取水泵房设计计算

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m 3
/d ；一期工程2.5万m 3
/d ，二期工程达5万m 3
/d ；
2. 设计取水量：一期：332.5 1.10
1145.8m /0.318/24Q h m s ⨯=
=万＝
二期：335 1.10
2291.7m /0.637/24
Q h m s ⨯'==万＝
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（A 3）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=763.9m 3
/h ＝0.212m 3
/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V 0为0.2～0.6m/s ，本设计V 0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k 1＝0.75，栅条引起的面积减少系数为：
833.010
5050
2=+=+=
s b b k
进水孔面积为：201200.212
1.130.750.8330.30
Q F m K K V =
==⨯⨯
＝端部面积＋直段侧面积 ＝L D D 124
ππ
+ ＝
20.750.814
L π
π⨯+⨯
＝0.442＋2.545L
直段长度：L=
1.130.4420.688
0.2702.545 2.545
m -== 取L=300mm
2、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m 3
/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：
335.0 1.10
763.9m /0.212/243
Q h m s ⨯=
=⨯万＝
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：
2.972
200.0591000
h il m ==
⨯= 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：
335.070% 1.10
1604.17m /0.446/24
Q h m s ⨯⨯'=
=万＝
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：
12.895
200.2581000
h il m ==
⨯= 近期安装2根进水管，近期运行规模为2.5万m 3
/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：
332.5 1.10
572.92m /0.159/242
Q h m s ⨯=
=⨯万＝
DN ＝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：
1.743
200.0351000
h il m ==
⨯= 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：
332.570% 1.10
802.08m /0.223/24
Q h m s ⨯⨯'=
=万＝
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：
3.266
200.0621000
h il m ==
⨯= 四． 取水泵房的设计流量与扬程
1. 设计流量
一期：332.5 1.10
1145.8m /0.318/24Q h m s ⨯=
=万＝
二期：335 1.10
2291.7m /0.637/24
Q h m s ⨯'==万＝
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=572.9m 3
/h
① 泵所需静扬程H ST
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：
H ST ＝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：
332.5 1.10
572.9m /0.159/242
Q h m s ⨯=
=⨯万＝
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：
1.832
2200 4.03m 1000
h =
⨯=输 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：
330.701145.8802.06/0.223/Q m h m 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：
3.434
22007.55m 1000
h =
⨯=输 ③ 水泵吸水管（进水管）的水头损失h 吸
1.743
200.0351000
h il m ==
⨯= ④ 泵站内吸压管路水头损失h P ，粗估2.0m ⑤ 安全工作水头h S ，取1.5m ⑥ 水泵设计扬程为： Hp= H ST ＋h 输＋h 吸＋h P ＋h S
=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=373~640m 3
/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=781~1339m 3
/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=356~610m 3
/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=736~1262m 3
/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Q 0=0 m 3
/h 时的扬程为H 0），采用最小二乘法拟合水泵的Q-H 曲线方程：
表1.1
经计算，对DFSS200-420(I)A 型水泵，H 0=47.13m ，A !=0.0289，A 2=-0.0000738，其Q-H 曲线方程为：H=47.13+0.0289Q-0.0000738Q 2。

当水泵工作时，流量为Q=572.9 m 3
/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，H 0=53.26m ，A !=0.00486，A 2=-0.0000133，其Q-H 曲线方程为：H=53.26+0.00486Q-0.0000133Q 2。

当水泵工作时，流量为Q=1145.8m 3
/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Q 0=0 m 3
/h 时的扬程为H 0），采用最小二乘法拟合水泵的Q-H 曲线方程：
表1.2
经计算，对DFSS200-420(I)B 型水泵，H 0=47.52m ，A !=-0.00852，A 2=-0.0000238，其Q-H 曲线方程为：H=47.52-0.00852Q-0.0000238Q 2。

当水泵工作时，流量为Q=572.9 m 3
/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，H 0=31.76m ，A !=0.0362，A 2=-0.0000286，其Q-H 曲线方程为：H=31.76+0.0362Q-0.0000286Q 2。

当水泵工作时，流量为Q=1145.8m 3
/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：
330.701145.8802.06/0.223/Q m h m 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：
3.434
22007.55m 1000
h =
⨯=输 事故时，所需水泵扬程为：
'
p H = H ST ＋h 输＋h 吸＋h P ＋h S =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
经计算，对两台DFSS200-420(I)A 型水泵并联，H 0=63.25m ，A !=-0.0187，A 2=-0.00000178，其Q-H 曲线方程为：H=63.25-0.0187Q-0.00000178Q 2。

当事故时，流量为Q=802.06m 3
/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：
γ
LB W
H 0.3≥
（米） 式中：L －基础长度； B －基础宽度；
γ－基础所用材料的容重，混凝土基础γ＝2400Kg/m 3
； 故
3.01400
0.762.1 1.12400
H ⨯≥
=⨯⨯（米）
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：
γ
LB W
H 0.3≥
（米） 式中：L －基础长度； B －基础宽度；
γ－基础所用材料的容重，混凝土基础γ＝2400Kg/m 3
； 故
3.02310
0.852.6 1.32400
H ⨯≥
=⨯⨯（米）
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=572.9m 3
/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.。