泵站设计计算
一、
基本情况概述
1、设计题目：M市给水厂二泵站初步设计
2、给水管网供水量：最高日供水量为3.8万m3。城市管网所需扬程为42m,该扬程未包括泵站内部所需扬程。
3、气象资料：年平均气温15.6℃，最高气温39.5℃，最低气温－8.6℃。主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。
4、工程地质及水文地质：城市土壤类型为轻质压粘土，地下水位埋深为6.0m,冰冻线深度为1.m。
5、其它资料：地震等级：五级；地基承载力2.5Kg/cm2；可保证二级负荷供电。
二、 泵站流量扬程的确定
1.流量的确定
考虑给水系统自身用水，取自用水系数为β=1.02
则设计流量：Q=3.8×10000÷3600÷24×1.02=0.44861m3/s 2.扬程的确定
（1）水泵扬程：H=Hst+∑h 式中Hst 为水泵静扬程；
∑h 包括压水管水头损失、吸水管路水头损失和泵站内部水头损失； 设计静扬程 Hst：即供水管网所需扬程（包括服务水头）Hw=42.00 加上泵站
出水口与吸水井水面高差Hs，暂定为 Hs=-2m。 （2）泵站内部水头损失∑h粗略估计为 2m。 （3）安全工作水头hp，其值粗估为 2m。 综上可知，水泵最大扬程H=42+2+2-2=44m 三、 泵站的形式
采用合建式半地下泵房； 吸水井水面标高高于泵轴2m；
吸水井水位变化很小，不予考虑，水位低于地面0.5m。
四、 水泵与电机的选择
采用两用一备的方式，选三个型号相同的水泵，水泵为单级双吸式离心泵， 单泵流量为水量的70%，以保证一台水泵事故时，基本满足用水需要。 要求的单泵流量为Q=0.7×0.44861=0.314027m3∕s=314.027L∕s；
在满足最大工况的要求下，合理利用各水泵的高效段，应尽量减少能量的浪 费， 水泵的高效段一般在 0.85 到 1.15 倍的额定流量之间。 选用水泵流量为 Qp=Q∕1.15~Q∕0.85=273L∕s~369L∕s。扬程H=44m。
在KQSN型谱图上找到 KQSN350-M13 规格为 390型的单极双吸泵。 相应泵参数：流量范围 201.6L/s～336.1L/s，扬程范围42m～50m,转速 1480r/min,轴功率为133.3kw～161.8kw,电机功率为185kw，效率74%～86%，允许吸上真空度 6.2m,所选电机型号为Y315M-4.
吸水口到出水口宽 1080mm，泵轴距基础高 620mm，吸水口内径 350mm，外径 505mm， 出水口内径300mm， 外径445mm， 吸水管中心线低于泵轴 300mm，出水管中心线低于泵轴300mm；
泵与电机总长2595mm， 电机轴长1270mm， 电机高1335mm， 底座长1995mm，底座螺孔间距680mm，螺孔深 500mm; 泵重1108kg，电机重990kg，电机底座重440kg。 五、 水泵机组组合
利用设计流量计算，并为远期设计预留水泵空间。 1、 布置方法
采用两用一备，三泵为同一型号。 2、 布置形式
由于采用的泵进出水管顺直，机组轴线重合时水利条件最好，能耗最少，所 以采用横向单行排列方式。 泵与电机总长2595mm； 电机轴长1270mm；
相邻机组的基础之间的净距为1500mm；
机组与配电房间距： 根据泵站设计规范， 高压配电情况下， 此间距至少为2m，故取2m；
泵突出部分到墙壁净距：设计为最大设备宽加1m；
出水侧泵基础与墙壁净距为5m； 进水侧泵基础与墙壁净距为1.4m。 4、泵基础布置
基础要能承受机组静荷载和机械震动荷载，卧式泵均为块式基础，其尺寸大 小可按如下计算：
基础长度L=1995+200=2195mm；
基础宽度B=620+200=820mm； 基础高度H=500+200=700mm；
另外，基础的重量为机组总重量的4 倍，即 4×﹙990+1108+440﹚=2538kg； 基础用混凝土浇筑，其顶面高出室内地坪20cm. 5、吸水管路及压水管路
（1） 吸水管路组成与布置（按水流顺序）
吸水喇叭口DN=400mm，DN1=600mm，距吸水井底高度 0.6m，距井壁 0.6m， 吸水喇叭口之间的距离为1.2m，局部阻力系数0.1； 部分长度吸水管DN=300mm，管长 500mm； 90°弯头DN=400mm,L=300mm，局部阻力系数 0.6；
部分长度吸水管DN=400mm，管长2500mm（通过计算设计流速在 1.56m∕s~
2.11m∕s,满足要求）;
偏心渐缩管DN400~300mm，L=250mm，局部阻力系数 0.18； 法兰式碟阀DN=400mm，全开情况下的局部阻力系数 0.2； （2）压水管路组成与布置
法兰式碟阀DN=350mm，全开情况下的局部阻力系数 0.2； 偏心渐扩管DN250~350mm，L=250mm，局部阻力系数 0.18； 2 个90°弯头DN=350mm，L=350mm，局部阻力系数 0.59； 旋启式止回阀，局部阻力系数3.0； 伸缩器，局部阻力系数1.9； 压水管DN=350mm，L=30000mm；
（2） 损失计算
吸水管路 Q=314.027L∕s， DN=350mm， 由水力计算表查得， 近似流量 Q=315L∕s，DN=400mm，采用铸铁管时，v=1.78m∕s，1000i=11.2；
吸水管沿称损失∑hl=（500+2500）÷1000×11.2÷1000=0.0336； 局部损失的计算：吸水喇叭口流速 v=4Q∕πd2=2.50m∕s 90°弯头处流速v=4Q∕πd2=2.50 m∕s； 偏心减缩管流速v=4Q∕πd2=3.26 m∕s； 碟阀处流速v=4Q∕πd2=3.26m∕s；
∑hs=ξv2∕2g=(0.1×2.502+0.6×2.502+0.18×3.262+0.2×3.262)∕（2× 9.8）=0.42m；
吸水管总水头损失∑h=∑hl+∑hs=0.0336+0.42=0.45；
压水管路 Q=314.027L∕s， DN=350mm， 由水力计算表查得， 近似流量 Q=224L, DN=350mm，采用铸铁管时，v=2.33m∕s，1000i=22.7；
压水管沿程损失∑hl=30000÷1000×22.7÷1000=0.681m； 法兰式碟阀流速v=4Q∕πd2=3.27m∕s； 偏心渐缩管处流速v=4Q∕πd2=2.5m∕s； 两个90°弯头处流速 v=4Q∕πd2=2.5m∕s； 旋启式止回阀处流速v=4Q∕πd2=2.5m∕s； 伸缩器处流速v=4Q∕πd2=2.5m∕s；
∑hs=ξv2∕2g=（0.2×3.272+0.18×2.52+0.59×2×2.52+3.0×2.52+1.9 ×2.52）∕（2×9.8）=2.11；
压水管总水头损失∑h=∑hl+∑hs=0.681+2.11=2.791； 水泵的实际扬程：
H=Hst+∑h 总=42-2+0.45+2.791=43.241m<44m，故经校核后，初期预定满足要求，泵选择合适。
六、 泵安装高度的确定和泵房高度的计算
该泵房为半地下式泵，水泵的安装使得泵轴低于吸水井的最低液面，因而水 泵为自灌式工作，所以，水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。
根据有关规定：
吸水口距底距离500mm（>0.8D） ；
泵轴高于基础（突起处）520mm； 基础埋于地下2m，基础总厚度700mm； 压水口标高：h=h 轴-压水口与泵轴的距离；
泵房高度（不含地上部分）定为低于地面4m 以保障水的供给。 七、 附属设备的选择
1．引水设备
水泵为自灌式工作，不需引水设备。 2.排水设备
因泵房略深，设计采用电动水泵排水，并配置水位感应启动装置。沿泵房内 壁设排水沟将水汇集到集水坑内，然后用泵抽出去。 3.通风设备
根据主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。泵房又属于半地下式，通风 情况良好，设计上可尽量采用自然通风。 4.计量设备
在清水池与吸水井之间的管路上安装电磁流量计统一计量。
