取水工程課程設(shè)計計算書

1、城市水資源與取水工程課程設(shè)計任務(wù)書一任務(wù)書本課程設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)所給定的原始資料設(shè)計某城市新建水源工程的取水泵房。一、設(shè)計目的本課程設(shè)計的主要目的是把泵與泵站、城市水資源與取水工程中所獲得的理論知識加以系統(tǒng)化，并應(yīng)用于設(shè)計工作中，使所學(xué)知識得到鞏固和提高，同時培養(yǎng)同學(xué)們有條理地創(chuàng)造性地處理設(shè)計資料的獨立工作能力。二、設(shè)計基本資料1、近期設(shè)計水量6,8,10萬米3/日，要求遠期9,12,15萬米3/日（不包括水廠自用水）。2、原水水質(zhì)符合飲用水規(guī)定。河邊無冰凍現(xiàn)象，根據(jù)河岸地質(zhì)地形以決定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管從取水頭部取水，取水頭部采用箱式。取水頭部到吸水井的距離為 10

2、0 米。3、水源洪水位標高為 73.2米（1%頻率）；估水位標高為 65.5米（97%頻率）；常年平均水位標高為 68.2 米。地面標高70.00。4、凈水廠混合井水面標高為 95.20米，取水泵房到凈水廠管道長 380(1000)米。5、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設(shè)計需要由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供。6、水廠為雙電源進行。三、工作內(nèi)容及要求本設(shè)計的工作內(nèi)容由兩部分組成：1、 說明說 2、 設(shè)計圖紙其具體要求如下：1、 說明書（1）設(shè)計任務(wù)書（2）總述（3）取水頭部設(shè)計計算（4）自流管設(shè)計計算（5）水泵設(shè)計流量及揚程（6）水泵機組選擇（7）吸、壓水管的設(shè)計（8）機組及管路布置（9）泵站內(nèi)管路的水力計算（10）輔

3、助設(shè)備的選擇和布置（11）泵站各部分標高的確定（11）泵房平面尺寸確定（12）取水構(gòu)筑物總體布置草圖（包括取水頭部和取水泵站）2、 設(shè)計圖紙根據(jù)設(shè)計計算成果及取水構(gòu)筑物的布置草圖，按工藝初步設(shè)計要求繪制取水頭部平面圖、剖面圖；取水泵房平面圖、剖面圖及機組大樣圖，圖中應(yīng)繪出各主要設(shè)備、管道、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標高。繪制取水工程樞紐圖。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在圖紙上應(yīng)列出泵站和取水頭部主要設(shè)備及管材配件的等材料表。二、總述本次設(shè)計為一級泵站，給水泵站采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，泵房設(shè)計外徑為16m，泵房上設(shè)操作平臺。自流管采用DN800的鋼管，吸水管采用DN600的鋼管，壓水管為D

4、N450的鋼管，輸水干管采用DN600的鋼管。筒體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所有管路配件均為鋼制零件。水泵機組采用14sh13A型水泵，JS1164型異步電動機，近期二用一備，遠期三用一備。起重機選用DL型電動單梁橋式，排水設(shè)備選用WQ20-15型潛水泵，通風(fēng)設(shè)備選用T35-11型軸流風(fēng)機兩臺。三、取水頭部設(shè)計計算1.設(shè)計流量Q的確定： 考慮到輸水干管漏損和凈化場本身用水，取水用水系數(shù)=1.05，所以 近期設(shè)計流量為：Q近=Qd24h=1.05×6×104×10324×3600Ls=729.17L/s Q遠=Qd24h=1.05×9×104&

5、#215;10324×3600L/s=1093.75L/s2.取水頭部的設(shè)計和計算本設(shè)計中取水頭部選用箱式取水頭部格柵面積公式：F=Q（v×k1×k2），（m2）式中：Q設(shè)計流量，1.09375（m3/s） V過柵流速，取0.4m/s k1柵條的堵塞系數(shù)，取0.75 k2柵條的面積減小系數(shù)，k2=b/（b+s） b柵條凈間距，取40mm s柵條厚度，取10mm則：k2=b/（b+s）=40/（40+10）=0.8F=Q（v×k1×k2）=1.093750.4×0.75×0.8=4.48m2 取水頭部兩面進水，采用4個柵格，單

6、個柵格的面積為f=F/4=4.48/4=1.12m2查給水排水設(shè)計手冊第三冊得：選用的柵格尺寸為：B×H=1500mm×1100mm進水口尺寸為：B1×H1=1400mm×1000mm有效面積為：1.18m2標準圖號為S321-1，型號為12四、自流管設(shè)計計算采用遠期流量進行計算，由于采用兩條自流管輸水，所以單管的輸水流量Q輸=Q遠2 =546.88L/s，根據(jù)輸水管的流速范圍，選取V=1.2 m/s，得D=4Q輸1.2=761.75mm，因此輸水管采用800mm的鋼管。五、水泵設(shè)計流量及揚程1.取水頭部到泵房吸水間的水頭損失在正常工作最大流量下的情況下

7、，由于有兩條自流管，當(dāng)一條自流管檢修時，另一條輸水管應(yīng)通過75%的設(shè)計流量，即Q'=Q遠×75%=1093.75×0.75L/s=820.31L/s查給排水設(shè)計手冊中的鋼管水力計算表，選用兩條DN800的鋼管作為自流管，查水力計算表得：Q1=820 L/s 時， V1=1.63m/s， 1000i1=3.81 Q2=830 L/s 時， V1=1.65m/s， 1000i2=3.90利用內(nèi)插法求得，Q'=820.31 L/s時，1000i=3.86，V=1.63 m/s<2 m/s,符合要求。由式h=il（l=100m），得h自流管=1.1×

8、3.86×10-3×100=0.42m(1.1是包括局部水頭損失而加大的系數(shù))。取水頭部的水頭損失取h2=0.4m；所以從吸水頭部到吸水井的水頭損失H=h自流管+ h2=0.82m2.水泵所需的凈揚程HST因為從吸水頭部到吸水井的水頭損失為0.82m，則吸水間中的最高水位標高：H洪=（）m=72.38mH枯=（）m=64.68m所以所需的凈揚程HST為： 洪水位時，HST洪=95.20-72.38=22.82m 枯水位時，HST枯=95.20-64.68=30.52m3.輸水干管中的水頭損失h輸（按遠期考慮）設(shè)采用兩條DN800鋼管并聯(lián)作為原水輸水干管， 一條管管檢修時，另

9、一條輸水管應(yīng)通過75%的設(shè)計流量（按遠期考慮），即： Q2=0.75Q遠=820.31L/s查水力計算表得管內(nèi)流速V=1.63 m/s，1000i=3.86，所以：h輸=1.1×3.86×10-3×380=1.61m（式中1.1為局部損失加大系數(shù)）4.泵站內(nèi)管路的水頭損失粗估為2m，考慮安全水頭為2m 則泵設(shè)計揚程為： 估水位時，Hmax=30.52+1.61+2+2=36.13m 洪水位時，Hmin=22.82+1.61+2+2=28.43m六、水泵機組選擇1.初選泵和電機近期三臺14Sh-13A型泵（Q=240370L/s，H=4130m，N=121136kW

10、，Hs=3.5m，m1=1000kg），兩臺工作，一臺備用。遠期增加一臺同型號泵，三臺工作，一臺備用。根據(jù)14Sh-13A型泵的要求選用JS-116-4型異步電動機（N=155kW, n=1470r/min, m2=1080kg）2. 機組基礎(chǔ)尺寸的確定查泵與電機安裝尺寸，計算出14Sh-13A型泵機組基礎(chǔ)平面尺寸為2468mm×1020mm，機組總重量W=Wp+Wm=10548+9800=20348NH1=3.0WL×B× 式中L基礎(chǔ)長度，L/m B基礎(chǔ)寬度，B/m 基礎(chǔ)所用材料的容重，對于混凝土基礎(chǔ)，=23520N/m3所以H=3.0WL×B

11、5;=3.0×203482.468×1.02×23520=1.03m七、吸壓水管的設(shè)計1.吸水管已知 Q遠=10943=365L/s，因此吸水管采用DN600的鋼管，V=1.25m/s,1000i=3.542.壓水管壓水管采用DN450的鋼管，V=2.22m/s,1000i=14.48八、機組及管路布置為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺機組交錯并列布置成兩排，兩臺為正常轉(zhuǎn)向，兩臺為反常轉(zhuǎn)向，在訂貨時應(yīng)予以說明。每臺水泵有單獨的吸水管，吸水管與壓水管采用直進直出方式布置，壓水管引出泵房后兩兩連接起來。泵出水管上設(shè)有止回閥（H44T（X）-10型）、電動蝶閥（D9

12、41型）和手動蝶閥（D341型），吸水管上設(shè)手動閘閥（Z45W-10型）。為了減少泵房建筑面積，閘閥切換井設(shè)在泵房外面，兩條DN900輸水管用DN900蝶閥（D341型）連接起來，每條輸水管上各設(shè)切換用的蝶閥（D341型）一個。九、泵站內(nèi)管路的水力計算按一條最不利路線（見如下草圖）路徑所涉及的管件局部阻力系數(shù)見下表：14sh-13A型水泵吸水管路編號設(shè)備名稱規(guī)格型號局部阻力系數(shù)1吸水管進口DN6000.52手動閘閥DN=600，Z45T-2.5暗桿楔式閘閥,L=6000.15（按ad=18）3偏心漸縮管DN600×350,L=5560.25 壓水管路4同心闊漸管DN300×

13、450，L=7680.255止回閥DN450,H44X-10型旋啟式,L=8802.156鋼制45°彎頭DN4500.347電動蝶閥DN450，D941X-10型電動蝶閥，L=3300.158伸縮接頭DN4500.219手動蝶閥A型對夾式蝶閥，L=1090.1510鋼制90°彎頭DN4501.0111漸放管DN800×450,L=5610.3412鋼制斜三通DN8000.513鋼制正三通DN8000.1114電動蝶閥DN800，D940X-0.5，L=2600.151.吸水管路中的水頭損失 hs其中， V1-偏心漸縮管出口流速，2.壓水管路的水頭損失hd其中， V

14、3-漸放管進口流速， V4-壓水管路DN450流速，V4=2.22m/s V5-輸水干管在事故時流速，V5=1.63m/s因此，h=hs+hd=0.238+2.164=2.402m水泵實際揚程：枯水位：Hmax=30.52+1.61+2.402+2=36.532m洪水位：Hmin=22.82+1.61+2.402+2=28.832m由此可見，初選水泵機組符合要求。十、輔助設(shè)備的選擇和布置1.起重設(shè)備最大起重量為JS-116-4型電機重量Wm=1080kg，最大起重高度為11.77+2.013.77m（其中2.0m是考慮操作平臺上汽車的高度）。選用DL型電動單梁橋式起重機（定制，起重量為2t，跨

15、度19.5m，起重高度18m）。2.引水設(shè)備 水泵是自灌式工作，不需要引水設(shè)備。 3.排水設(shè)備 由于泵房較深，故采用電動水泵排水。沿泵房內(nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后抽回到吸水間去。 取水泵房的排水量一般按2040m3/h考慮，排水泵的靜揚程15.5m計，水頭損失大約5m，故總揚程在15.5+5=20.5m左右，可選用IS65-50-160A型離心泵（Q=1528m3/h，H=2722m，N=3kW，n=2900r/min）兩臺，一用一備，配電機為Y100L-2。4.通風(fēng)設(shè)備 由于與水泵配套的電機為水冷式，無需專用通風(fēng)設(shè)備進行空空冷卻，但由于泵房筒體較深，仍選用風(fēng)機進行換氣通風(fēng)。選用兩

16、臺T35-11型軸流風(fēng)機（葉輪直徑700mm，轉(zhuǎn)速960r/min，葉片角度15°，風(fēng)量10127m3/h，風(fēng)壓90Pa，配套電機YSF-8026，N=0.37kW）。5.計量設(shè)備 在凈水廠的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計統(tǒng)一計量，故本泵站內(nèi)不再設(shè)計量設(shè)備。 十一、泵站各部分標高的確定1.水泵安裝高度的確定為了便于用沉井法施工，將泵房機器間底板放在與吸水間底板同一標高，因而水泵為自灌式工作，所以水泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度，無須計算。2.泵房筒體高度的計算已知吸水間最低動水位標高為64.68m，為保證吸水管的正常吸水，取吸水管的中心標高為63.12m（吸水管上緣的淹沒深度為64.68-63.12-（D/2）=1.16m）。取吸水管下緣距吸水間底板0.7m，則吸水間底板的標高為63.12-（D/2+0.7）=62.02m。洪水位標高為73.20m，考慮1.0m的浪高，則操作平臺標高為73.20+1.0=74.20m。故泵房筒體高度為：H=74.2-62.43