泵与泵站课程实验报告课程设计

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　 课程名称：泵与泵站课程实验报告

　 院

　系：

　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

　2

　班

　 组

　泵与泵站

　课

　学号 10 姓名

　实验日期

　 2012/12/1

　教师评定

　 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

　n

　格栅栅条间隙数，个；

　 maxQ

　最大设计流量， s m 3 ；

　 

　格栅倾角，度；

　 N

　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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　 2012/12/1

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　 2.2.1.3 格栅栅槽宽度

　   bn n S B    1

　 式中

　B

　—— 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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　 2012/12/1

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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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　 2012/12/1

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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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　 2012/12/1

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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）

　a

　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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　 2012/12/1

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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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　 2012/12/1

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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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　学号 10

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　 2012/12/1

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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