取水泵站的設(shè)計(jì)s

1、泵與泵站課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)概述 (一) 設(shè)計(jì)題目取水泵站工藝初步設(shè)計(jì)(二) 設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)水量為200000m3/d，采用固定取水泵房用自流管從吸水井取水，自流管長(zhǎng)度150m，水源洪水位標(biāo)高為99.05m，枯水位標(biāo)高為87.35m。凈化廠混合水井的水面標(biāo)高為127.95m，自流取水管全長(zhǎng)280m，泵站到凈化場(chǎng)的輸水干管全長(zhǎng)2000m。自用水系數(shù)=1.05，取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為1kPa（0.1m），泵房底板高度取11.5m。二、設(shè)計(jì)概要取水泵站在水廠中也稱(chēng)一級(jí)泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及閘閥井三部分組成。取水泵站由于它靠江臨水的確良特點(diǎn)，所以河道的水文、水運(yùn)、地

2、質(zhì)以及航道的變化等都會(huì)影響到取水泵上本身的埋深、結(jié)構(gòu)形式以及工程造價(jià)等。其從水源中吸進(jìn)所需處理的水量,經(jīng)泵站輸送到水處理工藝流程進(jìn)行凈化處理。本次課程設(shè)計(jì)僅以取水泵房為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中通過(guò)粗估流量以及揚(yáng)程的方法粗略的選取水泵；作水泵并聯(lián)工況點(diǎn)判斷各水泵是否在各自的高效段工作，以此來(lái)評(píng)估經(jīng)濟(jì)合理性以及各泵的利用情況。取水泵房布置采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以此節(jié)約用地，根據(jù)布置原則確定各尺寸間距及長(zhǎng)度，選取吸水管路和壓水管路的管路配件，各輔助設(shè)備之后，繪制得取水泵站平面圖及取水泵站立體剖面圖各一張。設(shè)計(jì)取水泵房時(shí)，在土建結(jié)構(gòu)方面應(yīng)考慮到河岸的穩(wěn)定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗傾覆、防滑波等方面均應(yīng)有周

3、詳?shù)挠?jì)算。在施工過(guò)程中，應(yīng)考慮到爭(zhēng)取在河道枯水位時(shí)施工，要搶季節(jié)，要有比較周全的施工組織計(jì)劃。在泵房投產(chǎn)后，在運(yùn)行管理方面必須很好地使用通風(fēng)、采光、起重、排水以及水錘防護(hù)等設(shè)施。三、設(shè)計(jì)計(jì)算<一> 設(shè)計(jì)流量的確定和設(shè)計(jì)揚(yáng)程估算：(1) 設(shè)計(jì)流量Q為了減小取水構(gòu)筑物、輸水管道各凈水構(gòu)筑物的尺寸，節(jié)約基建投資，在這種情況下，我們要求一級(jí)泵站中的泵晝夜不均勻工作。因此，泵站的設(shè)計(jì)流量應(yīng)為：式中 Qr一級(jí)泵站中水泵所供給的流量(m3h)；Qd供水對(duì)象最高日用水量(m3d)；為計(jì)及輸水管漏損和凈水構(gòu)筑物自身用水而加的系數(shù)，一般取=1.05T為一級(jí)泵站在一晝夜內(nèi)工作小時(shí)數(shù)?？紤]到輸水干管漏損和

4、凈化廠本身用水，取水自用系數(shù)=1.05,則近期設(shè)計(jì)流量為 Q=1.05× =7656.25m3/h=2.13m3/s (2)設(shè)計(jì)揚(yáng)程HST靜揚(yáng)程HST的計(jì)算 通過(guò)取水部分的計(jì)算已知在最不利情況下（即一條自流管道檢修，另一條自流管道通過(guò)75%的設(shè)計(jì)流量時(shí)），從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為0.1m，則吸水間中最高水面標(biāo)高為27.00-0.10=26.90m,最低水面標(biāo)高為21.80-0.10=21.70m,所以泵所需靜揚(yáng)程HST 為：洪水位時(shí)，HST=38.00-26.90=11.1m枯水位時(shí)，HST=38.00-21.70=16.3m輸水干管中的水頭損失h 設(shè)采用兩條DN100

5、0的鑄鐵管并聯(lián)作為原水輸水干管，當(dāng)一條輸水管檢修，另一條輸水管應(yīng)通過(guò)75%的設(shè)計(jì)流量（按遠(yuǎn)期考慮），即Q=0.75×7656.25=5359.38m3/h=1.49m3/s,查水力計(jì)算表得管內(nèi)流速 v=2.01m/s,i=4.1,所以輸水管路水頭損失；=1.1×0.00410×2000=13.53m (式中1.1包括局部損失而加大的系數(shù))泵站內(nèi)管路中的水頭損失h粗估2m，安全水頭2m，則泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：枯水位時(shí)：Hmax=16.3+13.53+2+2=33.83m洪水位時(shí)：Hmin=11.1+13.53+2+2=28.63m<二>、初選泵和電機(jī) (1)

6、管道特性曲線的繪制 管道特性曲線的方程為 H=HST+=HST+SQ2式中 HST 最高時(shí)水泵的凈揚(yáng)程，m; 水頭損失總數(shù)，m; S沿程摩阻與局部阻 c力之和的系數(shù)；Q最高時(shí)水泵流量，m3/sHST=16.3m ,把Q=7656.25m3/h,H=33.83m,代入上式得:S=7.9所以管路特性曲線即為:H= HST+7.9Q2=16.3+7.9Q2 (2） 水泵選擇選泵的主要依據(jù)：流量、揚(yáng)程以及其變化規(guī)律 大小兼顧，調(diào)配靈活 型號(hào)整齊，互為備用 合理地用盡各水泵的高效段 要近遠(yuǎn)期相結(jié)合?！靶”么蠡A(chǔ) ”大中型泵站需作選泵方案比較。根據(jù)上述選泵要點(diǎn)以及離心泵性能曲線型譜圖(圖2)和選泵參考書(shū)綜

7、合考慮初步擬定以下：近期選擇三臺(tái)800S48型泵，兩臺(tái)工作一臺(tái)備用，單泵工況點(diǎn)為（5070，48.6），滿(mǎn)足近期工況的要求。遠(yuǎn)期增加一臺(tái)800S48型泵，三臺(tái)工作一臺(tái)備用。3) 水泵參數(shù)800S48型單能雙吸式離心式水泵性能參數(shù)如下：流量Q=15002570L/s，揚(yáng)程H=5739m，轉(zhuǎn)數(shù)n=600r/min,泵軸額定功率：N=752kW，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y800-56-10型異步電動(dòng)機(jī)，配電機(jī)功率為1000 kw，效率為72%74%，氣蝕余量：Hs=5.8m<三>、吸水管路的設(shè)計(jì)(1) 流量QQ1=3828.1 m3/h =1.06m3/s(2)吸水管路的要求 不漏氣 管材及接逢 不

8、積氣 管路安裝 不吸氣 吸水管進(jìn)口位置 設(shè)計(jì)流速： 管徑小于250時(shí)，V取1.01.2 m/s 管徑等于或大于250時(shí)，V取1.21.6 m/s(3) 吸水管路直徑 采用DN900鋼管，則V=1.48m/s ，i=1.60(4) 吸水管路的管件布置 <1>手動(dòng)閘閥 采用z941t-10電動(dòng)明桿楔式閘閥，其規(guī)格為： DM=1160，L=840=0.053偏心漸縮管 為了防止吸水管積有空氣，所以采用偏心漸縮管，查表得： DN900 800，L=350,=0.20 <3>進(jìn)入水池進(jìn)口 =0.75<四>、壓水管路的設(shè)計(jì)(1) 流量Q Q1=3828.1m3/h =1

9、.06m3/s壓水管路要求要求堅(jiān)固而不漏水,通常采用鋼管,并盡量焊接口,為便于拆裝與檢修,在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)可高法蘭接口。為了防止不倒流，應(yīng)在泵壓水管路上設(shè)置止回閥。壓水管的設(shè)計(jì)流速：管徑小于250時(shí)，為1.52.0 m/s 管徑等于或大于250時(shí)，為2.02.5 m/s壓水管的選取采用DN800鋼管，則V=2.13 m/s，i=4.94(3)、壓水管路配件 止回閥 采用HH4410微阻緩閉式止回閥，其規(guī)格為 DN800，L=1180，=0.39 電動(dòng)閘閥 采用Z945T10電動(dòng)暗桿楔式閘閥，其規(guī)格為： DN800, L=900,W=1018 kg , =0.06手動(dòng)閘閥 設(shè)置在水管路上的常開(kāi)閥門(mén)，采

10、用Z45T25暗桿閘閥， 其規(guī)格為：DN800，L=950,W=1540 kg , =0.06 設(shè)在聯(lián)絡(luò)管上的漸擴(kuò)管規(guī)格: DN800- 900,L=900, =0.3490°彎頭 DN800 =0.72 正三通管 DN900 ,L=1200, =1.20 斜三通管DN900 ,L=1200, =0.15<五>、水泵間布置 (1)基礎(chǔ)尺寸確定 機(jī)組基礎(chǔ)的作用是支撐和固定機(jī)組，便其運(yùn)行不致發(fā)生劇烈震動(dòng)，更不允許產(chǎn)生基礎(chǔ)沉陷。因此對(duì)基礎(chǔ)的要求如下：a) 堅(jiān)實(shí)牢固，除能承受機(jī)組的靜荷載外，還能承受機(jī)械振動(dòng)荷載。b) 要澆在較堅(jiān)實(shí)的地基上，不宜澆在松軟的地基或新填土上，以免發(fā)生基

11、礎(chǔ)下沉或不均勻沉陷。結(jié)合以上要點(diǎn)及所選泵的類(lèi)型，本次設(shè)計(jì)選用混凝土塊式基礎(chǔ)。由于所選泵均不帶底座，所以基礎(chǔ)尺寸的確定如下：基礎(chǔ)長(zhǎng)：L=水泵地腳螺釘間距（長(zhǎng)度方向）+（400500）基礎(chǔ)寬：B=水泵地腳螺釘間距（寬方向）+（400500）基礎(chǔ)高：H=（2.54.0）×（W水泵+W電機(jī)）/(L)因此，800S48型泵： L=B+（400500）=1700+400=2100 B=B2+450=1300+450B+450=1750 取1750 H=3.0×（4000+3235）÷（3.2×1.25×2400）=2261 取2300 電機(jī)基礎(chǔ)高H0=17

12、00+800-400=2100 (2) 基礎(chǔ)布置 基礎(chǔ)布置情況見(jiàn)取水泵站祥圖。 泵機(jī)組布置原則：在不妨礙操作和維修的需要下，盡量減少泵房建筑面積的大小，以節(jié)約成本。1>機(jī)組的排列方式采用機(jī)組橫向排列方式，這種布置的優(yōu)點(diǎn)是：布置緊湊，泵房跨度小，適用于雙吸式泵，不僅管路布置簡(jiǎn)單，且水力條件好。同時(shí)因各機(jī)組軸線在同一直線上，便于選擇起重設(shè)備。 <2>機(jī)組與管道布置本取水泵房采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，此類(lèi)泵房平面面積相對(duì)較小，可以減少工程造價(jià)。為了盡可能地充分利用泵房?jī)?nèi)的面積將四臺(tái)機(jī)組交錯(cuò)并列成兩排，兩臺(tái)為正常轉(zhuǎn)向，兩臺(tái)為反向轉(zhuǎn)向，在訂貨時(shí)應(yīng)予以說(shuō)明。每臺(tái)泵有單獨(dú)的吸水管、壓水管引出

13、泵房后兩兩連接起來(lái)。對(duì)于房?jī)?nèi)機(jī)組的配置，我們可以采用近期購(gòu)買(mǎi)安裝三臺(tái)800S48型水泵，兩臺(tái)工作，一臺(tái)備用。遠(yuǎn)期需擴(kuò)建時(shí)，再添加一臺(tái)800S48型水泵，三臺(tái)工作，一臺(tái)備用。<3>水泵間平面尺寸的確定 水泵機(jī)組采用四臺(tái)交錯(cuò)并列布置成兩排,泵房采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。橫向排列各個(gè)部分尺寸應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：D1:進(jìn)水側(cè)泵與墻壁的凈距 D11000，取D1=1200B1:出水側(cè)泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距 B13000,取B1=3000A1:泵凸出部分到墻壁的凈距 A1=最大設(shè)備寬度+0.5m=2285+1000=3285取3500C1:電機(jī)凸出部分與配電設(shè)備的凈距 C1=電機(jī)軸長(zhǎng)+0.5m。所以C1

14、=2000+500=2500但是,低壓配電設(shè)備應(yīng)C11.5m; 高壓配電設(shè)備應(yīng)C12m,C1取2500應(yīng)該是滿(mǎn)足的。E1:泵基礎(chǔ)之間的凈E1值與C1要求相同,即E1=C1=2500B:管與管之間的凈距 B0.7m F:管外壁與機(jī)組突出部分的距離 對(duì)于功率大于50KW的電機(jī)，F(xiàn)要求大于1000，取F=1500A2:泵及電機(jī)突出部分長(zhǎng)度 A2=200250D1:壓水管路管徑 D1=800L:機(jī)組基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L=3500所以，可得R=B1+F+D1+L+E1=3000+1500+1225+3200+1350=13250<六>水泵房安裝高度 (1) 水泵安裝高度 Hss=Hsvhshva 式

15、中 Hss安裝高度,泵軸至最低水位的幾何高度； Pa 水面上的絕對(duì)大氣壓； Hsv水泵的氣蝕余量； hs吸水管路總水頭損失； hva實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力。 800S48: Hss=5.80.511.00=2.7 m 吸水間最低水位=21.80-150×4.1=21.90 m泵軸標(biāo)高=吸水間最低水位+Hss=21.90-2.7=19.20m（2）泵房中各標(biāo)高確定泵房?jī)?nèi)底地面標(biāo)高=泵軸標(biāo)高0.4突出地面高度 =19.200.40.4 =18.40m（0.4為泵軸到基礎(chǔ)頂高度）水泵基礎(chǔ)頂標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-0.4=19.2-0.4=18.8m水泵基礎(chǔ)底標(biāo)高=18.802.3=16.5m電機(jī)

16、基礎(chǔ)頂標(biāo)高=18.80+1.2=20m水泵進(jìn)水口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高 H2=19.20.4=18.80m水泵出水口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高- H4 =19.200.5=18.70m地下部分筒體高度=室外地面高度泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高 =30-18.40=11.60m泵房筒體高度=操作平臺(tái)標(biāo)高泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高 =（泵房地面標(biāo)高）泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高 =（30）-18.40 =11.60m泵房上層建筑高度 根據(jù)起吊高度和采光，通風(fēng)要求，從操作平臺(tái)到房頂樓板間距離設(shè)計(jì)為 操作平臺(tái)標(biāo)高為泵站的地面標(biāo)高是30m。泵房頂標(biāo)高=操作平臺(tái)標(biāo)高+泵房地上部分高度 =30.00+5.8=35.8m總的筒體高度=泵房頂標(biāo)高泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高 =35.

17、8018.40=17.40m<七> 吸水管與壓水管的水損計(jì)算中心取一條最不利線路，從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計(jì)算線路圖吸水管路中水頭損失h s: h s=h fs+h ls1、吸水管路沿程水頭損失:h fs=l1×is=1.60×3.870=0.006m2、局部水頭損失:h ls=(1+2) + 3式中 1吸水管進(jìn)口局部阻力系數(shù)，1=0.752 局部阻力系數(shù)，；1.905 3 偏心漸縮管則 h ls=（0.75+0.05）×+0.2×=0.630m 所以吸水管路總水頭損失為:h s=h fs+h ls=0.639+0.006=0.745

18、m壓水管路水頭損失h d:h d=h fd+h ld1、壓水管路沿程水頭損失: h fd=il=0.0049×14+0.00323×5=0.085m2、局部水頭損失:h ld=（1+2+3+4+5+6+7）· 式中 1止回閥局部阻力系數(shù) 2手動(dòng)閘閥局部阻力系數(shù)3壓水管上的電動(dòng)閘閥局部阻力系數(shù) 4同心漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù): 5連接三通的同心漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù) 6出水管上的電動(dòng)機(jī)閘閥局部阻力系數(shù) 7三通局部阻力系數(shù)； v2壓水管的流速:1.81m/s。h ld=（0.39+0.06+0.34+0.72+1.2+0.15）×=0.79m所以壓水管路總水頭損失為h

19、 d=h fd+h ld=0.085+0.79=0.875m則泵站內(nèi)水頭損失:h=s+d=0.745+0.875=1.62m，符合假設(shè)的實(shí)際水頭損失。<七>輔助設(shè)備設(shè)計(jì) (1)引水設(shè)備選用真空泵作為引水設(shè)備，其特點(diǎn)是水泵引水快，運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，真空泵的排氣量計(jì)算：Qv= 式中 Qv真空泵排氣量，單位為m3/min; Wp泵站內(nèi)最大一臺(tái)水泵泵殼內(nèi)的空氣容積，相當(dāng)于泵吸入口到出水閘閥 的距離乘以吸入口面積，單位為m3; k漏氣系數(shù)，取k=1.05; Ws 吸水井最低水位算起到吸水管中空氣容積，單位為m3; Ha 大氣壓的水柱高度，取10.33m; Hss 離心泵安裝高度，

20、單位為m; T 水泵充水時(shí)間，取5 min。 800S48型水泵的各部分參數(shù)： Wp=×0.52×10=1.96 Ws=×0.52×(0.6+1.18+0.267)=0.40 則 Qv= =0.7 m3/min最大真空值： Hsmax=Hss×73.6=3.206×73.6=235.96Hg 因此選擇2臺(tái)SZ1型水環(huán)真空泵（一臺(tái)備用），其性能如下： 抽氣量0.9 m3/min,極限真空度-88.5Kpa,耗水量10 L/min，重量W=140kg,配套電機(jī):Y112M-4，功率4Kw，轉(zhuǎn)速n=1450 r/min. 69 SZ-2型真

21、空泵外形尺寸（帶底座）：（單位：mm）LL1L2L3L4B11001809590527190495B2B3B4H1H2H344539334347228282 基礎(chǔ)尺寸： 基礎(chǔ)長(zhǎng)度=809+（150200）=809+200=1009，取1000 基礎(chǔ)寬度=445+155=600 基礎(chǔ)高=82+（150200）=82+200=282，取300(2)起重設(shè)備的選擇 選型 由前面設(shè)計(jì)可知，最大設(shè)備的重量為Y400546型電動(dòng)機(jī)，其重量為3000，泵房寬18000,據(jù)此選用LDT3.2S型電動(dòng)雙梁式起重機(jī)，最大起重量為5200，配電葫蘆型號(hào)為AS416162/1，配UE小車(chē)，起升速度8m/min工字鋼630。其安裝尺寸: W=2500, E=476, H=687, L1=1131, L2=1790, b1=1125