泵与泵站课程设计—取水泵站的设计

一、设计说明书

<一>工程概述

(一) 工程概括

市因发展需要，原有的第一水厂已不能满足居民的用水要求，因此，规划设计日产水能力为9.5万m3的第二水厂，给水管线设计已经完成，现需设计该水厂取水泵房。

(二) 设计资料

市新建第二水厂工程近期设计水量为85000m3/d，要求远期发展到95000m3/d，采用固定取水泵房用两条直径为800mm的自流管从江中取水。水源洪水位标高为

38.00m，枯水位标高为24.60m。净水构筑物前配水井的水面标高为57.20m，自

流取水管全长280m，泵站到净化场的输水干管全长1500m。自用水系数α=1.05~1.1，取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为10kPa，泵房底板高度取1~1.5m。

二、设计概要

取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。其从水源中吸进所需处理的水量,经泵站输送到水处理工艺流程进行净化处理。本次课程设计仅以取水泵房为例进行设计，设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应该考虑到远期扩建的可能性，所以用远期的容量及扬程计算。对于机组的配置，我们可以暂时只布置三台500S59A型水泵（一台备用，两台工作），远期需要扩建时，再增加一台同型号的水泵。

三、设计计算

<一> 设计流量的确定和设计扬程估算：

(1) 设计流量Q

为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，

我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：

式中 Qr ——一级泵站中水泵所供给的流量(m3／h)；

Qd ——供水对象最高日用水量(m3／d)；

α——为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取α=1.05-1.1

T ——为一级泵站在一昼夜内工作小时数。

考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数α=1.05,则

近期设计流量为 Q=1.05×

2485000 =3718.75m 3/h=1.033 m 3

/s 远期设计流量为 Q=1.05×24

95000=4156.25m 3/h=1.155 m 3

/s

(2)设计扬程H ST ①静扬程H ST 的计算

通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管道检修，另一条自流管道通

过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为1m ，则吸水间中水面标高为38.00-1.00=37.00m,最低水面标高为24.60-1.00=23.60m,所以泵所需静扬程H ST 为： 洪水位时，H ST =57.20-37.00=20.20m 枯水位时，H ST =57.20-23.60=33.60m ②输水干管中的水头损失∑h

设采用两条DN800的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即Q=0.75×4156.25=3117.2m 3

/h=0.866m 3

/s,查水力计算表得管内流速 v=1.72m/s,i=4.25‰,所以 输水管路水头损失；

∑h =1.1×0.00425×1500=7.0125m

(式中1.1包括局部损失而加大的系数)

③泵站内管路中的水头损失∑h

粗估1.8m ，安全水头2m ， 则泵设计扬程为：

枯水位时：H max =33.60+7.0125+1.8+2=44.4125m 洪水位时：H min =20.20+7.0125+1.8+2=31.0125m <二>、初选泵和电机

(1) 管道特性曲线的绘制 管道特性曲线的方程为 H=H ST +

∑h =H ST

+SQ 2

式中 H ST ——最高时水泵的净扬程，m;

T

Q Q d r α

=

h ———水头损失总数，m;

S ——沿程摩阻与局部阻力之和的系数；

Q ——最高时水泵流量，m 3

/s

H ST =33.60m ,把Q=4156.25m 3

/h,H=44.41m,代入上式得:S=8.10

所以管路特性曲线即为:H= H ST +8.10Q 2=33.60+8.10Q 2

可由此方程绘制出管路特性曲线,见图1

表1 管路特性曲线Q-H 关系表

Q(m 3/h) 0 600 1000 1700 2000 ∑h(m) 0.00 0.23 0.63 1.81

2.50 H(m0 3

3.60 32.83 33.23 3

4.41 3

5.10 Q(m 3/h) 2500 2800 3400 3900 4200 ∑h(m) 3.91 4.90 7.23 10.80 12.10 H(m) 3

6.51 3

7.50 39.83 44.41

44.70

(2） 水泵选择

选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律

①大小兼顾，调配灵活

②型号整齐，互为备用 ③合理地用尽各水泵的高效段

④要近远期相结合。“小泵大基础 ”

⑤大中型泵站需作选泵方案比较。

根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图(图2)和选泵参考书综合考虑初步拟定以下： 近期选择三台500S59A 型泵，两台工作一台备用，单泵工况点为（1980，44.5），满足近期工况的要求。

远期增加一台500S59A 型泵，三台工作一台备用。远期三台水泵并联时单泵工况点为(1860,50.06),此时三台泵均工作在高效段工作。

三台500S59A型泵并联工况点

0.00

10.0020.0030.0040.0050.00

60.0070.000

1000

2000

3000

40005000

6000

7000

8000

Q(m3/s)

H (m )

管路特性曲线

500S59A型泵特性曲线

两台500S59A型水泵并联特性曲线三台500S59A型泵并联特性曲线