取水工程課程設計計算書

1、取水工程課程設計計算書城市水資源與取水工程課程設計任務書一. 任務書本課程設計的任務是根據所給定的原始資料設計某城市新建水源工程的取水泵房。一、設計目的本課程設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，并應用于設計工作中，使所學知識得到鞏固和提 高，同時培養(yǎng)同學們有條理地創(chuàng)造性地處理設計資料的獨立工作能力。二、設計基本資料1、近期設計水量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、原水水質符合飲用水規(guī)定。河邊無冰凍現(xiàn)象，根據河岸地質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

2、式。取水頭部到吸水井的距離為100 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)氣象資料可根據設計需要由當地氣象部門提供。&水廠為雙電源進行。三、工作內容及要求本設計的工作內容由兩部分組成：1、說明說2、設計圖紙其具體要求如下：1、說明書（1）設計任務書（2）總述（3）取水頭部設計計算(4) 自流管設計計算(5) 水泵設計流量及揚程(6) 水泵機組選擇(7) 吸、壓水管的設計(8) 機組及管路布置(9

3、) 泵站內管路的水力計算(10) 輔助設備的選擇和布置(11) 泵站各部分標高的確定(11) 泵房平面尺寸確定(12) 取水構筑物總體布置草圖(包括取水頭部和取水泵站)2、設計圖紙根據設計計算成果及取水構筑物的布置草圖，按工藝初步設計要求繪制取 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，圖中應繪出 各主要設備、管道、配件及輔助設備的位置、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，在圖紙上應列出泵站和取水頭部主要 設備及管材配件的等材料表。二、總述本次設計為一級泵站，給水泵站采用圓形鋼筋混凝土結構，泵房設計外徑為 16m泵房上設操作平臺。自流管采用DN80

4、0的鋼管，吸水管采用DN600的鋼管， 壓水管為DN450的鋼管，輸水干管采用DN600的鋼管。筒體為鋼筋混凝土結構， 所有管路配件均為鋼制零件。水泵機組采用14sh 13A型水泵，JS116 4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，排水設備選用 WQ20-1型潛水泵，通風設備選用 T35-11型軸流風機兩臺。三、取水頭部設計計算1設計流量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a =1.05，所以近期設計流量為：6 X L04 X 1O3= 1-05 X 2* 3石0_ 729.17L/J應 24nsQri9X 10* X 103=:MM

5、込 L/S =1093 75L/S2.取水頭部的設計和計算本設計中取水頭部選用箱式取水頭部 格柵面積公式:F = Q/為X Ztg ) ， (ml) 式中：Q設計流量，1.09375 (nVs )V 過柵流速，取0.4m/sk 1柵條的堵塞系數，取0.75k 2柵條的面積減小系數，k2=b/ (b+s)b柵條凈間距，取40mms 柵條厚度，取10mm則：k2=b/ (b+s) =40/ (40+10) =0.8F =Q=加羽城-4取水頭部兩面進水，采用4個柵格，單個柵格的面積為f=F/4=4.48/4=1.12m 查給水排水設計手冊第三冊得：選用的柵格尺寸為：匕 H 1.51： Ujnm Ll

6、liJjiun進水口尺寸為：二L KJJjiuh有效面積為：1.18m2標準圖號為S321-1，型號為12四、自流管設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訂-二-打根據輸水管的流速范圍1.0-1.5m/s，選取V=1.2 m/s，得n = 761.75mni，因此輸水管采用800mnt勺鋼管。五、水泵設計流量及揚程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，由于有兩條自流管，當一條自流管檢修時， 另一條輸水管應通過75%的設計流量，即Q = Q延 X 75%=i093.75x 0.75L/s= 820L31L/s查給排水設計手冊中的鋼管水力計

7、算表，選用兩條DN800的鋼管作為自流管，查水力計算表得：Qi=8203字 時，Vi=1.63m/s,1000ii=3.81Q2=830E/s?時，Vi=1.65m/s,1000i2=3.90利用內插法求得，Q=820.31L/琴時，1000i=3.86，V=1.63 m/s自“+ 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=(73.2-0.82) m=72.38mH 枯=(65.5-0.82) m=64.68m所以所需的凈揚程Hst為：洪水位時，H ST 洪=95.20-72.38=22.82m枯水位時，H s

8、t 枯=95.20-64.68=30.52m3輸水干管中的水頭損失丄心 （按遠期考慮）設采用兩條DN800鋼管并聯(lián)作為原水輸水干管，一條管管檢修時，另一條輸水管應通過75%的設計流量（按遠期考慮），即：Q2 = 0.75Q = 820.31L/S查水力計算表得管內流速 V=1.63 m/s, 1000i=3.86，所以：- ;=1.1X 3.86X丄u 380=1.61m （式中1.1為局部損失加大系數）4.泵站內管路的水頭損失粗估為2m,考慮安全水頭為2m 則泵設計揚程為：估水位時，H max=30.52+1.61+2+2=36.13m洪水位時，H min=22.82+1.61+2+2=28

9、.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=4130rpN=121136kWHs=3.5m： m仁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14Sh-13A型泵的要求選用JS-116-4型異步電動機（N=155kW, n=1470r/min, m 2=1080kg）2. 機組基礎尺寸的確定查泵與電機安裝尺寸，計算出14Sh-13A型泵機組基礎平面尺寸為2468mX 1020mm 機組總重量 W=Wp+Wm=10548+9800=20348N1 LXB Xy式中L基礎長度，L/mB 基礎寬度，B/m基

10、礎所用材料的容重，對于混凝土基礎，=23520N/m33JDWLxBxy3JIX2034S242x33520=1. 03m七、吸壓水管的設計1吸水管1D94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 為正常轉向，兩臺為反常轉向，在訂貨時應予以說明。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。 泵出水管上設有止回閥（H44T（X）-10型）、電動蝶閥（D94

11、1型）和手動蝶閥（D341型），吸水管上設手動閘閥（Z45W-10型）。為了減少泵房建筑面積，閘 閥切換井設在泵房外面，兩條 DN900俞水管用DN900蝶閥（D341型）連接起來, 每條輸水管上各設切換用的蝶閥（D341型）一個。九、泵站內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見下表:14s h-1 3A 型 水 泵吸 水 管 路編 號設備名稱規(guī)格型號局部阻力系數g1吸水管進口DN6000.52手動閘閥DN=600，Z45T-2.5暗桿楔式閘 閥丄=6000.15 （扌按=扌）3偏心漸縮管DN600X350,L=5560.25壓水管4同心闊漸管DN300K4

12、50, L=7680.255止回閥DN450,H44X-10 型旋啟 式丄=8802.156鋼制45彎 頭DN4500.347電動蝶閥DN450，D941X-10型電動蝶閥，L=3300.15路8伸縮接頭DN4500.219手動蝶閥P A型對夾式蝶閥，L=1090.1510鋼制90彎 頭DN4501.0111漸放管DN800x450,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hlshsi1丨13 5422) 2ghs103 1. 18 4. 1772 103m2V13 2g

13、4. 1772(0.5 0. 15)1.2529. 81030.2340. 238m0.25 込29.8m 0.234m其中,Vii-偏心漸縮管出口流速,d2 / 4 3644 m/s0. 3523. 783m/ s3-漸放管進口流速,2.壓水管路的水頭損失丄14. 4810 31.753. 8610 3m0. 245mhid2V 34 2g52 622V4(22 )7891011121314/2g0. 255. 152(2. 1520. 340. 150.210. 1521. 010. 34)29.8(0. 52 0. 112 0.15)1. 632m 1.91m29. 8hdhfdhid0

14、.2541.91m 2. 164m其中，(II 5I 6)i di|7i d2(2.6090. 6344. 867. 7030. 756)5. 15m/V3ss2V5d2 / 42 l 3 l 42g2.2222_9780. 3644,2 m/0. 32V4=2.22m/s*=1.63m/s4- 壓水管路DN450流速，5- 輸水干管在事故時流速,因此，丄乞 二忙 J2 lol二川水泵實際揚程：枯水位：HnaF30.52+1.61+2.402+2=36.532m洪水位：Hnin=22.82+1.61+2.402+2=28.832m由此可見，初選水泵機組符合要求。十、輔助設備的選擇和布置1起重設

15、備最大起重量為JS-116-4型電機重量 W=1080kg，最大起重高度為11.77+2.0 = 13.77m （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，跨度19.5m,起重高度18n）o2. 引水設備水泵是自灌式工作，不需要引水設備。3. 排水設備由于泵房較深，故采用電動水泵排水。沿泵房內壁設排水溝，將水匯集到集水 坑內，然后抽回到吸水間去。取水泵房的排水量一般按2040nVh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=2

16、722m，N=3kV，n=2900r/min ）兩臺，一用一備，配電機 為 Y100L-2。4. 通風設備由于與水泵配套的電機為水冷式，無需專用通風設備進行空一空冷卻，但由于 泵房筒體較深，仍選用風機進行換氣通風。選用兩臺T35-11型軸流風機（葉輪直徑700mm轉速960r/min，葉片角度15，風量10127riVh，風壓90Pq配 套電機 YSF-8026, N=0.37kV）5. 計量設備在凈水廠的送水泵站內安裝電磁流量計統(tǒng)一計量，故本泵站內不再設計量 設備。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=14.48m。3. 泵房建筑高度的確定泵房筒體高度已知為14.4