5)+36+16.5+1.5+2=67.5Ic0泵站內安全其中Hi水泵的設計揚程Zc地形高差；Zc=ZZ2；

3、H°自由水壓；Eh=總水頭損失；Eh泵站內一泵站內水頭損失(初估為1.5m)；泵站內H、全一為保證水泵長期良好穩定工作而取的安全水頭(m)；一般采用12m。安全2.2選擇水泵可用管路特性曲線和型譜圖進行選泵。管路特性曲線和水泵特性曲線交點為水泵工況點。求管路特性曲線就是求管路特性曲線方程中的參數hst和S。因為H/m=11.5+36+0.5=48ST所以S/(h2Xm-5)=(Eh+Eh)/Q2=(16.5+2)/48022=8X10-7泵站內因此H=48.00+8X10-7Q2根據上述公式，在(Q-H)坐標系中作出管路特性曲線，參照管路特性曲線和水泵型譜圖，或者根據水泵樣本選定水泵

4、。經反復比較推敲選定兩個方案：方案一：5臺350S75A型工作水泵，其工況點如圖1（方案一）；方案二：4臺500S59+1臺350S75A,其工況點如圖2（方案二）。9080706050403020100010002000300040005000600070008000350S75A*2H=48.00+8*10A(-7)*QA2350S75A*4350S75A*5350S75A*3350S75An350S75A圖1方案一H=48.00+8*10Y-7)*QA2500S59*2350S75A+500S59500S59500S59*3n-350S75A(%)n-500S59(%)350S75A圖2

5、方案二對上述兩個方案進行比較，主要在水泵臺數、效率及其揚程浪費方面進行比較，比較結果見下表1：表1方案比較表方案編號水量變化范圍（m3h-1）運行水泵型號及臺數水泵一揚程/m管路所需揚程/m揚程浪費/m水泵效率/%、.1?>萬案一5臺350S75A511045505臺350S75A70.569.064.569.06.0078.082.0455037204臺350S75A70.564.559.064.511.5082.083.0372026503臺350S75A7159.053.559.016.5083.077.0萬案二3臺500S59+1臺350S75A502039803臺500S597

6、2.568.060.568.012.0085.073.0398033502臺500S5968.060.557.060.511.0073.080.5335022101臺500S59+1臺350S75A70.557.05257.018.5080.581.580.076.0從表1中可以看出在揚程利用和水泵效率方面方案一均好于方案二，只是水泵臺數比方案二多一臺，增加了基建投資，但是設計計算證明由于方案一能耗小于方案二，運行費用的節省可以在幾年內抵消增加的基建投資；而且，方案一選用同型號泵，檢修時替換零件方便。所以，選定工作泵為5臺350S75A型水泵。其性能參數如下：Q=9001332m3/h；H=5

7、670m；n=84%；n=1450r/min；電機功率N=280kW；兀=5.8皿；質量W=1200kg。5臺350S75A型水泵并聯工作時，其工況點在L點，L點對應的流量和揚程為5110m3/h和69.0m,基本滿足泵站二級設計工作流量要求。4臺350S75A型水泵并聯工作時，其工況點在M點，M點對應的流量和揚程為4550m3/h和64.5m。3臺350S75A型水泵并聯工作時，其工況點在N點，N點對應的流量和揚程為3720m3/h和59.0m,基本滿足泵站一級設計工作流量要求。再選一臺同型號的350S75A型水泵備用，泵站共設有6臺350S75型水泵，5用1備。2.3 確定電機根據水泵樣本

8、提供的配套可選電機，選定Y355L1-4電機，其參數如下：額定電壓V=380V；N=280kW；n=1450r/min；W=1860kg。3 水泵機組的基礎設計350S75A型水泵不帶底座，所以選定其基礎為混凝土塊式基礎，其基本計算如下：（1）基礎長度L/mm=地腳螺釘間距+（400500）=L+L+B+（400500）=32500+889+630+481=2500（2）基礎寬度B/mm=地腳螺釘間距+（400500）=A+（400500）=610+490=1100（3）基礎高度H/mm=（2.54.0）X（W+W）/LXBXp水泵電機其中W水泵一水泵質量（kg）；水泵W電機質量（kg）；電機

9、L基礎長度（m）；B基礎寬度（m）；p基礎密度（kg/m3）（混凝土密度p=2400kg/m3）。則水泵基礎高度為H/m=3.0X（1200+1860）/2.5X1.1X2400=1.39m設計取1.5m；從而，混凝土塊基礎的尺寸（m）為LXBXH=2.5X1.1X1.5。4 吸水管路和壓水管路設計計算由圖1可知1臺350S75A型水泵的最大工作流量為1400m3/h（388.9L/s），為水泵吸水管和壓水管所通過的最大流量，初步選定吸水管的管徑為DN=500mm，壓水管管徑DN=400mm。當吸水管管徑DN=600mm時，流速v=1.38m/s。（一般在1.21.6m/s范圍內）壓水管管徑在

10、DN=500mm時，流速v=1.98m/s。（一般在2.02.5m/s范圍內）說明上述管徑選擇合適。5 吸水井設計計算吸水井尺寸應滿足安裝水泵吸水管進口喇叭口的要求。吸水井最低水位/m=泵站所在地面標高-清水池有效水深-清水池至吸水井管路水頭損失=58.00-4.5-0.2=53.30。吸水井最高水位/m=清水池最高水位=泵站所在位置地面標高=58.00。水泵吸水管進口喇叭口大頭直徑DN/mm2（1.31.5）d=1.33X600=800。水泵吸水管進口喇叭口長度L/mm三（3.57.0）X（D-d）=4.0X（800-600）=800。喇叭口距吸水井井壁距離/mm三（0.751.0）D=1.

11、0X800=800。喇叭口之間距離/mm三（1.52.0）D=2.0X800=1600。喇叭口距吸水井井底距離/mm三（0.81.0）D=1.0X800=800。喇叭口淹沒水深h/mm±（0.51.0）=1.20。所以，吸水井長度=14400mm，吸水井寬度=2400mm，吸水井高度=7000mm（包括超高300）。6 各工藝標高的設計計算泵軸安裝高度H=H-v2/2g-EhSSSS式中Hss泵軸安裝高度（m）；H；水泵吸上高度（m）；Ehs水泵吸水管路水頭損失（m）。查得水泵吸水管路阻力系數E廠0.10（喇叭口局部阻力系數）；§2=0.60（90度彎頭局部阻力系數）；&#

12、167;3=0.01（閥門局部阻力系數）；§4=0.18（偏心減縮管局部阻力系數）。經計算Eh=0.10m，考慮長期運行后水泵性能下降和管路阻力增加等因素的影響，所以s取Ehs=1.00m，貝H=H-v2/2g-Eh=4.69-1.382/2X9.81-1.00=3.59ssss泵軸標高/皿=吸水井最低水位+Hss=53.30+3.59=56.890m基礎頂面標高/m=泵軸標高-泵軸至基礎頂面高度h=56.89-0.62=56.27m泵房地面標高/m=基礎頂面標高-0.20=56.07m7 復核水泵機組根據已經確定得機組布置和管路情況重新計算泵房內得管路水頭損失，復核所需揚程然后校核

13、水泵機組。泵房內管路水頭損失（已知E1=0.10（喇叭口局部阻力系數）；§2=1.01（90度彎頭局部阻力系數）；§3=0.01（閥門局部阻力系數）；§4=0.20（偏心減縮管局部阻力系數）；§5=0.1（三通）；§6=0.21（同心漸擴管局部阻力系數）56Eh/m=Eh+Eh=1.00+0.37=1.37泵站內Sd所以，水泵揚程H/m=Z+H+Eh+Eh=Ic0泵站內7.00+4.50+36.00+16.50+1.37=65.47與估計揚程基本相同，選定得水泵機組合適。8 消防校核消防時，二級泵站的供水量Q/（m3h-1）=Q+Q=4802+

14、144=4946（1374L/s）火dx消防時，泵站的揚程H/m=Z+H+Eh+Eh=11.5+10.0+24.5+1.37=47.37火c0火x泵站內其中Z地形高差（m）；cH火一自由水壓（低壓消防制取10.0m）；0火Eh消防時的總水頭損失（m）；XEh泵站內泵站內水頭損失（m）。泵站內QH根據火和火，在附圖上繪制泵站在消防時需要得水泵工況點，見圖中得X點，X點在兩臺水泵并聯特性曲線得下方，所以，兩臺水泵并聯工作就能滿足消防時的水量和水壓要求，說明所選水泵機組能夠適應設計小區的消防滅火的要求。9 泵房形式的選擇及機械間的布置根據清水池最低水位標高（53.50m）和水泵Hs（4.69m）的條

15、件，確定泵房為矩形半地下式。水泵機組為單排順列式布置。每臺泵單獨設有吸水管，并設有手動常開檢修閥門，型號D371J-10,DN=600mm,L=154mm,W=380kg。壓水管設有液壓緩閉止回蝶閥，型號HD741X-10液控止回閥，DN=500mm，L=350mm，W=1358kg；電動控制閥門，型號為D941X-10電動蝶閥，DN=500mm，L=350mm，W=600kg。設有聯絡管（DN=600mm），聯絡后，聯絡管上設有手動常開檢修閥門，型號為D371J-10，DN=600mm，L=154mm，W=380kg。由兩條輸水干管（DN700mm）送往城市管網，上面安設常開檢修閥門，型號D

16、371J-10，DN=700mm，L=165mm。泵房內管路采用直進直出布置，直接敷設在室內地板上。選用各種彎頭、三通和變徑管等配件，計算確定機械間長度為32m和寬度為12m。10 泵站的輔助設備的選擇10.1引水設備啟動引水設備，選用水環式真空泵，真空泵的最大排氣量Q/(m3s-i)=KX(W+W)XH/TX(H-H)=VPSaaSS1.10X(1.4+8.33)X10.33/300X(10.33-3.59)=0.05式中Qv真空泵的最大排氣量(m3/s)；K漏氣系數(1.051.10)；Wp最大一臺水泵泵殼內空氣容積(m3)；W；吸水管中空氣容積(m3)；H105Pa下的水柱高度，取10.

17、33m；aT水泵引水時間(h),般取5min，消防水泵選3min；Hss離心泵的安裝高度(m)；真空泵的最大真空度H/Pa=HX1.01X105/10.33=Vmaxss5.0X1.01X105/10.33=48886.74其中H真空泵的最大真空(Pa)；VmaxHss離心泵的安裝高度(m),最好取吸水井最低水位至水泵頂部的高差。根據Q和H選取sZB-8型水環式真空泵2臺，一備一用，布置在泵房靠墻邊處。VVmax10.2 計量設備在壓水管上設超聲波流量計，選取sP-1型超聲波流量計2臺，安裝在泵房外輸水干管上，距離泵房7m。在壓水管上設壓力表，型號為Y-60Z,測量范圍為0.01.0MPa。在吸水管上設真空表，型號為Z-60Z,測量范圍為-1.01X1050Pa。10.3 起重設備選取單梁懸掛式起重機SDQ-2，起重量2t,跨度7.0m，起升高度