1 设计目的。
课程设计是实现高等工科学生培养目的所不可缺少的教学环节，是培养学生综合运用所学的基础理论和技术知识解决问题的能力的重要环节。通过泵站设计，让学生受到工程师所必须的综合训练，初步学会工程设计的原则、方法和步骤，学会应用设计规范、设计手册等技术资料和编写工程设计计算说明书的能力。
2 设计资料。
2. 1 用水量资料。
某城市最高日用水量35000m3/ d 考虑，该市各小时用水量见表1。经方案比较后决定二级泵站采用二级供水，即0—4点每小时供水量为最高日用水量的2.5%，4—24点每小时供水量为最高日用水量的4.
5%。表1 最高日个小时用水量表。
2.2 气候情况。
1）室内全年最高温度37℃，最低温度2℃，年平均气温21℃。
2）年平均相对湿度65%。
3）常年主导风向：东南风。
2.3 其他资料。
1）二泵站（清水池附近）地质情况：地面表层约2米为粘土，2米以下为页岩。（2）水厂地面标高100米，清水池有关尺寸如图1所示，夏季最高水温15℃。
图1 泵站水池参考图。
3）二泵站供水的最不利点地面标高为116米，要求直供水至建筑三层。
4）输配水管网的水头损失为18米。
5）给水系统自用水占总用水量的2%，即系统自用水系数为1.02。
6）该城市不允许间断供水，应设备用泵。
3 设计内容。
3.1 设计任务。
1）根据设计的流量（二级供水量）和粗估扬程，初选水泵和电机（进行方案比较）要求摘录水泵和电机性能参数及安装尺寸**。
2）计算水泵机组基础的尺寸（绘草图）。
3）决定泵站类型。
4）吸、压水管路的设计与计算，包括管径确定、闸阀布置与管道安装方式等，要求列出水力计算表。
5）对泵站进行工艺设计，并绘制草图。
6）计算吸、压水管路水头损失。
7）精选水泵和电机。
8）确定泵轴标高（计算水泵的安装高度）和机器间地面标高。
9）流量校核及备用泵的选择。
校核最大用水时q2。
最大转输时矛盾不突出，校核略。
校核消防供水时：该城市同一时间内的火灾次数采用2次计算，一次灭火用水量为35l/s。
10）选择起重设备，确定泵房建设高度（绘制草图）。
11）配置泵站的附属设施（真空泵、排水泵）。
12）确定泵站平面尺寸。
13）对土建和电气工程提出设计任务书（本次设计略）。
14）编制工程概预算（本次设计略）。
3.2 设计內容与要求。
1）设计说明书：应详细说明设计依据。
2）设计计算书：计算步骤要求详细，并绘出必要的计算草图。
3）设计图纸：要求完成泵站的平面图、主泵的纵剖面图（详见课本p193、p194）。
4 设计计算说明书。
4.1 熟悉原始资料及总体设计原则。
在开始设计之前应仔细研究设计的原始资料，根据设计内容，复习教材的有关部分，收集需用的规范手册及参考资料。并明确设计题目、设计目的、设计任务、设计原则、工程情况等基础资料。
4.2 设计流量的确定、设计扬程的估算。
4.2.1 流量确定。
一般按最大日逐时用水变化曲线来确定各时段中水泵的分级供水线。如没有用水量变化曲线，可按最高时用水量和平均时用水量附近的水量值(根据选泵情况而定)进行二级供水，这样分别定出一级设计供水量q1及二级设计供水量q2。
1）最高日用水量 qd =35000（m3/ d）
2）二泵站一级供水量q1= ×2.5%qd（m3/ h）
q1 = 1.02 × 2.5% ×35000=892.5（m3/ h）=247.92（l/s）
3）二泵站二级供水量q2= ×4.5%qd （m3/ h）
q2=1.02 ×4.5% ×35000=1606.5（m3/ h）=446.25（l/s）
—自用水系数。
（4）消防供水量q3= q2+35×2=516.25（l/s）
4.2.2 扬程估算。
h=(h'st十hsev)十∑h（管道）十∑h（泵站）十h（安全）
h'st——吸水井水面与控制点的地面高程之差。
hsev——控制点的服务水头，hsev=12+（楼层数－2）4
∑h管道——输水管道中的总水头损失（局部和沿程损失之和）
∑h泵站——泵站内的局部和沿程损失之和(假设为2米估算)
h安全——安全水头，一般取1—2米。
注：由于初步选泵时，泵站尚未设计好，吸水、压水管路也未进行布置，水流通过管路中的水头损失是未知的，所以这时水泵的全扬程不能确切知道，只能先假定泵站的管道中的水头损失为某一个数值，一般在初步选泵时，可假定此数为2m左右。
h=(h'st十hsev)十∑h（管道）十∑h（泵站）十h（安全）
h=(20+16)+18+2+2=58m
4.3 选水泵及电动机
包括选择水泵的型号，工作泵和备用泵的台数。
4.3.1 选泵参考特性曲线(ab线)的求算。
1）a点：qa=q2 =446.25l／s ha=h=58m
2）b点：qb=30l／s hb=(h'st十hsev)十∑h十h(安全)
其中∑h——当q=30l／s时，管道及泵站内的全部水头损失很小，一般取为2m
hb=(20+16)+2+2=40m
2.3.1 进行方案比较(列表比较)选定方案。
表3 选泵方案比较表。
由上表跟图通过以下几个方面进行比较：
1） 从运行费用方面： i方案在两级供水时扬程利用率相差较大，ii方案扬程利用率较高，而i方案扬程利用率相对较低，而且ii方案的水泵效率较高。从能量节约及扬程利用方面ii方案占优。
2） 从基建造价方面：两个方案均为二用一备，对泵房的面积要求相同。
3） 从管理维护方面看：两中方案中使用的是同种型号的水泵，进出口仅有一种，管道附件变化少，便于施工维护，同时也便于泵的换轮工作互为工作、备用泵。
4） 从发展方面看：ii方案富余水头比较大，有一定的发展空间；i方案在长期发展上只要换大叶轮则能提高扬程，简单节约。但本次设计预留泵位，且必要时开动备用泵，三泵工作，在此前提下i方案的优势不明显。
5） 从综合方面考虑，最后选用第ii方案。
2.3.2 查出所选水泵及电动机的各项参数。
详细见表4，表5。
表4 水泵性能参数。
表5 电动机性能参数。
2.3.3 计算水泵的实际总扬程
h=(hst’十hsev) 十∑h管道十∑h泵站十h安全。
=(116-100)+4+16+18+2+2=58m
4.3.5 校核最大流量q2
q2=446.25l/s时水泵的扬程为60m满足此h的要求。
4.3.6 校核消防供水时，水泵的扬程是否满足h的要求。
校核消防供水时：该城市同一时间内的火灾次数采用二次计算，一次灭火用水量为35l/s ，qmax=q2+35×2=516.25l/s 该流量对应的扬程hmax< h （三泵并联时q最对应的h）由附图1可知。
4.4 机组基础尺寸的确定
4.4.1 要求绘制机组基础的尺寸草图。
查出水泵的外形尺寸及安装尺寸、进出口法兰及吐出锥管尺寸及其安装高度(画出示意图并列表)，见表6，图2。
表6 水泵机组尺寸表。
续表。续表。
图2 水泵机组尺寸图。
4.4.2 计算机组基础尺寸。
对于不带底座的大中型泵。
基础长度l=地脚螺栓孔间距＋0.4＝l4+l6+l7+0.4=2070mm
基础宽度b=a+0.4=0.508+0.4=910mm
基础高度h=3.0w/lbr , w=0.773+1.062=1.835t
h=3×1.835/(2.063×0.908×2.4)==1.224m=1230mm
w－为机组总重量。
r－混泥土容重 2400kg/m3
2.4.3 基础的校核。
1）基础重量＞(2.5－4)w
基础重量＝2.063×0.908×1.224×2.4＝5.5027t
基础重量＝5.027=2.9987w>(2.5－4)w
2）基础高度h≮50－70cm
基础高度＝1230mm
3）基础顶面高出室内地坪≥10－20cm
4.5 确定泵站类型。
因为所选用水泵的允许吸上真空高度为5.5m,清水池埋深约4.5m,吸水井埋深约5.5m,且水池附近2m以下为页岩，为免建造困难，且考虑到有利于水泵吸水，因而泵房选用半地下室式。
4.6 水泵机组布置。
本次设计采用横向排列，如图3。其适用于侧向进、出水的水泵，如单级双吸卧式离心泵sh型、sa型。横向排列虽然稍增长泵房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水力条件好，节省电耗。
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