泵与泵站课程实验报告课程设计

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实验报告

课程名称：泵与泵站课程实验报告

院

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专业班级：学生姓名：

学

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指导教师：

2012 年 12 月 04 日

城市建设（院、系）

给水排水工程专业

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2012/12/1

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1.工程设计概况本工程为生活污水处理厂污水提升泵站，最高日最高时污水量为 s m s L h m K Q Qz h/ 361 .0 / 11 .361 / 13003 3max     。

日处理污水量 Q h =30000m 3 /d

最高日平均时污水流量 Q h =Q d /24=1250m 3 /h 04 .112501300max  hzQQK

来水管 DN700，管内底标高-4.5m，设计水位标高-4.16m，沉砂池最高水位 4.5m。

2.工艺设计 2.1 污水泵站的基本组成污水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间，有时还附设变电所

2.2 设计计算 2.2.1

格栅设计本设计采用中格栅，栅条间隙宽度 20mm，过栅流速 0.8-1.0m/s，格栅倾斜角一般在 45°-75°；格栅断面形式采用矩形，尺寸 φ=20mm，过栅水头损失 0.08-0.15m。设计流量 0.361m 3 /s。（给排水设计手册·五·P280）

2.2.1.1 栅前水深计算计算过程只求了解可略,本设计取水深 h=0.4m 2.2.1.2 格栅的间隙数

NbhvQn sinmax

式中

格栅栅条间隙数，个；

maxQ

最大设计流量， s m 3 ；



格栅倾角，度；

设计的格栅组数，组； b

格栅栅条间隙数， m 。，中格栅 e=10—40mm 设计中取60   b=20mm=0.02m  n个 44 4 .439 .0 4 .0 02 .060 sin 361 .00  

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2.2.1.3 格栅栅槽宽度

  bn n S B    1

式中

—— 格栅栅槽宽度， m ；

S —— 每根格栅条宽度， m 。

设计中取 S =0.01m,B=0.01×（44-1）+0.02×44=1.31m 2.2.1.4 进水渠道渐宽部分的长度计算

111t a n 2 B Bl

式中

1l——进水渠道渐宽部分长度，m；

1 ——渐宽处角度，度；设计中取

1= 20， m 9 .0 B 1  此时进水渠道内流速 s mhBQv / 0 .19 .0 4 .0361 .01max 

m 56 .03639 .0 29 .0 - 31 .120 tan 29 .0 - 31 .1l01 

2.2.1.5 进水渠道渐窄部分的长度计算

mll 28 .0256 .0212  

2.2.1.6 通过格栅的水头损失

  sin220gvh  34) (bS  

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0 1kh h 

  s i n2) (2341gvbSk h 

式中

1h ——水头损失， m ；

——格栅条的阻力系数，查表知  =2.42；

k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 k =3。

则

mgh 103 .0 60 sin29 .0)02 .001 .0( 42 .2 302341    

2.2.1.7 栅后槽总高度设栅前渠道超高m h 3 .02，栅前槽高 m h h H 7 .0 3 .0 4 .02 1    

则

栅后槽总高度：

m h h h H 803 .0 3 .0 103 .0 4 .02 1      

2.2.1.8 栅槽总长度 mHl l L8 .246 .0 0 .1 5 .0 28 .0 56 .060 tan803 .00 .1 5 .0 28 .0 56 .0tan0 .1 5 .02 1            

2.2.1.9 每日栅渣量

1 0 0 0 1 0 0 08 6 4 0 01 1 m a xW QKW QWZ 式中

W—— 每日栅渣量， d m 3 ；

1W——每日每 10003m污水的栅渣量，3 3 310 m m 污水。

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设计中取

1W =0.073 3 310 m m 污水 d m W / 48 .11000 5 .186400 07 .0 361 .03  ＞0.2 m 3 /d

应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。

2.2.2 集水池选择集水池与机器间合建式的方形泵站，考虑 3 台潜污泵(2 用 1 备)，每台水泵的容量为：

考虑采用三台潜污泵（二用一备）

则每台流量：

min / 83 .10 / 1805 .02361 .03 3m s m Q   

集水池有效容积，采用相当于一台泵 6min 的容量（给排水设计手册·五·P192）：

W1=10.83×6=64.98m 3 取 65m 3

有效水深 2m，则集水池面积为 F=65/2=32.5m 2 ；取 33m 3 最低水位至池底有 1m 吸水安全水位，则集水池总需容积：W=33×3=99m 3 2.2.3

水泵的选择 2.2.3.1

泵站设计流量的确定排水泵站的设计流量按最高日最高时污水量决定。一般小型排水泵站（最高日污水量在 5000m 3 以下），设 1~2 套机组；大型排水泵站（最高日污水量超过 15000 m 3 ）设3~4 套机组。

2.2.3.2

泵站的扬程 ss sd s dH H H h h h      安全

H ——泵站扬程（m）

ssH——吸水地形高度（m）,为集水池经常水位与水泵轴线标高之差；其中经常水位是集水池运行中经常保持的水位，一般可以采用平均水位 sdH——压水地形高度（m），为水泵轴线与经常提升水位之间的高差；其中经常提升水位一般用出水正常高水位

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h——管道总水头损失（m），初步估计，最大流量时为 2m，最小流量时为 0.1m sh——过栅水头损失（m），由上面计算得 0.127m h 安全——安全水头,一般取 1~2m，本设计取 2m 进水管的设计水位为-4.16m，则集水池的最高水位为：

（-4.16）-0.05-0.103—0.05=-4.363m（0.05 为过槽钢水头损失，0.103 为过栅损失）

集水池的最低水位为（-4.363）-2=--6.363m（集水池的有效水深为 2m）

）

m 5 .4 （沉砂池最高水位为 863 .10 ) 363 .6 ( 5 .4 静扬程 m H ST     流量最大时：

m h H HST863 .14 2 2 863 .10      

222222101300  babab baQQSQSQhhhh h  =h a =2,求得 h b =0.0001183，这里约取 h b =0.1m

流量最小时：

m h H HST963 .12 2 1 .0 863 .10      

2.2.3.3 选泵方案比较如下图根据以上计算结果作出 a（1300m 3 /h，14.863m），在流量最小处的扬程 12.963m作出 b 点，连结 ab，作出 ab 线，选泵。结果列于表中。

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方案编号用水变化范围运行泵及其台数泵扬程（m）

所需扬程（m）

扬程利用率（%）

泵效率（%）

第一方案选用两台300QW800-15-55 640~850 一台300QW800-15-55 14.7~16.9 14.863 88~100 82.78 1280~1700 两台300QW800-15-55 15.2~16.9 14.863 88~100 82.78 第二方案选用两台250QW600-15-45 410~640 一台 250QW600-15-45 14.2~17.4 14.863 85~100 82.6 820~1280 两台 250QW600-15-45 14.2~17.4 14.863 85~100 82.6

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经比较，第一方案的能量利用略好于第二方案，能量浪费少，效率高，所以选择第一方案。

3.3.4 水泵机组的各项参数表 2

QW800-15-55 型潜污泵性能参数表型

号出口直径(mm) 流

量（m 3 /h）

扬程（m）

转

速（r/min）

功率（kw）

效率（%）

重量(kg) 300QW800-15-55

300 800 15 980 55 82.78 1350

表 3 电动机性能参数表电机型号功率（KW）

转速 r/min 电压（V）

Y250M-2 55 1480 537

3.4 机组基础尺寸的确定 3.4.1 基础尺寸

表 4

QW 型泵外形及安裝尺寸

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e g H lmin

300QW800-15-55 770 780 500 基础长度 L=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm

=g+400=780+400mm=1180mm 基础宽度 B=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm

=e+400=770+400=1170mm 基础高度 H=3.0w/LBr =3.0  1350  (1.18  1.17  2400)=1.22m 式中：

W---机组总重量

r---混泥土容重 2400kg/ m 3

3.4.2 基础校核：

a、基础重量=1.18  1.17  1.22  2400=4042.40kg 机组重量=1350kg

满足基础重量=机组重量×3，符合要求

b、基础高度＝1220mm≮50cm ,符合要求顶面高出室内地坪取 30cm>10~20cm

3.4.3 水泵机组布置本设计污潜污泵为两用一备。泵房平面布置要求进出水管顺直，水力条件好,节省电耗，更为紧凑，节省建筑面积。为了能使水泵能够自灌式进水，本设计采用地下湿式泵房，水泵间与集水池合建，已定集水池所需面积为 33m 2 ，根据机组布置要求，现平面布置尺寸如下： B L6.6×5（给排水快速设计手册·二·P26、28）。详见下图：

尺寸编号型号

仲仲

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3.5 机组与管道的布置特点 3.5.1 机组布置的特点污水泵机组的开、停比较频繁，污水泵常常采取自灌式工作。这里没有吸水管 3.5.2 水泵及管道特性曲线 3.5.2.1 单泵水泵特性曲线设泵特性曲线方程为2Q S H Hx x  由泵 300QW800-15-55 的特性曲线上取A(800,14.5),B(700,16.5) 代入方程可知 0000133 .0700 8005 .14 5 .162 2 21222 1Q QH HS x

则将 A(800,14.5)，代入20000133 .0 Q H Hx  ，得 0 .23  H

所以单水泵特性曲线方程: 20000133 .0 0 .23 Q H  

表 5 单水泵特性曲线计算 Q(m3 /h) 0 200 400 600 800 1000 H(m) 23.00

22.47

20.87

18.21

14.49 9.70

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3.5.2.2 并联水泵特性曲线由单泵特性曲线通过横加法原理可知，并联水泵特线计算

表 6 并联水泵特性曲线计算 Q(m 3 /h) 0

400

800

1200

1600 2000 H(m) 23.00

22.47

20.87

18.21

14.49 9.70

3.5.3 管道的特点潜水泵只有压水管，不用设计吸水管

由水泵特性曲线图可以读出单泵工作，水泵并联工作的工况点分别为（800,15）；（700,16.4）

单泵压水管，设计流速假设为 1.5m/s，由公式可知流量为 s m h m Q / 23 .0 / 8303 3单 

管径为：

mmvQD 4415 .13 2 .0 4 4单  ，取 mm 400

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其实际流速为：

1.83m/s0.4023 .0 4 42 2并  DQv ，满足 1.5m/s～2.0m/s b 当两台水泵水量合用一条压水管，即压水总管，而仅有一台水泵工作时，设计流速为 1.0m/s，

管径为：

mmvQD 5410 .1.23 0 4 4单  取 mm 0 50

实际流速为：

0.7m/s 1.17m/s0.50.23 4 42 2总单  DQv

满足要求

3.6 计算水泵水头损失提升水位：

H sT =10.863m 以最不利点 A 为起点，沿 A、B、C、D、E 线顺序计算水头损失。

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A-B 段：每根压水管 Q=800m3 /h，管径 DN400,v=1.83m/s, i 1000 20.5。

喇叭口 15 .0   ， DN300  900 弯头 1 个  0.49， dn300  DN400 渐扩管 1 个17 .0  ， DN400 直管长度为喇叭口标高-泵轴线标高+水平段+伸缩节+止回阀+阀门+两泵之间的长度=8m， DN400  900 弯头 1 个ξ=0.59。

球形伸缩节21 .0   DN400 止回阀 1 个 8 .1   ，DN400 阀门 1 个 06 .0   ，

则 A-B 段头损失：

10005 .2086 .1983 .1) 59 .0 06 .0 8 .1 21 .0 59 .0 17 .0 49 .0 15 .0 (2         

=0.69+0.123=0.817m B-C 段：dn400  DN500 渐扩管 1 个 21 .0   ， dn400  DN500 丁字管 2 个 5 .1   。

选用管径 DN500 长 2.4m, Q=1600m3 /h，s m v / 34 .2  ,  i 1000 15.6。

则 B-C 段水头损失：

m 88 .0 04 .0 84 .010006 .154 .26 .1934 .22 5 .12      

C-D 段：DN500 长=过墙孔段长度+立管高度+道路宽度=9m，  i 1000 15.6 DN500090  弯头 2 个 64 .0   。则 C-D 段水头损：m 45 .0 36 .0 09 .06 .1934 .22 64 .010006 .1592      

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D-E 段：外管道总水头损失（即从泵站到细格栅进水口）为 0.1m。

则 A-E 管路水头损失：

  h 0.817+0.88+0.45+0.1=2.25m，与估算的 2m 相近 3.7 求工况点比阻 S=Σh/Q 并2 =2.25/1600 2 =0.00000088 根据公式 H=10.863+0.00000088Q 2 ，列流量与水头损失计算表，再描点作图：

最高水位管道特性曲线计算

Q(m3/h) 0 400 800 1200 1600 2000 2400 H(m) 10.863

11.0038

11.4262

12.130

13.116

14.383

15.932

最低水位管道特性曲线计算

Q(m3/h) 0 400 800 1200 1600 2000 2400 H(m) 8.863

9.0038

9.4262

10.130

11.116

12.383

13.932

由图可得，管道特性曲线与单泵曲线和并联曲线的高效段相交，即水泵工况点落在高效段内，运行经济合理，符合使用要求

污水泵站课程设计说明书

污水泵站组成：集水池、机器间、辅助间；

已知条件：

1)泵站进水管的最大小时流量问520.11L/S，平均流量434.32L/S；

2)泵站进水管管底标高为154.75m，管径为700mm，充满度0.73；

3)泵站出水直接送至污水处理厂的沉砂池，沉砂池的睡眠标高为173.49m，输水管管道采用铸铁管，泵站至沉砂池的管道总厂度为931m，泵站外局部水头损失占管道水头损失的25%；

4)泵站选定位置不受洪水威胁，室外地面标高167.01m；

5)地质条件为亚粘土，地下水位标高为150.62m，冰冻深度为-1.67m。

1.水泵的选择

1) 初选泵：拟用5台泵（四用一备）

则每台泵的流量为Q。=Q/4=520.11/4=130.03L/S

2) 水泵的选择及其他

a) 扬程的估算

通过格栅的水头损失为0.1m

集水池设计最高水位：进水管内水面标高-格栅水头损失= 154.75+0.7*0.73-0.1=155.16m

集水池设计最低水位：设计最高水位-有效水深=

155.161-2=153.16m

静扬程：沉砂池标高-集水池最低水位=173.49-153.16=20.33m

假设泵站内部管线水头损失2m，取安全水头2m，出水总管中心埋深2.1m；

则水泵设计扬程H=20.33+2+2+931*3.11/1000*1.25=27.95m b) 水泵型号的确定

根据扬程27.95m，流量130.03L/S，查询《给排水设计手册第11册常用设备》，选用200TLW-380IB型立式污水泵，配套电机。 200TLW-380IB型立式污水泵性能参数：

流量Q=117.5L/s扬程H=29.6m转速1450r/min

电动机功率N=55kw效率ŋ=74%气蚀余量(NPSH)r=8.0 重量=1515kg。

3) 水泵扬程校核：

a) 吸水管路水头损失计算：

每根吸水管130.03L/S，选用DN350mm铸铁管，v=1.30m/s1000i=6.89

喇叭口直径D`=1.428D=500mm

设计集水池尺寸：15.5*3.2（m*m）

喇叭口距离集水坑底最小距离：1.3D=650mm

喇叭口最小间距：2*D`=2*500=1000mm

喇叭口高度：5（D`-D）=5*(500-350)=750mm

喇叭口距离井壁边缘：1*D`=500mm

吸水管长1480mm

喇叭口ɕ=0.1闸阀(DN700)ɕ=0.06

闸阀(DN350)ɕ=0.07偏心渐缩管(DN350*250)ɕ=0.18 渐扩管(DN350*200)ɕ=0.25 渐扩管(DN500*350)ɕ=0.21

渐扩管(DN700*500)ɕ=0.24 四通（汇合流）ɕ=6

90°弯头ɕ=0.6三通（直流）ɕ=0.

1查表知道:DN350时v=1.3m/s1000i=6.89

DN500时v=1.28m/s1000i=4.21

DN700时v=1.35m/s1000i=3.11

取最远处管路进行计算：

① 局部阻力损失：(0.1+0.18+0.07+0.25+0.07+0.6+0.1)*1.30²/(2*9.81)+(6+0.24)*1.28²/(2*9.81)+(0.6+0.06)*1.35²/(2*9.81)=0.1158+0.51+0.06=0.69m

② 沿程阻力损失：

(1.48+0.45+0.45+0.45+0.45+1.17+2.56+0.59)*6.89/1000+(2.11+1.00+0.55)*4.21/1000+(0.66+1.12+9.76)*3.11/1000=0.0523+0.0154+0.0359=0.104m

③ 水泵入口处水头损失：1.0*1.30²/(2*9.81)=0.0861m

④ 水泵所需扬程： 0.69+0.10+0.09=0.88m

0.88+27.95-2=26.83\n

故所选泵合适。

4) 基础的设计：

已知水泵重量1515Kg根据要求设计基础重量为水泵的2.5倍，

基础采用钢筋混凝土密度取2400Kg/m³。参照水泵安装图后设计成如图所示。设计基础在地脚螺栓位置开边长100mm*100mm，深度1200mm长方形孔，方便螺栓安装浇筑（地脚螺栓宽度上留出10cm保护尺寸，长度上留出15cm保护尺寸，螺栓在基础内长度960mm，基础1400mm高。螺栓高出基础部分180mm，供泵安装及螺帽等小部件的安装）。

2.集水池设计

集水池的容积首先应该满足安装吸水管的要求，其次应保证水泵工作时的水里条件及能够及时将污水抽走的前提下，尽量使集水池的容积小些，本设计采用满足一台泵连续工作5min的容量。集水池的容积：130.03/1000*5*60=39.01m³

集水池的有效水深采用2m，则集水池的最小面积F=39.01/2=19.50㎡

因为本设计采用自灌式，又根据喇叭口间距最小距离（375mm）、基座间距最小距离（800mm），

池底做成0.1坡度坡向集水坑，集水坑底部与喇叭口下端相距1300（>1.3D`）mm，格栅离墙0.5m，最终得出集水池总长15.5m总宽3.2m。集水坑深度1.45m，喇叭口底端距集水坑墙375mm集水坑底标高150.39m ，进水管底与格栅底落差870mm。

3.水泵机器间布置：

1) 机械间设五台水泵（四用一备），并联工作

基础横放，总长为2150mm，宽为950mm，基础间距1125mm（>800mm）基础距集水池墙1200mm，基础下埋920mm；

2) 泵房管路上方、阀门边上铺设钢格栅板过道，方便行走。出水管备用闸阀设在过道下方，过道开出闸阀开关口，方便操作。

4.辅助设备选择

1) 排水沟：在管路底部设排水沟，坡度0.005坡向集水池方向，排水沟水由泵吸入排除

2) 起重设备：为了方便得拆装水泵以及其他大型部件，在屋顶安装电动单轨起重机。泵总厂2216mm，屋顶距离室外标高5m，选用LD-A型电动单梁起重机（型号ZDY21-4），起重2t，跨度22.5m，电葫芦高度1790mm，起升高度24m。