水泵及水泵站课程设计

任务要求：

新建水源工程近期设计流量为3.5万t/d ,远期发展到8万t/d ,自流引水管长100m，输水干管长1200m。地面标高为16.52m，水源洪水位标高为15.84m，枯水位标高为0.5m，常水位标高9.45m，净水配水井水面标高为24.02m。试进行泵站工艺设计。

设计流程如下：

1、设计流量的确定和设计扬程的估算：

（1）设计流量Q

考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取自用水系数α=1.07，则：

近期设计流量为:：Q = 1.07×35000/24 = 1560 m3/h = 0.433 m3/s 远期设计流量为：Q = 1.07×80000/24 = 3567 m3/h =0.991m3/s

（2）设计扬程H

1）自流取水管损失计算：∑h=1.1×0.0031×100=0.34m 则吸水间中最高水面标高为15.84-0.34=15.5m,；最低水面

标高为0.5-0.34=0.16m

所以泵所需的静扬程H s t为：

洪水位时，H s t=24.02-15.5=8.52m

枯水位时，H s t=24.02-0.16=23.86m

2）输水干管中的水头损失∑h

设采用两条DN600ⅹ10钢管并联作为原水输水干管，当一

条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量，

即：Q = 0.75×3567m3/h = 2675.2 m3/h =0.743 m3/s，查水

力计算表得管内流速ν=2.53 m/s , i=0.013 ,

所以∑h=1.1×0.013×1200 = 17.16 m

3）泵站内管路中的水头损失h p

估计为2m

设计扬程枯水位时，H max=23.86+17.16+2+2=45.02 m

设计扬程洪水位时，H min=8.52+17.16+2+2=29.68 m

2、机组选择

泵型选择与台数确定

近期三台14SA-10B型泵（Q=0.25~0.35 m3/s，H=44~51 m，N=149~179.7，H s =3.6~5m）,两台工作，一台备用。远期增加一台同型号泵，三台工作一台备用。

根据14SA-10B型泵的要求选用Y355-37-4型异步电动机。

3、机组基础尺寸的确定

查水泵与电机样本，计算出14SA-10B型水泵机组基础平面尺寸为3156×1392mm,机组总重量w=w p +w m=4840×9.8+6640×9.8=112504N

基础深度H可按下式计算：

H=3.0W/LBγ=(3.0×112504)/(3.156×1.392×23520)=3.27m 基础实际深度连同泵房底板在内，应为4.47m.

4、吸水管路与压水管路计算

每台水泵有单独的吸水管与压水管

1）吸水管

已知Q=3567/3=1189 m3/h=0.33m3/s

采用DN500×12钢管，则v=1.61m/s ，i =0.00669

2) 压水管

采用DN400×10钢管则v=2.53m/s，i=0.00117

5、机组与管道布置

如图1示，为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组交错并列布置成两排，两台为正常转向。每台水泵有单独的吸水管，压水管引出泵房后两两连接起来。水泵出水管设有液控蝶阀（（c）HDZs41X-10）和手动蝶阀（D2241X-10）,吸水管上设有手动闸板闸阀（Z545T-6）。为了减少泵房面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN1300的输水干管用DN1300蝶阀连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀一个。

阀门选择：

一·选4个闸阀—Z941T-10型电动明杆楔式闸阀（DN800）L=840mm

二·选4个手动蝶阀—D2241X-10型（DN500） L=550mm

三·选4个液位蝶阀—Dx7k41X-10型蓄能器式液控缓闭蝶阀L=318mm

四·选2个DN600蝶阀—D371X（H、F）型蜗轮转动对夹式蝶阀L=254mm

五·选1个联通闸阀—D371X（H、F）型蜗轮转动对夹式蝶阀L=254mm 。

6、吸水管和压水管路中水头损失的计算

取一条最不利的线路，从吸水口到输水管干管上切换闸阀止为计算路线图。

（1）吸水管路中水头损失∑h s

∑h s=∑h f s+∑h l s

∑h f s=l1×i s=6.69×10-3×1.255=0.00840m

其中式中ζ1—吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.75

ζ2—DN500闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8考虑，ζ2=0.15

ζ3—偏心渐缩管DN500×300,ζ3=0.20

则∑h l s=(ζ1+ζ2)×(v2 2/2g)+ ζ3×(v1 2/2g)=(0.75+0.15)×(1.612/2g)+0.20×(1.482/2g)=0.1414m

故∑h s=∑h f s+∑h l s=0.00840+0.1414=0.1498m

（2）压水管路水头损失∑h d

∑h d=∑h f d +∑h ld

∑h f d=(l2 +l3 +l4 + l5+ l6) ×i d1 + l7×i d2

=(5.172+1.153+8.112+5.039+1.351) ×(11.7/1000)+1.855×(13/1000) = 0.27 m

∑h ld=ζ4×(v32/2g) + (2ζ5+ζ6+ζ7+ζ8+2ζ9+ζ10)×(v42/2g) + (ζ11+ζ12+ζ13)×(v5 2/2g)

=0.21×（4.672/2g）+(2×0.45+0.07+0.18+0.2+2×0.9+0.32) ×

(2.632/2g)+(0.5+1.5+0.06) ×(2.632/2g)

=2.185m

故∑h d=∑h f d +∑h ld =0.27+2.185=2.455 m

式中ζ4—DN300×400渐放管，ζ 4 =0.21

ζ5—DN400钢制45°弯头，ζ 5 =0.45

ζ6—DN400液控蝶阀，ζ 6 =0.07

ζ7—DN400伸缩接头，ζ7 =0.18

ζ8—DN400手动蝶阀，ζ8 =0.2

ζ9—DN400钢制90°弯头，ζ9 =0.9

ζ10—DN400×300渐放管，ζ10 =0.32

ζ11—DN600钢制斜三通，ζ11 =0.5

ζ12—DN600钢制正三通，ζ12 =1.5

ζ13—DN600蝶阀，ζ13 =0.06

从泵吸水口到输水干管上切换阀闸间的全部水头损失为：

∑h=∑h s+∑h d=0.1498+2.455=2.60m