取水泵房设计计算(修改)

一． 主要设计资料

1. 取水规模：阆中市二水厂终期取水规模为5万m3/d ；一期工程2.5万m3/d，二期工程达5万m3/d；

2. 设计取水量：一期：Q?2.5万?1.10＝1145.8m3/h?0.318m3/s

245万?1.10＝2291.7m3/h?0.637m3/s 二期：Q??24其中水厂自用水系数为10％。 3.水源的水位：

根据业主单位提供的资料显示：金银台电航工程库区水位设计高程为：库区0.2％校核洪水位362.15m，2％设计洪水位357.5m，正常蓄水位352.00m，汛期限制水位346.0－348.5m（闸底高程）。（以上均为黄海高程）

二. 取水头部

取水头部为喇叭口带格栅，采用钢（A3）或不锈钢制作。本工程用3个取水头部，每个设计取水量：Q＝2291.7/3=763.9m3/h＝0.212m3/s。取水管管径采用d＝DN500，取水喇叭口直径取D＝1.5d=750mm。 1. 格栅及进水孔面积计算

设计规范要求：河床式取水构筑物无冰絮时，进水孔过栅流速V0为0.2～0.6m/s，本设计V0取0.30m/s。

栅条采用扁钢，厚度为S=10mm，栅条净距采用b＝50mm，格栅堵塞系数k1＝0.75，栅条引起的面积减少系数为：

k2?b50??0.833 b?s50?10进水孔面积为：F0?Q0.212??1.13m2

K1K2V00.75?0.833?0.30＝端部面积＋直段侧面积 ＝＝

?4D2??D1L ?0.752???0.81L

?4＝0.442＋2.545L

直段长度：L=

1.13?0.4420.688??0.270m 取L=300mm

2.5452.5452、取水头部的位置和标高

取水头部的位置根据实测的取水地点的水下地形图确定，该处保证取水头部下缘高出河床底0.8m以上。取水头部中心线标高为344.50m，满足航道部门要求。

三. 进水管

进水管采用3根钢制管道，按终期运行规模5.0万m3/d考虑，考虑水厂自用水系数为10%。正常工作时，每根进水管的设计流量为：

Q?5.0万?1.10＝763.9m3/h?0.212m3/s

24?3选DN＝500mm，V=1.06m/s，1000i＝2.972m 正常工作时，每根吸水管（进水管）的水头损失：

h?il?2.972?20?0.059m 1000校核事故情况：事故时按进水管仍能通过70%的事故流量考虑，即单管事故量为：

Q??5.0万?70%?1.10＝1604.17m3/h?0.446m3/s

24事故时DN500的进水管流速V=2.23m/s，1000i=12.895，进水管事故时的水头损失为：

h?il?12.895?20?0.258m 1000近期安装2根进水管，近期运行规模为2.5万m3/d，仍考虑水厂自用水系数为10%。正常工作时，每根进水管的设计流量为：

Q?2.5万?1.10＝572.92m3/h?0.159m3/s

24?2DN＝500mm，V=0.79m/s，1000i＝1.743m 正常工作时，每根吸水管（进水管）的水头损失：

h?il?1.743?20?0.035m 1000校核事故情况：事故时按进水管仍能通过70%的事故流量考虑，即单管事故量为：

Q??2.5万?70%?1.10＝802.08m3/h?0.223m3/s

24事故时DN500的进水管流速V=1.11m/s，1000i=3.266，进水管事故时的水头损失为：

h?il?3.266?20?0.062m 1000四． 取水泵房的设计流量与扬程

1. 设计流量

2.5万?1.10＝1145.8m3/h?0.318m3/s

245万?1.10＝2291.7m3/h?0.637m3/s 二期：Q??24一期：Q?2. 设计扬程

近期采用两用一备，按最高日平均时水量1145.8/2=572.9m3/h

① 泵所需静扬程HST

水库枯水位高程为344.5 m

水厂清水池的池底标高暂定为363.5m（地面标高368.5m），则配水井最高水位

标高估计为373.5m(估计10m水损)。

所以水泵所需静扬程：

HST＝373.5-344.5=29m

② 水泵房至水厂配水井间原水输水管的水头损失h输

近期采用2条原水输水干管输水，按每根输水干管输送50%流量设计，则正常工作时，每根原水输水管的设计流量为：

Q?2.5万?1.10＝572.9m3/h?0.159m3/s

24?2选用DN500球墨铸铁管，管内流速v = 0.81m/s，1000i =1.832； 正常工作时，每根原水输水管水头损失为：

h输?1.832?2200?4.03m 1000校核事故情况：当一条输水管检修时，另一条输水管应通过70%的设计流量，即该输水管通过流量为：

Q?0.70?1145.8?802.06m3/h?0.223m3/s

管内流速v = 1.14 m/s，1000i =3.434； 事故时，原水输水管的水头损失为：

h输?3.434?2200?7.55m 1000③ 水泵吸水管（进水管）的水头损失h吸

h?il?1.743?20?0.035m 1000④ 泵站内吸压管路水头损失hP，粗估2.0m ⑤ 安全工作水头hS，取1.5m ⑥ 水泵设计扬程为：

Hp= HST＋h输＋h吸＋hP＋hS

=29+4.03+0.035+2.0+1.5

=36.57m

五． 取水泵房水泵选择

选泵方案一：初期选用三台DFSS200-420(I)A型水泵（Q=373~640m3/h，H=48~36m，N=90KW，η＝79%~84%）,两用一备；终期撤掉一台DFSS200-420(I)A型水泵，并加开一台DFSS300-435C型水泵（Q=781~1339m3/h，H=49~36m，N=200KW，η＝82%~87%），三用一备，备用一台DFSS300-435C型水泵。

本方案水泵的配套电机为：

DFSS200-420(I)A型水泵配Y280M-4型电机（功率为90KW，电压为380V）; DFSS300-435C型水泵配Y315L-4型电机（功率为200KW，电压为380V）。

选泵方案二：初期选用三台DFSS200-420(I)B型水泵（Q=356~610m3/h，H=41~33m，N=75KW，η＝78%~83%）,两用一备；终期撤掉一台DFSS200-420(I)A型水泵，并加开一台DFSS300-435D型水泵（Q=736~1262m3/h，H=43~32m，N=160KW，η＝81%~86%），三用一备，备用一台DFSS300-435D型水泵。

本方案水泵的配套电机为：

DFSS200-420(I)B型水泵配Y280M-4型电机（功率为90KW，电压为380V）; DFSS300-435D型水泵配Y315M2-4型电机（功率为160KW，电压为380V）。 方案比较：

方案一：查水泵性能参数得，DFSS200-420(I)A型水泵和DFSS300-435C型水泵样本曲线的高效段的几个点的流量和扬程分别如表1.1所示（另设Q0=0 m3/h时的扬程为H0），采用最小二乘法拟合水泵的Q-H曲线方程：

表1.1 型号 已知各点的坐标值 H0 Q0 0 0 H1 48 49 Q1 373 781 H2 42 42 Q2 533 1116 H3 36 36 Q3 640 A! 0.0298 待计算值 A2 -0.0000738 DFSS200-420(I)A 47.13 DFSS300-435C 53.26 1339 0.00486 -0.0000133 经计算，对DFSS200-420(I)A型水泵，H0=47.13m，A!=0.0289，A2=-0.0000738，其Q-H曲线方程为：H=47.13+0.0289Q-0.0000738Q2。当水泵工作时，流量为Q=572.9 m3/h，所能提供扬程为H=39.46m＞36.57m，且在水泵高效段内。

对DFSS300-435C型水泵，H0=53.26m，A!=0.00486，A2=-0.0000133，其Q-H曲线方程为：H=53.26+0.00486Q-0.0000133Q2。当水泵工作时，流量为Q=1145.8m3/h，所能提供扬程为H=41.37m＞36.57m，且在水泵高效段内。

方案二：查水泵性能参数得，DFSS200-420(I)B型水泵和DFSS300-435D型水泵样本曲线的高效段的几个点的流量和扬程分别如表1.2所示（另设Q0=0 m3/h时的扬程为H0），采用最小二乘法拟合水泵的Q-H曲线方程：

表1.2 型号 已知各点的坐标值 H0 Q0 0 0 H1 41 43 Q1 356 736 H2 38 38 Q2 508 1052 H3 33 32 Q3 610 1262 A! 待计算值 A2 DFSS200-420(I)B 47.52 DFSS300-435D 31.76 -0.00852 -0.0000238 0.0362 -0.0000286 经计算，对DFSS200-420(I)B型水泵，H0=47.52m，A!=-0.00852，A2=-0.0000238，其Q-H曲线方程为：H=47.52-0.00852Q-0.0000238Q2。当水泵工作时，流量为Q=572.9 m3/h，所能提供扬程为H=34.83m＜36.57m，不能满足所需扬程要求。

对DFSS300-435D型水泵，H0=31.76m，A!=0.0362，A2=-0.0000286，其Q-H曲线方程为：H=31.76+0.0362Q-0.0000286Q2。当水泵工作时，流量为Q=1145.8m3/h，所能提供扬程为H=35.69m＜36.57m，不能满足所需扬程要求。

故方案二不能满足要求，采用方案一。 校核事故情况：

当一条输水管检修时，另一条输水管应通过70%的设计流量，即该输水管通过流量为：

Q?0.70?1145.8?802.06m3/h?0.223m3/s

管内流速v = 1.14 m/s，1000i =3.434； 事故时，原水输水管的水头损失为：

h输?3.434?2200?7.55m 1000事故时，所需水泵扬程为：

H'p= HST＋h输＋h吸＋hP＋hS =29+7.55+0.062+2.0+1.5=40.11m

近期为两台DFSS200-420(I)A型水泵并联运行，仍采用最小二乘法拟合水泵的并联运行Q-H曲线方程，如表1.3所示：

表1.3 型号 单台泵参数 已知各点的坐标值 H0 47.13 Q0 0 0 H1 48 48 Q1 373 746 H2 42 42 Q2 533 1066 H3 36 36 Q3 640 1280 A! 0.0298 待计算值 A2 -0.0000738 并联曲线参数 63.25

-0.0187 -0.00000178 经计算，对两台DFSS200-420(I)A型水泵并联，H0=63.25m，A!=-0.0187，A2=-0.00000178，其Q-H曲线方程为：H=63.25-0.0187Q-0.00000178Q2。当事故时，流量为Q=802.06m3/h，所能提供扬程为H=46.04m＞40.11m，满足所需扬程要求，且在单台水泵运行的高效段内。

六． 机组基础尺寸

查水泵与电机样本，可以计算出DFSS200-420(I)A型水泵与Y280M-4型电机机组的基础平面尺寸为：2100mm×1100mm。机组总重量W=Wp+Wm=1400Kg。

基础深度H可按下式计算：

H?式中：L－基础长度； B－基础宽度；

3.0W（米） LB?γ－基础所用材料的容重，混凝土基础γ＝2400Kg/m3； 故

H?3.0?1400?0.76（米）

2.1?1.1?2400查水泵与电机样本，可以计算出DFSS300-435C型水泵与Y315L-4型电机机组的基础平面尺寸为：2600mm×1300mm。机组总重量W=Wp+Wm=2310Kg。

基础深度H可按下式计算：

H?式中：L－基础长度； B－基础宽度；

3.0W（米） LB?γ－基础所用材料的容重，混凝土基础γ＝2400Kg/m3； 故

H?3.0?2310?0.85（米）

2.6?1.3?2400七． 机组与管道布置

为了布置紧凑，充分利用建筑面积，压水管和反冲洗管均铺设在管沟内。水泵出水管上设有电动蝶阀，吸水管上设有电动（手动）闸阀。排污泵为潜水泵设置于泵房排水坑内。

八． 吸水管路与压水管路计算

1. 泵房内吸水管计算

DFSS200-420(I)A型水泵 Q=572.9m3/h=159.1L/s 采用钢管，取直径DN400，则V=1.28m/s，1000i=5.79m 2. 泵房内压水管计算

压水管采用钢管，取直径DN300，则V=2.18m/s，1000i=23.755m.

经计算，对两台DFSS200-420(I)A型水泵并联，H0=63.25m，A!=-0.0187，A2=-0.00000178，其Q-H曲线方程为：H=63.25-0.0187Q-0.00000178Q2。当事故时，流量为Q=802.06m3/h，所能提供扬程为H=46.04m＞40.11m，满足所需扬程要求，且在单台水泵运行的高效段内。

六． 机组基础尺寸

查水泵与电机样本，可以计算出DFSS200-420(I)A型水泵与Y280M-4型电机机组的基础平面尺寸为：2100mm×1100mm。机组总重量W=Wp+Wm=1400Kg。

基础深度H可按下式计算：

H?式中：L－基础长度； B－基础宽度；

3.0W（米） LB?γ－基础所用材料的容重，混凝土基础γ＝2400Kg/m3； 故

H?3.0?1400?0.76（米）

2.1?1.1?2400查水泵与电机样本，可以计算出DFSS300-435C型水泵与Y315L-4型电机机组的基础平面尺寸为：2600mm×1300mm。机组总重量W=Wp+Wm=2310Kg。

基础深度H可按下式计算：

H?式中：L－基础长度； B－基础宽度；

3.0W（米） LB?γ－基础所用材料的容重，混凝土基础γ＝2400Kg/m3； 故

H?3.0?2310?0.85（米）

2.6?1.3?2400七． 机组与管道布置

为了布置紧凑，充分利用建筑面积，压水管和反冲洗管均铺设在管沟内。水泵出水管上设有电动蝶阀，吸水管上设有电动（手动）闸阀。排污泵为潜水泵设置于泵房排水坑内。

八． 吸水管路与压水管路计算

1. 泵房内吸水管计算

DFSS200-420(I)A型水泵 Q=572.9m3/h=159.1L/s 采用钢管，取直径DN400，则V=1.28m/s，1000i=5.79m 2. 泵房内压水管计算

压水管采用钢管，取直径DN300，则V=2.18m/s，1000i=23.755m.

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