泵与泵站课程设计

徐州皇家帝国工程学院环境工程学院
给水排水工程专业
《泵与泵站》课程设计
题目：某污水提升泵站设计
指导老师：顾晓斌
学生：史小新
专业：给水排水工程
学号：8134
班级： 09水-1班
水泵与水泵站课程设计
任务书
福建工程学院建筑环境与设备系
给水排水教研室
2009年11月
《泵与泵站》课程设计任务书
一、教学目的与基本要求
泵和泵站课程设计，是给水排水工程专业的重要的集中性实践性环节之一。

该课程的任务是使学生在掌握水泵及水泵站基本理论知识的基础上，进一步掌握给、排水泵站的工艺设计步骤和设计方法，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识。

通过本课程设计还可以训练学生工程设计的基本技能，提高其设计计算能力、编写说明书的能力和工程图纸的表达能力。

基本要求：
1．培养学生严谨的科学态度，严肃认真的学习和工作作风，树立正确的设计思想，形成科学的研究方法。

2．培养学生独立工作的能力，包括收集设计资料、综合分析问题、理论计算、数据处理、工程制图、文字表达等能力。

3．通过课程设计，使学生得到较为全面的工程设计的初步训练。

4．掌握给、排水泵站设计的一般程序，学会灵活地处理复杂的工程问题。

5．学会编写“设计说明书”和“设计计算书”，按规范和标准绘制有关图纸。

6．本设计原则上是由学生在指导教师的指导下，独立完成。

二、设计内容
1．确定泵站的设计流量和扬程，拟定选泵方案。

2．选择水泵和电动机（包括水泵型号、电动机型号、工作和备用泵台数等）；?
3．确定水泵机组的基础尺寸；
4．吸水管路和压水管路的设计计算（包括进出水管内的流速、管径、阀门等，压水管长度计算至泵房外1m）；
5．确定泵站内的附属设备，引水设备（如真空泵）、起重设备、排水泵等；??
6．泵站的平面布置；
7．泵站的高程布置（包括水泵的基础、进出水管、泵轴、泵站地面等的标高）；
8．根据起重设备的型号，确定泵房的建筑高度；
9．绘制泵站的平面图1张，剖面图1张，并列出主要设备表及材料表。

10．整理设计计算书1份，设计说明书1份。

最终的设计成果：
（1）设计计算书和设计说明书各1份
要求文字通顺，叙述要简明扼要。

计算书采用A4页面，电脑打印或手工书写。

计算书应有统一的打印封面。

手工书写要求文字用黑钢笔书写，字迹应清楚工整，每页字数不少于500字。

电脑打印要求正文采用小四字体，中文采用宋体，西文采用Times New Roman，行间距为最小值23磅，数学表达式采用公式编辑器编辑。

（2）图纸2张（包括泵站平面图1张，泵站剖面图1张）
制图方式可采用AutoCAD制图或手工绘制，均应严格按比例出图，图面应清晰美观，标注字体大小合理。

三、设计题目
（二）题目二某污水管网中途泵站（给排水0702、0704）
设计资料：
（1）某城镇污水干管由于埋深过大需设置中途泵站，污水干管平均日污水量见参数表；
（2）泵站地面标高、泵站前污水管道末端检查井内底标高、下游出水检查井内底标高均见参数表：
（3）泵站至出水检查井管长（即压力管段）见参数表；
表2 污水管网参数表
四、时间安排：
12月14日-12月27日
六、设计依据及参考资料：
1．《水泵及水泵站》教材
2．《给排水设计手册》（第2版）第1、3、5、10、11册3．《泵站设计规范》GB/T50265-97
4．《给排水标准图集－钢制管件》02S403 课程设计教室安排
本书包括：
1、福建工程学院建筑环境与设备工程系给水排水教研室2009年11月
《水泵与水泵站》课程设计任务书
2、《水泵与水泵站》课程设计计算书
3、《水泵与水泵站》课程设计说明书
泵与泵站课程设计计算书
已知题目某污水管网中途泵站
设计资料：
（1）某城镇污水干管由于埋深过大需设置中途泵站，污水干管平均日污水量见参数表；
（2）泵站地面标高、泵站前污水管道末端检查井内底标高、下游出水检查井内底标高均见参数表：
（3）泵站至出水检查井管长（即压力管段）见参数表；
表2 污水管网参数表
一：计算流量、初算扬程，设计流量采用最高日最高时污水量。

已知平均日流量Q=万吨=S
用内插法求污水总量变化系数Kz :1000500740.74500
1.3 1.4 1.4
Kz
--
=
--
得Kz=
得出最高日最高时污水量Qm=Kz⨯Q=⨯3
m一般大型泵站(污水量>5000立方米)应设3~4套机组,压水管的流速一般不小于s，每台水泵的压水管上应装置阀门。

由给水排水设计手册.第一册.常用资料电子书中→ 11 钢管和铸铁管水力计算→水力计算表制表和使用说明→P403中查得：
选择铸铁管。

污水泵站的管道易受腐蚀，一般避免使用钢管，钢管的抗
腐蚀能力较差，所以不选钢管。

扬程计算：H=Hs+h
根据室外排规的条文说明，取的安全水头，由于Kz值比较小，说明污水量变化不大，水泵适宜选择同一型号泵并联，采用潜污泵。

局部损失按沿程损失的30%来计算----《建筑给排水规范》
泵站外压水管线水头损失：
h=hf+hm=(1+⨯⨯^(-3)⨯=1.37m
静水扬程Hst=H(出口)-H(入口)=所以设计扬程H=+=
二、选泵
选泵的要求是在满足最大排水量的条件下，减少投资，节约电耗，运行安全可靠，维护管理方便，最好选同型号的泵，这样对设备的购置，设备与配件的备用，安装施工，维护检修都有利。

一般小型泵站(污水量>5000立方米)设3~4套机组,压水管的流速一般不小于1.5m/s，每台水泵的压水管设止回阀、闸阀。

m/h),可选两个方案：根据上一步所得出的设计扬程（H=）和流量(Qm= 1000L/s=36003
m/h H=18.59m
方案一、4用1备：q=Q/4=250L/s=9003
m/h H=
方案二、3用1备：q=Q/3=333L/s=12003
由上海凯泉泵业（集团）有限公司出版的WQ系列潜水排污泵电子书的P30粗选泵,如图
进一步的进行筛选，满足条件的两个方案可选泵组为：
两种泵的性能曲线如图示（4----WQ2520-638-300 90，3----WQ2520-639-300 110）：
方案
流量
(3
m/h)型号扬程(m)
一、4用1备900WQ2520-638-300 90
二、3用1备1200WQ2520-639-300 110
方案一的泵效率：
19.818.59900
100%75%
10006593.8%3600gHQ
N
ρη⨯⨯⨯=
=
⨯=⨯⨯ 方案二的泵效率：
19.818.591200
100%70.2%
10009294%3600gHQ
N
ρη⨯⨯⨯=
=
⨯=⨯⨯
通过上面曲线和效率的比较，在相同条件下，方案一的效率高于方案二，能量浪费较少，方案一
的高效段比较合理，因此选方案一。

泵的初步校核：校核泵组是否符合工况需求，需要画出泵并联后的特性曲线和管道特性曲线来求得并联工况点，由工况点看并联后的泵组是否符合设计流量和扬程的要求。

同型号的泵并联特性曲线可以根据横加法原理画出，与管道的特性曲线相交。

具体做法如下：
（1）泵机组有4台常用泵和1台备用泵组成，单泵出水Q=9003m /h
由给水排水设计手册.第一册.常用资料电子书中→ 11 钢管和铸铁管水力计算→水力计算表制表和使用说明→P398中查得：
单泵出水管选择 的铸铁管，即作为单泵连接压力干管的压力支管。

管长L 初步推算由地面高程减去泵排出口高程所得，(L=7.455m )。

（2）确定泵站进水管径：由于进水管是非压力管，呈非满流状态。

由《给排水管网系统》P58查得非满流圆管特性表：
00.837,0.70q y
q D
==， Q 单泵=250L/s=3m s , 则 进水管流量q=⨯=13m /s ，可得进水管满管流量
0 1.190.837
q
q =
=3m /s=42843m /h 。

D=⨯338
16
()/nq I =⨯0.944m 根据0q 与D 选DN1000的铸铁管为泵站的进水管 。

集水池容积初步计算：根据工作泵组停车时启动备用机组所需时间来计算，一般可采用不小于泵站中最大一台泵5分钟出水量体积
即：32505600.00175V m =⨯⨯⨯= ， 集水池水深取2米， 算出集水池面积： 275
37.52
S m =
=
（3）计算泵站进水管到泵吸水口之间的水头损失，如下图为进水管非满流状态示意图： y/D= 得y=700mm=0.7m
进水管水面高程为：H（入口）+=122.00m
格栅损失水头=，
算出停泵水位：H（停泵）=+121.90m所以，可以算出进入泵
站进水管到泵吸水口之间的水头损失： h’=+，
另外，计算泵站范围内压水管路的水头损失：
900铸铁弯头阻力系数，由给水排水设计手册.第一册.常用资
料电子书中P673中查得
异径三通阻力系数由给水排水设计手册.第一册.常用资料电子书中P672中查得：
——DN300X450渐扩管由给水排水设计手册.第一册.常用资料电子书中P668中查得§
3
止回阀、闸阀阻力系数由给水排水设计手册.第一册.常用资料电子书中P669中查得：
即：90︒弯头阻力系数1ξ=，止回阀阻力系数2 2.0ξ=，闸阀综合阻力系数3 1.2ξ=，渐放管阻力系数40.25ξ=，其余阻力由于太小可忽略不计，另外加上连接泵与压力干管的支管的沿程损失，算出泵站内压力支管损失：
22V h iL g ξ=+=合23
1.587.55107.4550.42829.8
-⨯⨯+⨯=⨯（0.25+0.67+2+1.2）m
（4）计算站内压力干管损失，4用1备的泵组支管与压力干管接口处示意图如下：
DN800流量 V 1000i
250 500 750 1000
由上图和右边的数据可计算(图纸中A 处弯头可改用阻板，对损失计算结果影响不大)， A 到F 段的沿程损失：
333310.411102 1.46102 3.19102 5.6610 3.50.03f h m ----=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=
A 处是90︒弯管，'0.7ξ=，B,C,D 处为三通直管，阻力系数都是。

所以 A 到F 管段局部损失：
2
(0.70.13)0.132m V h g
=+⨯=m
综合上面（3）、（4）步骤算出初步分析后的设计扬程应为：
'18.590.4280.030.1319.18H m =+++=
（5）校核泵并联后工作的总工况是否在并联曲线高效段内
校核后的静扬程：'17.220.42817.65ST ST H H h m =+=+=。

管道系统特性曲线方程：
A ：222
1'S Q S Q 'S S Q 16H Hst Hst =++=++站外设计站外设计站内站内单泵（）
B ：2
21
S 2()
4AKL D g ξπ⎡⎤⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦
∑∑站内 24
16
0.119517.455(0.670.220.250.30.7)9.2120.45
m g π=⨯⨯++++++⨯
=，
站外压力管损失：2
Q h S =∑站外设计 推出2
1.37
1.37Q 1
h
S =
=
=∑站外设计
则得出管道特性
曲线
方程
：
22
117.65(9.21 1.37)Q =17.65+1.95Q 16
H =+⨯+设计设计
即 2=17.65+1.95Q H 设计 ，(2
3Q ,/m s 设计
) ，由此可画并联后的特性曲线图：
并联后的特性曲线
如图可见，工况点A 落在高效段内，且扬程和流量等参数都符合设计要求，因此经过校核后认为方案一在满足最大排水量的条件下，运行安全可靠，可行性良好。

三：设计水泵机组的基础
WQ2520-638-300 90的有关参数如下：
基本要求：基础的作用是支撑并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础沉陷，基础一般的要求是：（１）坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械震动荷载；（２）要浇制在较坚实的地基上，以免发生基础下沉或不均匀沉降。

对带底座的小型水泵可选取：
基础长度-------Ｌ＝底座长度＋（０.１５～０.２）m
基础宽度--------Ｂ＝底座螺孔间距＋（０.１５～０.２）m
基础高度-------Ｈ＝底座地脚螺钉的长度＋（０.１５～０.２）m
对不带底座的大中型水泵的基础尺寸，可根据水泵或电动机的地脚螺孔间距加上０.４～０.５m，以确定其长度和宽度。

高度方法同上。

基础重量应大于机组重量的２.５～４倍，也可以根据基础的重量和长度，宽度，密度算出基础高度，基础高度一般不小于５０～７０cm，混凝土基础应高出室内地坪约１０～２０cm.
由主要参数可知WQ2520-638-300 90泵重-------：M=2260kg
一般用混凝土浇筑，混凝土容重-------r＝2400kg/m^3
由安装尺寸图可知：
L1=1100，B1=780，L=L1+400~500，B=B1+400~500
∴关于基础，长：L=1100+500=1600mm=，宽：B=780+500=1280mm=高度
H=
3.52260
1.60
1.60 1.282400
m
⨯⨯
===⨯⨯⨯⨯
倍数泵重
基础长基础宽钢筋混凝土容重
四：决定泵站的形式：
布置原则：水泵机组间距一不防碍操作和维修的需要为原则，机组布置应保证运行安全，装卸，维修和管理方便，选用纵向平行排列的方式。

五：水泵机组和压水管路的布置
机组之间各部尺寸应符合下列要求：
（1）泵房大门口要求通畅，既能容纳最大的设备，又有操作余地。

A=最大设备的宽度＋1，但不得小于2m。

（2）B>0.7m,保证工作人员能够较为方便的通过。

（3）当为低压配电设备时C值不小于,高压配电设备C值不小于2m。

（4）为了便于就地检修水泵，D不宜小于1m。

（5）E值一般为电机轴长加0.5m，但不宜小于3m。

（6）F应不小于0.7m。

如电机容量大于55kW时，F应不小于1m。

六、格栅除污机的选择
本设计为污水提升泵站，在进水口除需要设置格栅除污机来除去污水中的杂物，以免沉淀或造成堵塞。

由前面计算推得泵站地下部分设计深度米。

由给水排水设计手册.第11册电子书中P521中查得，在满足各项条件下选择GH型链条式回转格栅除污机为宜，需2台。

关于GH型链条式回转格栅除污机的说明如下：
根据要求设置该格栅除污机：
具体设置见图纸。

八：确定起重设备的型号
设置高度从泵房天花板至吊车最上部分应不小于,从泵房的墙壁至吊车的突出部分应不小于 .泵房屋顶应设检修孔（）.因此综合各数据，泵房地面部分高度取米。

根据WQ2520-638-300 90泵重2260千克，GH型链条式回转格栅除污机重3500-5500千克，由给水排水设计手册.第11册电子书中P648选择相应的电动葫芦型号：
确定用于泵的电动葫芦型号为：
1318
CD D
-，N=；
用于格栅除污机的电动葫芦型号为：
1518
CD D
-，N=。

九：确定水泵的标高和机器间的地面标高
依据设计手册查相应的距离，并确定泵房地面部分包括屋顶高7米，地下部分包含地基、平板厚度确定深为米。

其余详细的细节、配件等，见图纸说明。

十、图纸说明：
设计说明：
1、本图尺寸以毫米计，高程以标高计，标高采用绝对标高，管理层地面标高为128.150m，
进水口标高,采用黄海高程系。

2、本污水提升泵房依据：设计污水提升量为万立方米/日，污水提升设备安装潜水泵型
号为WQ2520-638-300 90 四用一备（Q＝900立方米/h，H＝,N=90KW），旱季起用三台，
雨季四用一备。

3、潜水泵均配置自耦装置。

4、管件防腐：铸铁和钢管件彻底除锈达级后，水下立管刷环氧涂料底漆两道，面漆两道；
其余管件外壁刷氯化橡胶底漆两道，氯化橡胶面漆两道；内壁以1：1水泥砂浆衬里，
衬里厚10±2mm。

5、水泵的开启：旱季，水泵的运行按三台考虑，水泵的开停根据污水泵房的水位高低来
考虑，水位下降至最低开泵水位时停泵，当水池水位上升至最高水位时开泵，具体停
泵水位可根据实际情况作适当调整。

6、泵房通风采用自然通风。