水泵设计说明书

保定市城市给水厂送水泵房设计

前言

该设计为保定市城市给水厂工送水泵房程工程设计，设计内容包含了选泵、机组布置、吸水管和压水管的布置、水泵流量和扬程的校核、辅助设备的选取、泵房平面尺寸和高程的确等大部分内容。

该送水泵房的设计主要指的是二级泵站的设计，级泵站主要由水泵机组,吸压管路,引水设备,起重设备,排水设备,计量设备,采暖及通风设备,电气设备,防水锤设备和其他设备组成。在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外，还设有高低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。

通过这次设计，使我得到了一次综合训练，我把以前学到的分散、零乱的知识，进一步加强与巩固，并使之系统化，理论和实际相结合，加深了我们对城市取水泵房的整体性理解和认识。使我在查阅文献、编写计算书和说明书、计算机绘图等各方面的技能也得到了相应的提高。

由于自己水平有限，在设计中难免出现差错，敬请老师加以指正，以促进我进步。在今后的学习和工作中，我会加强学习，弥补自己的不足，使设计更加完善、科学、合理。

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Preface

The design for the Baoding city water plant water intake pump house in process engineering design, design content includes the selection of pump, unit arrangement, the water suction pipe and the pressure pipe layout, water pump flow and lift check, auxiliary equipment selection, the pumping station plane size and elevation is most content. The water intake pump house design mainly refers to the two stage pumping station pumping station design, mainly by the pump, suction pressure pipeline, water equipment, lifting equipment, drainage equipment, metering equipment, heating and ventilation equipment, electrical equipment, water hammer and other equipment. In the pump station with the exception of a machine room ( mounted pump unit room ), also with high and low voltage power distribution room, control room, duty room, garage and other auxiliary room.

Through this design, so I got a comprehensive training, I had learned the scattered, messy knowledge, further strengthen and consolidate, and make it systematic, combining theory and practice, our understanding of the city water intake pump house comprehensive understanding and understanding. Make me in literature, writing specifications, calculations and computer drawing skills has also been a corresponding increase.

Due to their own level is limited, in the design of the inevitable errors, please teacher to correct, in order to promote our progress. In the future study and work, I will strengthen the study, makes up own insufficiency, make the design more perfect, scientific, reasonable.

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目录

第一章 基本资料 ........................................... 4

1.1 设计题目： ....................................................... 4

1.2 设计原始资料： ................................................... 4

第二章 设计计算说明书 ...................................... 5

2.1 泵站设计参数的确定 ............................................... 5

2.1.1 设计流量的确定 ............................................. 5 2.2.2 设计扬程的确定 .............................................. 5 2.3 水泵选型 ......................................................... 6

2.3.1 水泵选择原则： ............................................. 6 2.3.2 初选水泵 ................................................... 6 2.3.3 水泵装置需能曲线参数的确定 ................................ 6 2.4 水泵机组的布置及基础设计计算 ..................................... 7

2.4.1 布置机组 ................................................... 7 2.4.2 基础设计计算 ............................................... 8 2.5 水泵吸水管路和压水管路设计 ....................................... 9

2.5.1 吸水管路 ................................................... 9 2.5.2 压水管路 .................................................. 10 2.6 精确选泵并消防校核 .............................................. 11

2.6.1 吸水管路中的损失 .......................................... 11 2.6.2 压水管路损失 .............................................. 11 2.6.3 水泵房内总水头损失 ........................................ 11 2.6.4 消防校核 .................................................. 11 2.7 辅助设备的选择 .................................................. 12

2.7.1 充水设备 .................................................. 12 2.7.2 计量设备 .................................................. 12 2.7.3 起重设备 .................................................. 12 2.7.4 排水设备 .................................................. 12 2.7.5 通风设备 .................................................. 12 2.8 泵房平面尺寸 .................................................... 12

2.8.1 泵房总长度 ................................................ 13 2.8.2 泵房总宽度 ................................................ 13 2.9 泵房内部标高及泵房高度 .......................................... 13

2.9.1 水泵安装高度及泵房形式的确定 .............................. 13 2.9.2 泵房内部标高 .............................................. 14 2.9.3 泵房高度 .................................................. 14

第三章 总结及致谢 ........................................ 15 参考文献 .................................. 错误！未定义书签。

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第一章 基本资料

1.1 设计题目：

保定市城市给水厂送水泵站

1.2 设计原始资料：

1、任务书

保定市城市所需用水量 237200.6 m3/d，用水最不利点地面标高 94.55 m、服务水头 20 m，泵站处的地面标高 73.55 m、水池最高水位 72.00 m、水池最低水位标高 70.00 m，经计算管网水头损失 15.05 m。试进行泵站工艺设计。

2、地区气象资料：

最低气温：-8—8℃，最高气温：35~40℃，最大冰冻深度20㎝。 3、泵站地址1∕100—1∕500地形图 4、站址处要求抗震设计烈度为8°。

5、电源资料：采用双回路供电，电压等级为：220V、380 V、10KV。

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第二章 设计计算说明书

2.1 泵站设计参数的确定

2.1.1 设计流量的确定

二级泵站分两级供水，为满足各个时段的用水和保证供水的安全性，泵站的设计流量应按用户最高日最高时用水量来确定。保定市城市最高日最高时用水量为：

Qh?12173.4m3/h3，则泵站的设计流量为：

Q?12173.4m/h?3381.6L/s

泵站一级工作时的设计工作流量：

Q1?237200.6?3.21%?7614.14m/h?2115L/s3

泵站二级工作时的设计工作流量

Q2?237200.6?4.85%?11504.23m/h?3195.6L/s3

2.2.2 设计扬程的确定

设计扬程计算的一些设计计算结果如下表所示：

水头损失/m 供水流量(L/s) 泵站内 供水流量 消防3个火3×100 点 3 0.58 21.81 4.55 10 3381.6 3 输水管 0.48 管网 15.05 控制点地面高差/m 4.55 /m 20 清水池最低水位与自由水压则与设计流量相应的管路系统的水头损失?为2m，则设计扬程为：

H?Zc?Hsev?h?(3?0.48?15.05)?18.53m，取安全水头

?h?Hc?4.55?20?18.53?2?45.08m

其中：H — 泵站所需扬程（m）；

Zc— 地形高差(m)；

H0—自由水压(m)；

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?H—总水头损失(m)；

Hc—安全水头（m）；

2.3 水泵选型

2.3.1 水泵选择原则：

①必须满足用户对水量和水压的要求，保证供水的安全可靠性； ②尽量降低工程造价和运行费用（水泵机组在长期运行中，水泵工作 点的效率最高，选用效率较高的水泵）；

③ 水泵使用性能好（选用HS较大，[NPSH]r较小的水泵）， ④ 结构合理，使用寿命长，便于安装、检修和管理； ⑤ 所配备电机总装机容量小，避免“大马拉小车”； ⑥ 泵站投资要少；

⑦ 近远期结合，留有发展余地。

2.3.2 初选水泵

根据设计流量和设计扬程，在型谱图上选取符合本设计要求的水泵型号。 本设计选取600s47型水泵5台，其中备用泵一台。当一级供水时开三台泵，二级供水时开四台泵。600S47型单能双吸式离心式水泵性能参数如下：

流量Q=880L/s，扬程H=47m，转数n=970r/min,泵轴额定功率N=461kW，电动机型号为Y450-54-6型异步电动机，配电机功率为560 kw，效率为89%，汽蚀余量为6.5m。

2.3.3 水泵装置需能曲线参数的确定

先求出装置需能曲线方程中的参数，其中

HST?Zc?Hsev?hc?4.5m?20?2?26.55m2，

h?SQ管路水头损失?，则管路系统的当量摩阻为：

S??h/Q2?18.53/3381.6?1.62?102?6(s/m)25

则水泵装置需能曲线公式为：

H?HST?SQ2?26.55?1.62?10?6Q2

其中Q以L/s为单位，取值带入上式。列表2，得装置需能曲线关系表，以此作出装置

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需能曲线如下图所示： 流量（L/s) ∑h H 流量（L/s) ∑h H 5.25 6.48 7.84 9.33 10.95 12.70 14.58 16.59 31.80 33.03 34.39 35.88 37.50 39.25 41.13 43.14 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 0.06 0.26 0.58 1.04 1.62 2.33 3.18 4.15 26.61 26.81 27.13 27.59 28.17 28.88 29.73 30.70 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

各种工况下水泵的性能见上图所示。 从以上技术指标看该方案是可行的。

2.4 水泵机组的布置及基础设计计算

2.4.1 布置机组

水泵机组布置的基本要求是：供水安全可靠、管道布置简短、安装与维护方便、机组排列整齐、起重设备简单并留有扩建余地。

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常见的布置形式有：一行式排列、双行式交叉排列、双行式半交叉排列、平行一行式排列。因本设计选用5台泵，若采用一行式排列泵房长度过长，而双行式交叉排列要求部分机组水泵轴调向，比较麻烦。故本设计采用双行式半交叉式排列，既减少了泵房长度有不要求部分机组水泵轴调向。

2.4.2 基础设计计算

水泵外形尺寸

L 1942 B3 1000 电动机尺寸

L1 1085 H 1700 L2 1100 H1 950 L3 900 H2 535 B 1800 H3 663 B1 800 n-?d 4-41 B2 1300 L1 1167

H 450 h 1350 B 1120 A 560 n-?d 4-35 600s47型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则 基础长度L＝相应地角螺钉间距大者+（400～500）

＝

L2?L3?B?（400～500）?900?1254?1120?426?3700mm

基础宽度B＝相应地角螺钉间距大者+（400～500）

（400～500）?1000?400?1400mm ＝B3?基础高度H＝??2.5~4.0???W水泵?W电机??/?L?B???

＝2.5??3850?3400?/?3.7?1.4?2400??1.46m（取1.5m）

其中 W水泵—水泵重量（kg）;

W电机 —电机重量（kg）;

L—基础长度（m）

B—基础宽度（m）;

?—基础密度（kg/m）(混凝土密度ρ＝2400 kg/m)

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最终确定水泵占地3.7m×1.4m×1.5m。

2.5 水泵吸水管路和压水管路设计

当泵站为用户供水时，四台600s47型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q1=Q/4= 845.4 (L/s)，单台泵出水量Q=845.4L/s。

水泵吸、压水管所通过的流量应按Q=845.4L/s设计，管材采用钢管。

2.5.1 吸水管路

1、吸水管路布置要求

吸水管路通常处在高压状态下工作，所以对吸水管路的基本要求是不漏气、不积气、不吸气，否则会使水泵的工作产生故障。为此常采取一下措施： (1)为保证吸水管路不漏气，要求管材必须严格。

(2)为使水泵及时排走吸水管路中的气体，吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度。 (3)吸水管的安装与敷设应避免在管道内形成气囊。

(4)吸水管安装在吸水井内，吸水井有效容积应不小于最大一台泵5min的抽水量。 (5)吸入式工作的水泵，每台水泵应设单独的吸水管。

(6)当吸水池水位高于水泵轴线时，吸水管上应设闸阀，以利于水泵检修。 (7)当水中有大量杂质时，喇叭口下面应设置滤网。

(8)吸水管设计流速一般为：DN＜250mm时，v=1.0～1.2m/s；DN≥250～1000mm时，v=1.2～1.6m/s；DN﹥1000mm时，v=1.5～2.0m/s. 2、吸水管管径

当Q=845.4L/s时，由钢管水力计算表查得管径DN=900mm，流速v=1.34m/s，管段的水头损失i=0.00219。 3、吸水管路的管件布置 （1）喇叭口设计

喇叭口扩大直径：D≥(1.3～1.5)DN=1.3×900=1170㎜ 取1200㎜ 喇叭口高度：4（D-DN）=4×（1200-900）=1200㎜

喇叭口距墙壁的距离：T=(0.3～0.5)D 取T=0.4×1200=520㎜ 取500㎜ 喇叭口距室底的距离：P=0.62D=0.62×1300=806㎜ 取800㎜ 喇叭口之间距离：l1≥3D=3×1200=3600㎜

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喇叭口淹没深度：h2≥（1.2～1.4）D=1.3×1200=1560㎜ 取1600mm （2）进水闸阀：采用Z941T—10型电动法兰明杆楔式闸阀，DN=900㎜，L= 780㎜，ζ=0.05

（3）偏心渐缩管：为了防止吸水管积有空气，其规格为：DN900-600，L=2（D-d）+150= 750㎜,ζ=0.21

（4）90°弯头：DN900, ζ=0.71

2.5.2 压水管路

1、压水管路布置要求

对压水管路的基本要求是耐高压、不漏水、供水安全、安装及检修方便。具体如下： (1)压水管路常采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要常检修处采用法兰接口。 (2)为了避免管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适当位置上设补偿接头或可挠性接头。 (3)离心泵必须要关闸启动。

(4)当不允许水倒流时，需设止回阀。

(5)压水管设计流速为：DN＜250mm时，v=1.5～2.0m/s；DN≥250mm时，v=2.0～2.5m/s； 2、压水管管径

当Q=845.4L/s时，压水管流速以经济流速为依据，由钢管水力计算表查得管径DN=700mm，流速v=2.21m/s，管路的水头损失i=0.00831。 3、压水管路配件

（1）止回阀:采用HD741X型液压式缓冲止回阀，其规格为DN700，L=430㎜，ζ=1.7 （2）闸阀：设置在压水管路上的常开阀门，采用Z941T—10型电动法兰明杆楔式闸阀，DN=700㎜，L=720㎜，ζ=0.05

（3）同心渐扩管：DN400-700,L=2（D-d）+150=750㎜,ζ=0.32 （4）90°弯头：DN700,ζ=1.02 具体管路附件选配如下：

型 号 600S47 DN1 600 进口法兰尺寸mm D11 725 D1 780 n1-Фd1 20-30 河南城建学院

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出口法兰尺寸mm DN2 400 D12 515 D2 565 n2-Фd2 16-26

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2.6 精确选泵并消防校核

2.6.1 吸水管路中的损失

吸水管水头损失:h吸=hf1+hj1 其中沿程水头损失 Hf1 =i×l=0.00219×25=0.055m (设吸水管长25m) 局部水头损失 hj1?????122g?(0.05?0.21?0.71)?1.3422?9.8?0.089m

吸水管水头损失为：

h吸?hf1?hj1?0.055?0.089?0.144m

2.6.2 压水管路损失

压水管水头损失为：h压=hf2+hj2 其中沿程水头损失为; hf1 =i×l=0.00813×20=0.163m (设压水管路长20m) 局部水头损失为：

hj2?

????222g?(1.7?0.05?0.32?1.02)?2.2122?9.8?0.77m

压水管水头损失为：

h吸?hf2?hj2?0.163?0.77?0.933m

2.6.3 水泵房内总水头损失

泵房内总的水头损失为：

?h?h吸?h压?0.144?0.933?1.077m

小于估计的泵房内总水头损失2m，故选择的水泵合适。

2.6.4 消防校核

保定市属于二区，取一次可有三个着火点，每个着火点消防用水为100L/s，则消防时，泵站的供水量为：

Q?3381.6?3?100?3681.6L/s

消防时，泵站的扬程为：

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H?Zc?Hsev??h?hc?4.55?10?1.077?0.58?21.81?2?40.02m

所选机组能满足消防时的水量和扬程的要求。

2.7 辅助设备的选择

2.7.1 充水设备

当吸水井水位低于泵轴线时，水泵需要采用真空泵充水。其中，充水的方法有很多，对于小型水泵装置在进水管路进口安装有底阀的，一般用人工充水，不带底阀时，用真空水箱充水；对于大中型泵多采用真空泵充水。本设计设两台真空泵，其中一台做备用。

2.7.2 计量设备

在压水管上设超声波流量计，选取SP-1型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上。

2.7.3 起重设备

根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机型号。选择起重机时，应根据相关规范及起重机的尺寸要求选择合适的起重机。本设计选用电动葫芦，型号为CD11-24D。

2.7.4 排水设备

（1）排水沟一般采用纵向布置，矩形明沟，宽0.05～0.25m，深0.05～0.3m，坡度

1/50，本设计排水沟宽0.2 m，深0.2 m，坡度1/50。

（2）采用排水泵排水，沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用排水泵抽送出去。本设计采用排水泵型号为50ZZB-10。

2.7.5 通风设备

因泵房高度比较高可以设多个窗户来通风，本设计分别在侧墙上设两排窗户高度

为1.2m，通风效果较好，故不再单独设机械通风设备。

2.8 泵房平面尺寸

水泵机组采用双行式半交叉式排列形式布置泵房右端设一进出设备的大门，控制室、配电室、值班室设在泵房左侧地上一层。

水泵间距：L=2400mm

水泵与配电设备间距：L=3000mm

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水泵距大门间距：L=5000mm 水泵距吸水管侧墙的距离：L=3700mm 泵房长:L＝27000mm 泵房宽：L=12000mm

2.8.1 泵房总长度

值班室、控制室和配电间宽度为d1=3000mm，值班室距离第一根进水管为L1=3000mm，吸水管间距为L2=2700mm，吸水管距离检修间的距离为L3=2700mm，检修间宽度为d2=3000mm，则泵房的总长度为：

L?d1?L1?4?L2?5?D?L3?d2

=3000+3000+4×2700+5×900+2700+3000=27000mm

2.8.2 泵房总宽度

控制室、值班室和配电室的长度均为d3=4000mm，则泵房总宽度为： B=3d3=3×4000=12000mm

2.9 泵房内部标高及泵房高度

2.9.1 水泵安装高度及泵房形式的确定

允许吸上真空高度计算公式：

Hs?10??NPSH?p??12

2g其中：Hs——允许吸上真空高度； [NPSH]p——允许汽蚀余量； υ1——吸水管流速； 则可得允许吸上真空高度值为：

Hs?10?6.5?1.342

2?9.8?3.6m

水泵安装高度为：

HSS?HS??12

2g??hs

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取∑hs=0.5m，则水泵的安装高度为：

HSS?3.6?1.342

2?9.8?0.5?3.0m

清水池最低水位为70.00m，取清水池至积水间的水头损失为0.2m，则积水间的最低水位为69.80m，水泵安装高度为3.0m， 故水泵泵轴的标高为: 泵轴标高=吸水间最低水位+Hss=69.80.5+3.0=72.80m。

因为地面标高为73.55m，而泵轴的标高为72.80m，在地面以下故本设计泵房形式采用半地下室。

2.9.2 泵房内部标高

(1)泵房内底地面标高=泵轴标高－h1－0.4=72.80－0.95－0.4=71.45m （0.95为泵轴至基础高度，0.4为基础突出地面高） (2)水泵基础顶标高=泵轴标高-h1=72.80-0.95=71.85m (3)水泵基础底标高=71.85－1.5=70.35m (4)检修间地面标高=73.55+0.2=73.75m (泵房内地面标高要比地面标高高出0.2m)

2.9.3 泵房高度

检修间地面以上高度为：

H1=h1+h2+h3+h4+h5+h6=0.8+0.2+1.5+2+0.5+0.4=5.4m

h1—汽车车厢地板至检修间地面高度 , 取0.8m h2—垫块高度,0.2m h3—最高设备的高度，1.5m h4—起重绳的垂直长度 ,取2m

h5—吊钩至轨道面的最小距离，取0.5m h6—工字钢高度，取0.4m

检修间据泵房底面高度为H2=2.3m，所以，泵房总高度为H1+H2=7.7m，为了以后的发展需要，取H=10m。

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第三章 总结及致谢

为期一周的水泵与水泵站的课程设计结束了，我虽然颇为忙碌，但心里觉得充实而有收获。这样的课程设计是十分有意义的。平时，我们上课学了一些东西，但理解的不深，有些知识点其实还是感到很迷茫的。通过对一个泵站的整体设计与规划，我又对整个水泵及水泵站书中的知识点又过了一遍，对那些原来感到茫然的知识又有了清晰地认识，对那些原来自己不知道的内容，也有了了解。当然，如果我们以后真正的去实践工作时，也会有全新的认识与更多的收获。

在设计的过程中，自己犯了很多的错误，其中很多是因为粗心的缘故，作为一名工科的学生，将来很可能要与工程打交道，一定要细心啊。在设计刚刚开始的时候，我的进度很慢，究其原因，还是因为自己的知识掌握的不够牢固，另外，对计算机应用的不是很好，比如自己在处理表格和作图的时候，因为不能熟练掌握计算机技巧而耗费了不少的时间。设计的过程中，感觉自己在做事的还是有点急了，这一点不好，不仅对自己的工作有影响，也对周边的人造成了不好的影响。

大三的上学期就要结束了，这学期我们学了好几门专业课，这是我们真正的接触的专业知识课，这些课程很重要，也正是这样的课程设计让我们对专业知识掌握的更好。

在课程设计的过程中，老师给与我了很多的指导，身边的同学们也给了我很大的帮助，在此特感谢老师和同学们。

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参考文献：

[1] 颜锦文.水泵及水泵站.北京：机械工业出版社，2006.

[2] 中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册：第一册.2版.北京:中国建筑工业出版社,2000

[3] 中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册：第十册.2版.北京:中国建筑工业出版社,2000

[4] 中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册：第十一册.2版.北京:中国建筑工业出版社,2000

[5] 李金银.给水排水工程快速设计手册：第四册.北京:中国建筑工业出版社，1999 [6] 张大群.给水排水常用设备手册.北京：机械工业出版社，2010

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参考文献：

[1] 颜锦文.水泵及水泵站.北京：机械工业出版社，2006.

[2] 中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册：第一册.2版.北京:中国建筑工业出版社,2000

[3] 中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册：第十册.2版.北京:中国建筑工业出版社,2000

[4] 中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册：第十一册.2版.北京:中国建筑工业出版社,2000

[5] 李金银.给水排水工程快速设计手册：第四册.北京:中国建筑工业出版社，1999 [6] 张大群.给水排水常用设备手册.北京：机械工业出版社，2010

河南城建学院 第16页

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