某給水工程凈水廠送水泵站設(shè)計(jì).doc

1、. 目 錄1 計(jì)算流量并初算揚(yáng)程11 設(shè)計(jì)資料及設(shè)計(jì)內(nèi)容112 設(shè)計(jì)流量313 設(shè)計(jì)揚(yáng)程32 選泵方案21 選 泵422 選泵方案的比較623 配套電機(jī)的選擇73 設(shè)計(jì)水泵機(jī)組的基礎(chǔ)31 基礎(chǔ)基本要求832 泵機(jī)組的基礎(chǔ)計(jì)算833 決定泵站的形式及泵房形式84 吸、壓管管徑及管路附件的選配41 吸水管及壓水管管徑的選擇942 吸壓水管的布置1043 吸壓水管的設(shè)計(jì)115 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算51 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算1252 選泵校核136 泵安裝高度的確定和泵房設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算147 附屬設(shè)備的選擇14參考文獻(xiàn) 151、計(jì)算流量并初算揚(yáng)程11 設(shè)計(jì)資料及設(shè)計(jì)內(nèi)容 11

2、1 設(shè)計(jì)題目某給水工程凈水廠送水泵站設(shè)計(jì)112 設(shè)計(jì)資料（1） 水量：最高日用水量為（35000200×座號(hào)×班級(jí)）噸/天。全天小時(shí)（024小時(shí)）用水量見(jiàn)表1-1（百分?jǐn)?shù)表示）。 表1-1 最大日用水量變化表時(shí)間用水量（%）時(shí)間用水量（%）時(shí)間用水量（%）0-12.38-95.316-175.61-22.39-105.217-185.52-32.210-114.918-195.43-42.211-124.819-204.84-52.312-134.720-214.35-63.513-144.621-223.86-74.614-154.822-233.57-85.215-16

3、5.223-243.0（2）城市管網(wǎng)中設(shè)置有高位水池（水塔），因此給水泵站采用兩級(jí)供水，即22-6點(diǎn)，每小時(shí)供水量為2.7%，6-22點(diǎn)，每小時(shí)供水量為4.9%。（3）清水池及地面標(biāo)高見(jiàn)圖1-1。圖1-1 清水池及地面標(biāo)高示意圖（4）在該城市最高日最高時(shí)用水量時(shí)： 二泵站供水量為兩級(jí)供水中的最高級(jí)（即4.9%）； 輸配水管網(wǎng)中水頭損失為25.5米； 管網(wǎng)中的控制點(diǎn)所需的自由水壓為16米； 控制點(diǎn)的標(biāo)高為205.5m。（5）在該城市消防用水時(shí)： 消防用水量為60L/s； 輸配水管網(wǎng)中水頭損失為34米； 管網(wǎng)中要求的最低自由水頭為10米； 控制點(diǎn)標(biāo)高205.5m。（6）該城市不允許間斷供水。（7）

4、送水泵站（清水池附近）的地質(zhì)資料：地面表層（約2米）為粘土，2米以下為頁(yè)巖，地下水水位-7m。（8）該城市最大轉(zhuǎn)輸用水時(shí)，因矛盾不突出，故略。（9）氣候資料：年平均氣溫15，年最高氣溫36，年最低氣溫4，無(wú)霜期300天。113 設(shè)計(jì)內(nèi)容1確定泵站的設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程，擬定選泵方案。2選擇水泵和電動(dòng)機(jī)（包括水泵型號(hào)、電動(dòng)機(jī)型號(hào)、工作和備用泵臺(tái)數(shù)等）；  3確定水泵機(jī)組的基礎(chǔ)尺寸；4吸水管路和壓水管路的設(shè)計(jì)計(jì)算（包括進(jìn)出水管內(nèi)的流速、管徑、閥門(mén)等）；5確定泵站內(nèi)的附屬設(shè)備，引水設(shè)備（如真空泵）、起重設(shè)備、排水泵等；   6泵站的平面布置；7泵站的高程布置（包括水泵的基礎(chǔ)、

5、進(jìn)出水管、泵軸、泵站地面等的標(biāo)高）；8確定泵房的建筑高度；9繪制泵站的平面圖1張，剖面圖1張，并列出主要設(shè)備表及材料表。10整理設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)1份，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。12 設(shè)計(jì)流量某日最高日設(shè)計(jì)流量為Q=35000+200×22×3=48200噸/天=48200/d 表1-1 最大日用水量變化表時(shí)間用水量（%）時(shí)間用水量（%）時(shí)間用水量（%）0-12.38-95.316-175.61-22.39-105.217-185.52-32.210-114.918-195.43-42.211-124.819-204.84-52.312-134.720-214.35-63.513-144.6

6、21-223.86-74.614-154.822-233.57-85.215-165.223-243.0城市管網(wǎng)中設(shè)置高位水池(水塔)，因此給水泵站采用兩級(jí)供水，即22-6點(diǎn)，每小時(shí)供水量為2.7%，6-22點(diǎn)每小時(shí)供水量為4.9% 。一級(jí)供水: = 48200×2.7% =1301.4 =361.5二級(jí)供水: = 48200×4.9% =2361.8=656.113設(shè)計(jì)揚(yáng)程 圖1-1 清水池及地面標(biāo)高設(shè)計(jì)揚(yáng)程：=+ （11） = (205.5-171.5)+25.5+2+16+2=79.5m又 =S S=/=27.5/=64所以=S=64×8.36m=+（13）

7、=（205.5-170.8）+8.36+16+2=60.36m式中 H 泵站的揚(yáng)程（m）；靜揚(yáng)程 （m）；吸壓水管路的水頭損失(m)輸水管路的水頭損失（m）泵站內(nèi)損失（m）；給水管網(wǎng)中控制點(diǎn)所要求的最小自由水壓，也叫服務(wù)水頭(m)；管路中的總水頭損失(m) ； 安全水頭（m）。2、選泵方案21 選泵211選泵要點(diǎn)選泵就是要確定泵的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。對(duì)于各種不同功能的泵站，選泵時(shí)考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)也有所不同，一般歸納如下：（1） 大小兼顧，調(diào)配靈活首先要滿(mǎn)足最高供水工況的流量和揚(yáng)程要求，并使所選水泵特性曲線(xiàn)的高效率范圍盡量平緩，對(duì)特殊工況，必要時(shí)另設(shè)專(zhuān)用水泵來(lái)滿(mǎn)足其要求；選泵時(shí)不能僅僅只滿(mǎn)足最大流量和最

8、高水壓的要求，還必須全面顧及用水量的變化。在水量和所需的水壓變化較大的情況下，選用性能不同的泵的臺(tái)數(shù)越多，越能適應(yīng)用水變化的要求，浪費(fèi)的能量越少。（2） 型號(hào)整齊，互為備用 從泵站運(yùn)行管理與維護(hù)檢修的角度來(lái)看，如果泵的型號(hào)太多則不變于管理。一般希望能選擇同型號(hào)的泵并聯(lián)工作，這樣無(wú)論是電機(jī)、電器設(shè)備的配套與貯備，管道配件的安裝與制作均會(huì)帶來(lái)很大的方便。但一般盡量減少水泵臺(tái)數(shù)，選用效率較高的大泵，但亦要考慮運(yùn)行調(diào)度方便，適當(dāng)配置小泵，通常取水泵房至少需設(shè)2臺(tái)，送水泵房至少23臺(tái)（不包括備用泵）。（3） 合理地用盡各泵的高效段工水泵選擇必需考慮節(jié)約能源，即況點(diǎn)落在高效段內(nèi)是泵工作的點(diǎn)，所以應(yīng)使泵站設(shè)

9、計(jì)所要求的流量和揚(yáng)程落在高效段，即泵應(yīng)在高效率段運(yùn)用行，除了選用高效率泵外，還可考慮運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)，特別對(duì)經(jīng)常運(yùn)行工況。（4）泵與泵站間的聯(lián)系盡可能選用允許吸上真空度值大或必需氣蝕余量值小的泵，以提高水泵安裝高度，減少泵房埋深，降低造價(jià)；212 選泵根據(jù)求得的流量和揚(yáng)程參照給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)材料設(shè)備續(xù)冊(cè)2中S型單級(jí)雙吸離心泵性能范圍初步選擇出如下表（表2-1）的泵型。表21可選泵泵型號(hào)及各參數(shù)泵型號(hào)流量 Q揚(yáng)程H(m)轉(zhuǎn)速n(r/min)軸功率N(kw)電動(dòng)機(jī)型號(hào)及功率N(kw)效率（%)氣蝕余量吸上高度Hs（m）重量（kg）350S7597212601440807565145027130331

10、9Y400-43557885805.83.51200300S585767909726358501450136147.9165.520072.784.2805.2 3.559922 選泵方案的比較221 方案比較表2-2選泵方案比較方案編號(hào)用水范圍運(yùn)行泵及其臺(tái)數(shù)泵流量范 圍泵揚(yáng)程H(m)所 需揚(yáng) 程H(m)揚(yáng)程利用率 %泵效率 %方案一3臺(tái)350S75（1臺(tái)備用）1301.4一級(jí)用水350S75一臺(tái)972-144065-80658178-842361.8二級(jí)用水350S75兩臺(tái)1944-288065-80795 9980-85方案二2臺(tái)300S58 3臺(tái)350S75（1臺(tái)備用）1301.4一級(jí)用

11、水300S58兩臺(tái)1152-194450-636036 9675-802361.8二級(jí)用水350S752兩臺(tái)1944-288065-8079599 80-85根據(jù)比較初選泵的泵效率，選擇方案一：三臺(tái)350S75(1臺(tái)備用)，在用水低峰期采用一臺(tái)350S75，流量變幅為972-1441；用水高峰期時(shí)采用兩臺(tái)350S75流量變幅為1944-2880。該方案的優(yōu)點(diǎn)：在各水泵的高效段都能滿(mǎn)足流量、揚(yáng)程需求；同型號(hào)的水泵、電動(dòng)機(jī)，型號(hào)整齊，便于配套使用。水泵基礎(chǔ)制作、管路安裝方便、易于操作。222 350S75的特性曲線(xiàn)及大致管道特性曲線(xiàn)223 泵的安裝尺寸和外形尺寸S型外形尺寸表（2-3）泵型號(hào)外形尺

12、寸（mm）LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3n-d350S751271.5710600500125060069050010176202743564-34進(jìn)口法蘭尺寸（mm)出口法蘭尺寸（mm)DN1D01D1n1-d1DN2D02D2n2-d235046050016-2325035039012-23S型的安裝尺寸圖（圖21）23 配套電機(jī)的選擇231 選電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的因素（1）根據(jù)所要求的最大功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速選用電動(dòng)機(jī)（2）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率大小，參考外電網(wǎng)的電壓決定電動(dòng)機(jī)的電壓（3）根據(jù)工作環(huán)境和條件決定電動(dòng)機(jī)的外形和構(gòu)造形式（4）根據(jù)投資少，效率高，運(yùn)行簡(jiǎn)單等條件，確定所選電動(dòng)機(jī)

13、的類(lèi)型232 電動(dòng)機(jī)型號(hào)意義說(shuō)明 233 電動(dòng)機(jī)（不帶底座）安裝尺寸圖（22）和外形尺寸表（24）電動(dòng)機(jī)外形尺寸表（24）型號(hào)電動(dòng)機(jī)尺寸重量（kg）ABCDEFGHKY400-47101000335110210 28100400352065 Y系列6kV中型高壓電動(dòng)機(jī)安裝尺寸圖（2-2）3、設(shè)計(jì)水泵機(jī)組的基礎(chǔ)31基礎(chǔ)基本要求基礎(chǔ)的作用是支撐并固定機(jī)組，使它運(yùn)行平穩(wěn)，不致發(fā)生劇烈振動(dòng)，更不允許產(chǎn)生基礎(chǔ)沉陷，基礎(chǔ)一般的要求是：（1）堅(jiān)實(shí)牢固，除能承受機(jī)組的靜荷載外，還能承受機(jī)械震動(dòng)荷載；（2）要澆制在較堅(jiān)實(shí)的地基上，以免發(fā)生基礎(chǔ)下沉或不均勻沉降。32泵機(jī)組的基礎(chǔ)計(jì)算350S75型泵不帶底座，所以選

14、定其基礎(chǔ)為混泥土塊方式基礎(chǔ)，機(jī)組基礎(chǔ)采用混凝土材料。由于本方案3臺(tái)泵型號(hào)一樣，該基礎(chǔ)也一樣?；A(chǔ)長(zhǎng)度 L 地角螺釘間距+（400500）=L1+(L3)/2+E+C+B+(400500)=710+550/2+210+335+1000+470=3000mm基礎(chǔ)寬度 B 地角螺釘間距+（400500） A+(400500)=630+470=1100mm基礎(chǔ)高度 H （2.54.0）× ()÷（L×B×）3.5×(1200+2065)÷（3×1.1×2400）1.44m其中 水泵重量（kg）; 電機(jī)重量（kg）;基礎(chǔ)長(zhǎng)度

15、（m）; 基礎(chǔ)寬度（m）;基礎(chǔ)密度（kg/m3）(混凝土密度2400 kg/m3) 因此該基礎(chǔ)的尺寸為長(zhǎng)3m×寬1.1m×高1.44m33 決定泵站的形式及泵房形式布置原則：水泵機(jī)組間距一不防礙操作和維修的需要為原則，機(jī)組布置應(yīng)保證運(yùn)行安全，裝卸，維修和管理方便。側(cè)向進(jìn)、出水的泵，采用橫向排列的方式比較好。泵機(jī)組的基礎(chǔ)長(zhǎng)度較小，因此橫向排列雖然稍增長(zhǎng)泵房的長(zhǎng)度，且只需要采用一套起重設(shè)備，進(jìn)出水管順直，水利條件好，節(jié)省電耗。故本設(shè)計(jì)方案中采用橫向排列如下圖（圖31）。詳見(jiàn)書(shū)本164圖31 泵的排列方式根據(jù)清水池最低水位標(biāo)高H=170.8m，地面標(biāo)高H=175.8m和水泵中最小

16、吸上高度HS=3.5m的條件，確定泵房為矩形半地下式。詳細(xì)布置圖如附圖。4 吸、壓管管徑及管路附件的選配41 吸水管及壓水管管徑的選擇一般吸水管管路的實(shí)際流速采用以下數(shù)值：管徑小于250mm時(shí)，為1.01.2m/s；管徑等于或者大于250mm時(shí)，為1.21.6 m/s在吸水管路不長(zhǎng)且地形吸水高度不很大的情況下，可采用比上述數(shù)值大些的流速，如1.62.0 m/s。對(duì)于壓水管的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)流速為：管徑小于250mm時(shí)，為1.52.0m/s；管徑等于或者大于250mm時(shí)，為2.02.5 m/s。上述設(shè)計(jì)流速取值較給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的平均流速要大，因?yàn)椋谜緝?nèi)壓水管路不長(zhǎng)，流速取大點(diǎn)，水頭損失增加不多，但

17、可減小管子和配件的直徑。一臺(tái)350S75A型水泵單獨(dú)工作時(shí)，其流量Q=1325 m3/h，為吸水管和壓水管所通過(guò)的最大流量。兩臺(tái)350S75型水泵并聯(lián)工作時(shí)的單泵流量Q=1181 m3/h，為吸水管和壓水管所通過(guò)的最大流量。查給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)1常用資料P365中剛管和鑄鐵管水力計(jì)算表便可得剛管和鑄鐵管水力計(jì)算表（41）：表41 剛管和鑄鐵管水力計(jì)算表DN(mm)400450500600m3/hL/sv1000iv1000iv1000iv1000i14424002.43174197986137381118132825322219911716166911225923626562.2610.4所以由上

18、表初步選定：一級(jí)供水最大流量為1442吸m3/h時(shí)水管管徑DN=500mm, v =1.97m/s，1000i=9.86，/2g=0.198；壓水管管徑DN450mm， v= 2.43m/s，1000i=17.4，/2g=0.301。 二級(jí)供水為最大流量為1181 m3/h時(shí)吸水管管徑DN=500mm, v =1.61m/s，/2g=0.132，1000i=6.69；壓水管管徑DN450mm，v= 1.99m/s，1000i=11.7，/2g=0.202。送往高位水塔的壓水管道的最大流量為2倍的1181 m3/h 即為2362 m3/h時(shí)管道管徑DN=600mm，v= 2.26m/s ，100

19、0i=10.4，/2g=0.260。42 吸壓水管路的布置421 吸水管路布置要求吸水管路通常處在高壓狀態(tài)下工作，所以對(duì)吸水管路的基本要求是不漏氣、不積氣、不吸氣，否則會(huì)使水泵的工作產(chǎn)生故障。為此常采取一下措施：(1) 為保證吸水管路不漏氣，要求管材必須嚴(yán)格。(2) 為使水泵及時(shí)排走吸水管路中的氣體，吸水管應(yīng)有沿水流方向連續(xù)上升的坡度。(3) 吸水管的安裝與敷設(shè)應(yīng)避免在管道內(nèi)形成氣囊。(4) 吸水管安裝在吸水井內(nèi)，吸水井有效容積應(yīng)不小于最大一臺(tái)泵5min的抽水量。(5) 吸入式工作的水泵，每臺(tái)水泵應(yīng)設(shè)單獨(dú)的吸水管。(6) 當(dāng)吸水池水位高于水泵軸線(xiàn)時(shí)，吸水管上應(yīng)設(shè)閘閥，以利于水泵檢修。(7) 當(dāng)

20、水中有大量雜質(zhì)時(shí)，喇叭口下面應(yīng)設(shè)置濾網(wǎng)。422 壓水管路布置要求對(duì)壓水管路的基本要求是耐高壓、不漏水、供水安全、安裝及檢修方便。(1) 壓水管路常采用鋼管，采用焊接接口，與設(shè)備連接處或需要經(jīng)常檢修處采用法蘭接口。(2) 為了避免管路上的應(yīng)力傳至水泵，以及安裝和拆卸方便，可在壓水管路適當(dāng)位置上設(shè)補(bǔ)償接頭或可撓性接頭。(3) 離心泵必須要關(guān)閘啟動(dòng)。(4) 當(dāng)不允許水倒流時(shí)，需設(shè)止回閥。 圖41 吸壓水管路布置泵站內(nèi)一般不設(shè)聯(lián)絡(luò)管，因?yàn)楸迷谖胧焦ぷ鲿r(shí)，管道設(shè)置的閘閥越多。出事的可能性越大。故吸水管道不設(shè)閘閥、所以吸水管路布置如下。由于吸壓管道的直徑都不大于500mm.所以建議敷設(shè)在地溝中或?qū)烧咧?/p>

21、一敷設(shè)在地溝中，以利泵站內(nèi)的交通。43 吸壓水管的設(shè)計(jì)41 吸水管 吸水管配置吸水喇叭口一個(gè)（ =0.56，D1=522mm,D=762mm），DN500鋼制90°彎頭一個(gè)（=1.01,，R=450mm，D=530mm），DN500mm×350mm偏心漸縮管一個(gè)（=0.19，L=450mm）,為了檢修中能隔離水泵，同時(shí)為了減少泵房跨度，選擇Z745T-1型DN500液動(dòng)楔式單閘板閘閥一個(gè)（=0.06，L=540mm）。42 壓水管 壓水管上配置DN250mm×450mm同心漸放管一個(gè)（=0.3，L=550mm），F(xiàn)D型DN450可曲撓橡膠接頭一個(gè)（ =0.21，L

22、=300mm），XH41X-1.0型DN450旋啟式消聲止回閥一個(gè)（=1.7，D=615mm，L=1000mm），Z745T-1型DN450液動(dòng)楔式單閘板閘閥一個(gè)（=0.15，L=510mm），DN450mm×600mm漸放管一個(gè)（=0.04，L=450mm），DN600鋼制三通一個(gè)（ =1.5，L=1000），Z745T-1型DN600液動(dòng)楔式單閘板閘閥一個(gè)（=0.06，L=600mm）。吸水管、壓水管連同泵一起安裝在機(jī)器間的地板上，管道直進(jìn)直出，彎頭少，可節(jié)約電耗。管路布置如附。在選擇配件時(shí)，選用的是全國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（參見(jiàn)設(shè)計(jì)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)圖集）。5 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)

23、算51 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算一級(jí)供水:吸水管路中水頭損失：式5-1=il+（+）/2g+/2g=0.00986×12.05+(0.56+1.01+0.19+0.06)×0.198+0.19×0.884=0.516m.其中 喇叭口局部阻力系數(shù)DN500鋼制90°彎頭局部阻力系數(shù)Z745T-1型DN500液動(dòng)楔式單閘板閘閥局部阻力系數(shù)偏心漸縮管DN450×350 局部阻力系數(shù) 壓水管路水頭損失：式5-2 =L1i+（+）/2g+L2i+（+）/2g =0.0174×6.81 +(0.3+0.21+1.7+0.15+0.04)

24、 ×0.301+0.00381×2.6+(0.04+1.5+0.06)×0.0957=0.898m其中 同心漸放管DN450×DN250FD型DN450可曲撓橡膠接頭局部阻力系數(shù)止回閥局部阻力系數(shù)DN450閘閥局部阻力系數(shù)DN450mm×600mm漸放管局部阻力系數(shù)DN600鋼制三通局部阻力系數(shù)Z745T-1型DN600液動(dòng)楔式單閘板閘閥局部阻力系數(shù)從泵吸水口到輸水干管上的全部水頭損失為： =0.516+0.898=1.414m二級(jí)供水：吸水管路中水頭損失：=il+（+）/2g+/2g=0.00669×12.05+(0.56+1.01

25、+0.19+0.06)×0.132+0.19×0.593=0.412m.其中 喇叭口局部阻力系數(shù)DN500鋼制90°彎頭局部阻力系數(shù)Z745T-1型DN500液動(dòng)楔式單閘板閘閥局部阻力系數(shù)偏心漸縮管DN450×350 局部阻力系數(shù) 壓水管路水頭損失： =L1i+（+）/2g+L2i+（+）/2g =0.0117×6.81 +(0.3+0.21+1.7+0.15+0.04) ×0.202+0.0104×2.6+(0.04+1.5+0.06)×0.260=1.007m其中 同心漸放管DN450×DN250FD

26、型DN450可曲撓橡膠接頭局部阻力系數(shù)止回閥局部阻力系數(shù)DN450閘閥局部阻力系數(shù)DN450mm×600mm漸放管局部阻力系數(shù)DN600鋼制三通局部阻力系數(shù)Z745T-1型DN600液動(dòng)楔式單閘板閘閥局部阻力系數(shù)從泵吸水口到輸水干管上的全部水頭損失為： =0.412+1.007=1.419m所以二級(jí)供水路線(xiàn)為最不利線(xiàn)路S=（）/Q2=（25.5+1.419）/=62.53可得 一級(jí)供水時(shí)實(shí)際揚(yáng)程=+ S+=62.00m二級(jí)供水時(shí)實(shí)際揚(yáng)程=+ =78.92m.52 選泵校核根據(jù)該城鎮(zhèn)的消防要求：消防時(shí)，泵站的供水量Q火=Qd+Qx=656.1+60=696.1L/s =2505.96m3/h消防時(shí)，泵站的揚(yáng)程 =+H0火+=34+10+34+1.419=79.42m其中 地形高差(m)；自由水壓(低壓消防制取10m)；總水頭損失(m)；泵站內(nèi)損失（m）。對(duì)應(yīng)于該二級(jí)泵的特性曲線(xiàn)得出的揚(yáng)程79.5 m，滿(mǎn)足其消防要求的79.42 m由此可見(jiàn)，初選的泵機(jī)組符合要求。6 泵安裝高度的確定和泵房設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算泵最大安裝高度式61=3.5÷2g0.412=3.075m泵軸標(biāo)高吸水井最低水位+Hss170.80+3.075=173.875