二级泵站设计

二级泵站设计

一﹑基本资料：

（1）B 城市新建水源工程的二级泵站：日最大设计水量Qd=2.0万m3/d ，泵站分二级工作；泵站第一级工作从4时到23时，每小时水量占全天用水量的4.70%。泵站第二级工作从23时到次日4时，每小时水量占全天用水量的3.28%。

（2）该泵站地面标高为133.8m ，泵站地面至设计最不利点地面高差Z1=160.0-133.8=26.2m ，吸水井最低水位在地面以下Z2=1.50m 。

二﹑水泵机组的选择

（1）泵站设计参数的确定

泵站一级工作时的设计工作流量（含水厂子用水量5%） Q Ⅰ=20000×1.05×4.7%=987m3/h=274.2L/s 泵站二级工作时的设计工作流量

Q Ⅱ=20000×1.05×3.28%=798m3/h=221.7L/s （2）水泵扬程的确定

水泵站的设计扬程与用户的位置和高度、管路布置以及给水系统的工作方式等有关。采用一根输水管，管材取铸铁管，管径取600mm ，则最大供水时：

V=Q/A=0.97m/s

当ν＜1.2m/s 时， i=0.000912v2(1+0.867/v)0.3/d1.3 求的i=0.00202m

则∑h=0.00202×6000=12.1m 泵站一级工作时的设计扬程

H Ⅰ=Zc+H0+∑h+∑h 泵站内+H 安全= 27.7+20.00+12.1+2.00+1.50=63.3m 其中 H Ⅰ—水泵的设计扬程；

Zc —地形高差；Zc=Z1+Z2；为27.7m 。 H0—自由水压；H0取20m 。 ∑h —总水头损失；

∑h 泵站内—泵站内水头损失（初估为1.5m ）；

H 安全—为保证水泵长期良好稳定工作而取的安全水头（m ）；一般采用1～2m ，这里用1.5m 。

（3）选择水泵

1）在型谱图上绘制一条参考管道系统特性曲线ab 。 其中a 点坐标为

s L Q Q h /2.274max ==

m

h H Zc H c 3.635.121.12207.275

.120max =++++=++++= 式中

Zc ——管网最不利点的地面标高和清水池最低水位的高程差（m ）

0H ——自由水头（m ）

c h ——输水管和管网中的水头损失（m ）

b 点坐标为

s L Q /7.221min =

m

H Zc H 2.515

.12207.275

.120min =+++=+++=

2）过a 点绘制一条max H H =的水平线。

3）在ab 和max H H

=都相交的高效方框图中，选2~3台进行并联组合，即在max H H =等

扬程下流量相加求出并联组合max 3

21Q Q ≥++的组合方案，所选得各泵的高效段与ab 线的交点，以

及两两并联或三台水泵并联曲线与ab 线的交点，就是分级界限工况点。

4）所选出的水泵经管路布置、确定管径后，在验算初步确定的

∑h 值是否合适，即精选水泵。

图1 选泵参考特性曲线

在泵综合性能图上作出b 点。在图1中，同时与ab 线及m H H 3.63max ==水平线相交的方框有：200s63、250s65、300s58等三种水泵，从中选出三台泵在等扬程下并联综合流量

h m Q /11503321≥++的组合：

方案1：一台300s58与两台200s63组合，如图1所示流量为：（576+216×2）m3/h=1008m3/h>987m3/h

方案2：三台250s65。

还有许多h m Q /11503321≥++的组合方案，但均不如上述两个方案，就不再列出。

方案1和方案2列表进行详细比较，如图1所示，主要比较养成利用率 ，重点比较平均日平均时附近的扬程利用率，因max Q 出现的几率很低，一年中绝大部分时间在平均日平均是附近流量运行。平均日平均是用水量为875m3/h 。

表1 选泵方案比较

从表1可以看出，方案1能量略好于方案2，特别是在出现几率较大时，如在220～450 L/s 的范围内（这一范围内用水量接近平时用水量），能量浪费较少，而且水泵台数两个方案均相等。

可用管路特性曲线进行选泵。先求出管路特性曲线方程中的参数，因为：

ηH (m )

)/(/5.1872742.0/)21.12(/h H S m 7.275.12.26Z 3522

2

h m Q m S Q c =+=+==+=∑∑）（

所以：

2

25.1877.27Q

SQ Zc H +=+=

查给水排水设计手册s 型泵的性能表可知：

表3 s 型泵的性能表

根据分析反复比较选泵参考特性曲线得出结论：

在两者轴功率相同及相差不大的前提下，为了方便日后水泵的管理和维修，选择四台型号相同的水泵，三用一备，第一级工作时三台水泵并联工作。，第二级工作时两台水泵并联工作。

（4）确定电机

根据水泵样本提供的配套可选电机，选定Y315M-4电机，其参数为：

额定电压380V；N=132kw；W=1100kg。

三﹑水泵机组基础设计

250S65型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，其基本计算如下。

基础长度

L=地脚螺钉间距+（400～500）

=mm C L 29005.45145.2444500400=++=+

+）～（ 基础宽度

B=地脚螺钉间距+（400～500）

=A+（400～500）=508+492=1000mm 基础高度

H=｛3×（W 水泵+W 电机）｝/｛L ×B ×ρ｝ 其中 W 水泵—水泵质量（710kg ）； W 电机—电机质量（1100kg ）； L —基础长度（m ）； B —基础宽度（m ）； ρ—基础密度（kg/m 3）（混凝土密度ρ=2400kg/m 3）。

则水泵的基础高度为

H=｛3.0×（710+1100）｝/｛2.9×1.0×2400｝=0.78m 设计取1.00m ；

那么，混凝土块式基础的尺寸（m ）为L ×B ×H=2.9×1.0×1.0。

四﹑吸水管路和压水管路设计计算

当泵站为一级供水时，三台250s65型单级双吸式离心泵并联工作，其流量

s L h m Q /2.404/14553==。

当水泵为二级供水时，两台250s65型单级双吸是离心泵并联工作，其流量

s L h m Q /4.269/9703==，其单台出水泵最大流量为s L Q /0.170=，水泵吸水管和压水管所通

过的流量应按最大流量s L Q /0.170=设计，管材采用钢管。

4.1吸水管路

4.1.1吸水管路的布置要求

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时不漏气、不积气、不吸气，否则会使水泵的工作产生故障，为此常采用以下措施：

为保证吸水管路不漏气，要求管材必须严格。

为使水泵能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。 吸水管的安装与铺设应该避免管道内形成气囊。

吸水管安装在吸水井内，吸水井的有效容积不应小于最大一台泵5min 的抽水量。 吸入式的水泵，每台水泵都应单独设立吸水管。

当吸水池的水位高于水泵的轴线时，吸水管上应设闸阀，以利于水泵检修。 当水中有大量杂质时，喇叭口下应设置滤网。