泵站課程設(shè)計(jì)

1、成績(jī)水泵與水泵站課程設(shè)計(jì)某市某給水泵站設(shè)計(jì)學(xué)生姓名曹洋學(xué)院名稱環(huán)境工程學(xué)院專業(yè)名稱給水排水工程學(xué) 號(hào)20101701121指導(dǎo)教師陳 斌2013年1 月14 日 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)目 錄1 設(shè)計(jì)說明書11.1工程概述11.1.1 工程概括11.1.2 設(shè)計(jì)資料11.2 設(shè)計(jì)概要12 設(shè)計(jì)計(jì)算22.1 設(shè)計(jì)流量22.2設(shè)計(jì)揚(yáng)程H2 2.3初選泵和電機(jī)-32.4精選泵，選泵后校核-32.5機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定-42.6 吸水管路的設(shè)計(jì)-42.7壓水管路的設(shè)計(jì)-42.8水泵間布置- 5-6 2.9水泵房安裝高度-6- 82.10輔助設(shè)備設(shè)計(jì)-82. 11泵房平面尺寸的確定-93 結(jié)束語9 參考文獻(xiàn)9

2、121 設(shè)計(jì)說明書1.1 工程概述 1.1.1 工程概括設(shè)計(jì)該水因發(fā)展需要，規(guī)劃設(shè)計(jì)日產(chǎn)水能力為18.24萬m/d的水廠，給水管線設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，現(xiàn)需廠取水泵房。 1.1.2 設(shè)計(jì)資料 某新建水源工程近期設(shè)計(jì)水量91200m3/d，要求遠(yuǎn)期發(fā)展到182400m3/d，采用固定式取水泵房（一級(jí)泵站），用兩條自流管從江中取水。自流管全長200m。水源洪水位標(biāo)高為28.80m（1%頻率），枯水位標(biāo)高為19.50m（97%頻率），常水位標(biāo)高為23.90m。年平均氣溫15.6，最高氣溫39.5，最低氣溫8.6，最大凍土深度0.35m。凈化廠反應(yīng)池前配水井的水面標(biāo)高為50.958m，泵站切換井至凈化廠反應(yīng)池

3、前配水井的輸水干管全長為2800m，吸水間動(dòng)水位標(biāo)高以18.6m計(jì)，現(xiàn)狀地面標(biāo)高按25.2m考慮。1.2 設(shè)計(jì)概要 取水泵站在水廠中也稱一級(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)中通過粗估流量以及揚(yáng)程的方法粗略的選取水泵；作水泵串聯(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

4、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)有周詳?shù)挠?jì)算。在施工過程中，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。此外，取水泵站由于其擴(kuò)建比較困難，所以在新建給水工程時(shí)，可以采取近遠(yuǎn)期結(jié)合，對(duì)于本例中，對(duì)于機(jī)組的基礎(chǔ)、吸壓水管的穿插嵌管，以及電氣容量等我們應(yīng)該考慮到遠(yuǎn)期

5、擴(kuò)建的可能性，所以用遠(yuǎn)期的容量及揚(yáng)程計(jì)算。對(duì)于機(jī)組的配置，我們可以暫時(shí)只布置三臺(tái)500S35A型水泵（一臺(tái)備用，兩臺(tái)工作），遠(yuǎn)期需要擴(kuò)建時(shí)，再增加一臺(tái)同型號(hào)的水泵。2 設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 設(shè)計(jì)流量 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=1.05-1.1T為一級(jí)泵站在一晝夜內(nèi)工作小時(shí)數(shù)。考慮到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取水自用系數(shù)=1.05,則近期設(shè)計(jì)流量為

6、 Q=1.0591200/24 =3990.0 m3/h=1.108 m3/s遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量為 Q=1.05182400/24 =7980.0m3/h=2.217m3/s 2.2 設(shè)計(jì)揚(yáng)程H 1）泵所需靜揚(yáng)程通過取水部分的計(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0.90m。則吸水間中最高水面標(biāo)高為28.800.90=27.90m，最低水面標(biāo)高為19.500.90=18.60m。所以泵所需靜揚(yáng)程為： 洪水位時(shí)，=50.95827.90=23.058m 枯水位時(shí)，=50.95818.60=32.358m 2）輸水干管中

7、的水頭損失h設(shè)采用兩條DN1200的鋼制自流管并聯(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75%的設(shè)計(jì)流量（按遠(yuǎn)期考慮）， 即Q= 0.757980.0m3/h= 5985.0m3/h=1.6625m/s,查水力計(jì)算表得管內(nèi)流速 v=2.42m/s,i=4.934,所以：輸水管路水頭損失；=1.10.0049342800=15.20m (式中1.1包括局部損失而加大的系數(shù))。 3）泵站內(nèi)管路中的水頭損失h粗估2.0m，安全水頭2m則泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：枯水位時(shí)：Hmax=32.358+15.20+2.0+2.0=51.258洪水位時(shí)：Hmin=23.058+15.20+2.0+2.0=

8、42.258 2.3 初選泵和電機(jī) (1) 管道特性曲線的繪制 管道特性曲線的方程為式中 最高時(shí)水泵的凈揚(yáng)程，m; 水頭損失總數(shù)，m; S 沿程摩阻與局部阻力之和的系數(shù)； Q 最高時(shí)水泵流量，m/s=23.058m把Q=1.6625m/s,H=51.258m，代入上式得:S=10.20所以，管路特性曲線即為:H=+10.20=23.058+10.20可由此方程繪制出管路特性曲線,見表1表1 管路特性曲線Q-H關(guān)系表Q(m3/h)01000200030004000h(m)0.000.140.561.272.26H(m)23.05823.19823.61824.32825.318Q(m3/h)50

9、0060007000800010000h(m)3.535.086.929.0414.12H(m)26.58828.13829.97832.09837.178(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。“小泵大基礎(chǔ) ”大中型泵站需作選泵方案比較。根據(jù)上述選泵要點(diǎn)以及離心泵管路特性曲線QH關(guān)系表，以及選泵參考書綜合考慮初步選定近期三臺(tái)24SA-10J（Q=0.554m/s，H=39m，N=319kw，Hs=5.9m），兩臺(tái)工作，一臺(tái)備用。遠(yuǎn)期增加一臺(tái)同型號(hào)泵，三臺(tái)工作，一臺(tái)備用。，根據(jù)24SA-10J型泵的

10、要求選用JSQ158-8型電動(dòng)機(jī)（380kw）2.4 精選泵，選泵后校核在泵站中的泵選好后，還必須按照發(fā)生火災(zāi)時(shí)的供水情況，校核泵站的流量和揚(yáng)程是否滿足消費(fèi)時(shí)的要求，就消費(fèi)用水來說，一級(jí)泵站的任務(wù)只是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向清水池中補(bǔ)充必要的消防貯備用水。由于供水強(qiáng)度小，一般可以不另設(shè)專用的消防泵，而是在補(bǔ)充消防貯備用水時(shí)間內(nèi)，開動(dòng)備用泵以加強(qiáng)泵站的工作。因此，備用泵的流量可用下式進(jìn)行校核: Q=2(Qf+Q)-2Qr/tf 式中 Qf-設(shè)計(jì)的消防用水（m/h） Q-最高用水日連續(xù)最大兩小時(shí)平均用水量（m/h） Qr-一級(jí)泵站正常運(yùn)行的流量（m/h） Tf-補(bǔ)充消防用水的時(shí)間，從24-48h，由用戶性質(zhì)

11、和消防用水量的大小決定，見建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范。 -計(jì)及凈水建筑物本身用水系數(shù)，取1.05.2.5機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定 表2 24SA-10J型水泵外型尺寸（不帶底座）（單位：mm）AA1A2A3BB1B2B321041145110090023001300820500B4B5HH1H2H3L350030015809505326921230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)生基礎(chǔ)下沉或不均勻沉陷。結(jié)合以

12、上要點(diǎn)及所選泵的類型，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：L=水泵地腳螺釘間距（長度方向）+（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)）/(LB)Y=2400因此，L=B2+L3+A3+500=820+1230+900+500=3450mmB=A2+500=1100+500=1600mmH=3*（W泵+W電機(jī)）/BL=3(4100+4100)/3.451.62400=1.85m所以24SA-10J型水泵混凝土塊式基礎(chǔ)尺寸為LBH=3.461.61.85。2.6 吸水管路的設(shè)計(jì)

13、（1）流量QQ1=1.34/3= 0.369 m3/s（2）吸水管路的要求 不漏氣 管材及接逢 不積氣 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DN10008鋼管，則V=1.32m/s ，i=3.56（4）吸水管路的管件布置喇叭口設(shè)計(jì)喇叭口擴(kuò)大直徑 D(1.31.5)d=1.41000=1400 取1400喇叭口高度 4（D-DN）=4（1200-1000）=800喇叭口距墻壁的距離 a(0.751.0)D 取a=0.91400=1260 取1200喇叭口距室底的距離 h1(

14、0.60.8)D=0.751400=1050喇叭口之間距離 l1（1.52.0）D=1.51400=1900喇叭口淹沒深度 h2（1.01.25）D=1.251400=1750喇叭口中心線與后墻的距離C=（0.81.0）D=0.91400=1260 取1200喇叭口與進(jìn)水室的距離 l3D=4200 2.7 壓水管路的設(shè)計(jì) 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DN8006

15、鋼管，則V=2.34 m/s，i=16.22.8水泵間的布置 基礎(chǔ)布置情況見取水泵站祥圖。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。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。機(jī)組與管道布置本取水泵房采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，此類泵房平面面積相對(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。每臺(tái)泵有單獨(dú)的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。對(duì)于房?jī)?nèi)機(jī)組的配置，

16、我們可以采用近期購買安裝三臺(tái)24SA10J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)24SA10J型水泵，三臺(tái)工作，一臺(tái)備用。 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=1250+1000=2250取2700C1:電機(jī)凸出部分與配電設(shè)備的凈距 C1=電機(jī)軸長+0.5m。所以C1=1860+500=2360但是,低壓配電設(shè)備應(yīng)C11

17、.5m; 高壓配電設(shè)備應(yīng)C12m,C1取2000應(yīng)該是滿足的。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=1100A2:泵及電機(jī)突出部分長度 A2=200250D1:壓水管路管徑 D1=450L:機(jī)組基礎(chǔ)長度 L=3450所以，可得R=B1+F+D1+L+1/2E1=3000+1100+450+3450+1000=90002.9 水泵房安裝高度 (1) 水泵安裝高度 式中 安裝高度,泵軸至最低水位的幾何高度； P/g水面上的絕對(duì)大氣壓； 水泵的氣蝕余量；

18、吸水管路總水頭損失； 實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力。24SA-10J: =105.90.460.43=3.21m 吸水間最低水位=18.60-160m4.934=17.81 m泵軸標(biāo)高=吸水間最低水位+Hss=17.81+3.21=21.02m（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h(yuǎn)10.4=21.021.40.5 =19.12m（0.5為基礎(chǔ)突出地面高）水泵基礎(chǔ)頂標(biāo)高=泵軸標(biāo)高+H1=21.02m+0.78m=21.80m 水泵基礎(chǔ)底標(biāo)高=21.020.9=20.12m電機(jī)基礎(chǔ)頂標(biāo)高=21.80+1.2=23.00m 水泵進(jìn)水口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高H2=21.020.65=20.37m水

19、泵出水口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-H4=21.020.56=20.46m地下部分筒體高度=室外地面高度泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高 =24.50-18.02= 6.48m泵房筒體高度=操作平臺(tái)標(biāo)高泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高=（洪水位標(biāo)高+1m浪高）泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高 =（30.50+1）-24.97 =6.53m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=洪水位標(biāo)高+1m浪高 =30.50+1=31.50m泵房頂標(biāo)高=操作平臺(tái)標(biāo)高+泵房地上部分高度=31.50+6.0=37.50m總的筒體高度=泵房頂標(biāo)高泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高=37.5018.02=19.48m（三）吸水管與壓水管的水損計(jì)算中心

20、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: 1、吸水管路沿程水頭損失:=3.565.60=0.0199m2、局部水頭損失:=(1+2) V/2g + 3 V/2g式中1吸水管進(jìn)口局部阻力系數(shù)，1=0.752DN10008鋼管閘閥局部阻力系數(shù)，按開啟度a/d=0.125考慮，2=0.45 3偏心漸縮管DN1000800 ,3=1.07則=（0.75+0.45） /（2*9.8）+1.072.32/（2*9.8）=0.26m所以吸水管路總水頭損失為: =0.26+0.02=0.28m壓水管路水頭損失:1、壓水管路沿程水頭損失: = 0.01624+0.045

21、610+0.0395=0.72m2、局部水頭損失:=（1+2+3+4+5+6+7）V/2g 式中 1止回閥局部阻力系數(shù):0.38； 2手動(dòng)閘閥局部阻力系數(shù):0.12；3壓水管上的電動(dòng)閘閥局部阻力系數(shù):0.12； 4同心漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù):0.08； 5連接三通的同心漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù):0.36； 6出水管上的電動(dòng)機(jī)閘閥局部阻力系數(shù):0.32; 7三通局部阻力系數(shù):1.71； v2壓水管的流速:2.32m3/sh ld=(0.38+0.12+0.12+0.08+0.36+0.32+1.71) V/2g=0.86m所以壓水管路總水頭損失為=0.72+0.86=1.58m則泵站內(nèi)水頭損失:h=hs+

22、hd=0.28+1.58=1.86m因此，泵的實(shí)際揚(yáng)程為： 枯水位時(shí)：Hmax= 32.358+ 15.20 + 1.86+ 2.0=61.92m 洪水位時(shí)：Hmin= 23.058+ 15.20 + 1.86+ 2.0=52.62m2.10輔助設(shè)備設(shè)計(jì)(1)引水設(shè)備泵系自灌式工作，不需引水設(shè)備。(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JSQ158-8型電動(dòng)機(jī)和24SA-10J型水泵，其重量為4100，泵房寬18000,據(jù)此選用LDT3.2S型電動(dòng)雙梁式起重機(jī)，配電葫蘆型號(hào)為AS416162/1，配UE小車，起升速度8m/min工字鋼630。其安裝尺寸: W=2500, E

23、=476, H=687, L1=1131, L2=1790, b1=1125泵房高度確定 泵房高度: H1=a+c+d+e+h式中 a雙軌吊車高度，0.687m； c行車軌道底至起重機(jī)鉤中心的距離，1.125m； d起重繩的垂直長度（電動(dòng)機(jī)1.2x，x為起重機(jī)部件長度，1.86m）； e電機(jī)高度，1.2m； h起吊物與平臺(tái)距離，取0.5m。則泵房地上部分高度H1=0.687+1.125+1.862+1.2+0.5=5.744m,為了安全起見取5.8m所以泵房總高度=17.94+5.8=23.74m(3)排水設(shè)備由于泵房較深，故采用電動(dòng)泵排水。沿泵房?jī)?nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后用泵抽回到吸水間去。取水泵房的排水量一般按2040 m3/h考慮，排水泵的靜揚(yáng)程按17.5m計(jì)，水頭損失大約5m，故總揚(yáng)程在17.5+5=22.5m左右，可選用IS6550160A型離心泵（Q=1528m3/h, H=2722m, N=3kW, n=2900 r/min）兩臺(tái)，一臺(tái)工作