水泵與水泵站課程設計實例

1、.給水泵站課程設計給水泵站工藝設計水泵與水泵站課程設計 2015閆澤飛太原學院2015/11/15目錄1 設計資料2 設計依據(jù)3 二級泵站工藝設計要點3.1 水泵的選擇3.2 電動機配置3.3 機組布置和基礎計算3.4 吸壓水管道設計3.5 水泵安裝高度驗算3.6 泵房平面尺寸確定3.7附屬設備選擇4 附錄1 設計資料位于某省中部某市，新建水廠凈化處理后的潔凈水進入清水池，經(jīng)由二級泵站加壓輸送至城市配水管網(wǎng)。1）二級泵站設計地點的地面海拔高程為264.6m。2）城市最高日最高時用水量為1050L/s,消防水量按 41.7L/s考慮。3）清水池最高水位與二級泵站地面相平，其標高為264.6m，最

2、低水位在地面以下3.8m其標高為260.8m。4)管網(wǎng)最不利地地面海拔高程為270m，所需自由水頭為24m，管網(wǎng)總水頭損失24m，消防時為33 m。2 設計依據(jù)1）某市新水廠工程初步設計文件。2）（15）區(qū)建字第XXX號及（15）區(qū)基字第XXX號關(guān)于某市新水廠初步設計的批復文件。3）關(guān)于新建水廠工程三設計問題會議紀要。3 二級泵站工藝設計要點泵房主題工程由機器間、高低壓配電室、控制室及值班室等組成。機器間采用矩形半地下形式，以便于布置吸壓水管路與室外管網(wǎng)平接，減少彎頭水力損失，并緊靠清水池北側(cè)布置，直接從清水池取水加壓送至配水管網(wǎng)。值班室與控制室在機器間西側(cè)，與機器間用實墻隔開，實墻中部有玻璃

3、觀察窗。最西側(cè)設有外附戶內(nèi)式規(guī)定高壓變壓器室，與特定高壓雙回路電源用電纜引入。總平面布置圖3-1所示。變壓器室值班室半地下式機器間高壓配電室控制室清水池總平面布置圖3-13.1 水泵的選擇1)設計揚程：初步假定泵站內(nèi)管路水頭損失為2m，加安全水頭2m，則最高時用水揚程為Hmax = HST+Hser+h+2.0=(5.4+3.8)+24+24+2+2m=61.2m2)設計流量：最高時用水量3）為了在用水量減少時進行靈活調(diào)度，減少能源浪費，利用水泵綜合性能圖選擇幾臺水泵并聯(lián)工作來滿足最高時用水流量和揚程需要，而在用水量少時，減少并聯(lián)水泵臺數(shù)或單泵運行供水都能保持在各水泵高效段工作。設Qmin=3

4、0 L/s時（型譜圖最小流量），泵站和管網(wǎng)中水頭損失共為3m，則相應揚程為Hmin = HST+Hser+h'+2.0=(5.4+3.8)+24+3+2m=38.2m根據(jù)Qmax=1050 L/s，Hmax=61.2m和Qmin=30 L/s，Hmin=38.2m，在水泵綜合性能圖上確定兩點連接成參考管道特性曲線，如圖3-2所示，選取與參考管路道特性曲線相交的水泵并聯(lián)?？蛇x用一臺14 Sh-9B和兩臺20 Sh-9型水泵并聯(lián)，也可選用一臺20 Sh-9與兩臺14 Sh-9B型水泵并聯(lián)，列表比較如表3-1所示。通過比較，第一方案與第二方案揚程利用率相差不大，但第一方案水泵效率較高，耗能相

5、對較少，且分級數(shù)量多，在實際工作中，能靈活調(diào)節(jié)供水流量與揚程，故采用方案一。并選用一臺20 Sh-9型水泵為備用泵。所選水泵性能見表8-2。4）消防校核：按最不利情況考慮，消防用水量與最高時用水量之和為1091.7L/s，所需最高揚程為70.7m。當備用泵與最高時用型水泵同時啟動時，為一臺14 Sh-9B和三臺20 Sh-9型泵并聯(lián)工作，在水泵綜合性能圖上繪出四泵并聯(lián)總和Q-H曲線，與參考管道特性曲線的交點為Q=1600 L/s，H=71m，可以滿足消防要求。表3-1 方案比較表方案編號用水量變化范圍/(L/s)運行水泵水泵揚程/m所需揚程/m揚程利用率（%）水泵效率（%）第一方案兩臺20SH

6、-9一臺14SH-9B10001150兩臺20SH-967-6360-6389-10078-80一臺14SH-9B73-808001000兩臺20SH-967-6058-6086-10081-83580800一臺20SH-966-5856-5884-10080-81一臺14SH-9B78-81330580一臺20SH-970-5653-5676-10075-83200330一臺14SH-9B60-5144-5173-10073-82 第二方案 一臺20SH-9 兩臺14SH-9B750-1050一臺20SH-967-6257-6285-10070-80兩臺14SH-9B81-82550-750

7、一臺20SH-965-5755-5784-10071-80一臺14SH-9B82-83330-550兩臺14SH-9B65-5551-5578-10072-81200-330一臺14SH-9B60-5144-5173-10073-82表3-2 水泵性能表泵型號流量Q揚程轉(zhuǎn)速功率N（KW）效率最大允許吸上Hn真空高度m3/hL/S（m）（r/min）軸功率 配套功率 （%）（m）14SH-9B826230591450178260753.510803005519882122534047.52067720SH-911504306697034050082420165605939083245068050

8、433773.2 電動機配置 采用水泵廠家所指定的配套電動機如表3-3所示。表3-3 電動機配置水泵型號軸功率/Kw轉(zhuǎn)速/(r/min)電動機型號電動機功率/Kw14SH-9B178-2061475JR-127-426020SH-9340-433990JRQ-157-65003.3 機組布置和基礎計算1）機組布置：采用單行橫向排列布置，便于吸、壓管路直進直出布置，減少水力損失，同時也可以簡化起吊設備。2）基礎尺寸確定查給排水設計手冊：第11冊 常用設備Sh型泵安裝尺寸（不帶底座）根據(jù)水泵基礎長L= L=L4+L6+L8+(0.40.5)，B=b+(0.40.5), H=24*（4-d）+(0.

9、150.2)公式算出，單位為米，結(jié)果如表8-4所示。表8-4 基礎計算水泵型號電動機型號基礎長 L/m基礎寬 B/m基礎高 H/m14SH-9BJR-127-42.601.201.0020SH-9JRQ-157-63.101.501.203.4 吸壓水管道設計1）管路布置。圖8-2 管路布置設定管線埋深為1m,泵房采用矩形半地下形式，以便于布置吸壓水管路與室外管網(wǎng)平接，減少彎頭水力損失。每臺泵設一根吸水管直接從清水池吸水，各泵壓水管出泵房后，在閘閥井內(nèi)以橫向聯(lián)絡管相連接，而以兩條總輸水管送水入管網(wǎng)。這樣可初定出橫向聯(lián)絡管的管頂高程為地下1m。當清水池最高水位在最高水位時，水泵為自灌式引水，吸水

10、管上需設閘閥，以便停泵檢修時使用。清水池最低水位為地下3.8m，此時泵為吸入式引水，需要相應的引水設備，管路布置如圖8-2所示。2）管徑計算。根據(jù)單泵運行流量計算吸壓水管管徑如表8-5所示。表8-5 吸壓水管管徑計算水泵型號流量/(L/s)吸水管壓水管管徑/mm流速/（m/s）1000i管徑/mm流速/（m/s）1000i14SH-9B3305001.631.864502.0112.020SH-95807001.513.876001.988.02由圖8-5可知，橫向聯(lián)絡管的流量為兩臺較大水泵并聯(lián)流量Q=900L/s，i=9.31/1000；每條輸水管按最大總流量75%考慮，即Q=787.5 L

11、/s，取DN=700mm,v=2.03m/s，i=6.99/1000。3）管路附件選配如表8-6所示。名稱型號規(guī)格主要尺寸/mm喇叭口DN500鋼制D=700DN700鋼制D=1000偏心漸縮管DN700*500L=610DN500*350L=508十字管DN700*700LU=465 lU=460同心變徑管DN700*600L=610DN500*450L=508DN600*450L=508DN700*500L=610DN450*300L=356彎頭90°雙盤式 DN600L=60090°雙盤式 DN700L=80090°雙盤式 DN500L=600閘閥DN700

12、 雙盤式 Z45XHmax=580 L=165DN500 雙盤式 Z45XHmax=425 L=127DN600 雙盤式 Z45XHmax=495 L=154DN450 雙盤式 Z45XHmax=375 L=114止回閥DN600L=385DN450 L=2033.5 水泵安裝高度驗算1)根據(jù)HSS=HS-V12/2g-hS, HS= HS-(P0-Pa)/g,初定吸水管水頭損失為1m,經(jīng)計算水泵 14 Sh-9B和20 Sh-9的安裝高度HSS分別為1.69m、2.38m。2）水泵進口參數(shù)如表8-6所示。表8-7 水泵進口參數(shù)水泵型號進口直徑DN/mm進口流速V1/(m/s)HS/m流量Q/

13、(L/s)14SH-9B3503.203.533020SH-95002.854.05803）因當?shù)睾０?64.6m，環(huán)境溫度取T=20，14 Sh-9B 、20 Sh-9允許吸上真空高度修正后的HS分別為3.21m、3.71m。4）水泵實際使用真空高度HV計算。14 Sh-9B、20Sh-9吸水管路局部阻力計算如表8-8A、8-8B所示。表8-8A 吸水管路局部水頭損失計算表水泵型號管道直徑/mm管件阻力系數(shù)最大流量/(L/s)流速V/(m/s)V2/2g水頭損失 V2/2g /m14SH-9B500喇叭口0.563301.630.140.07890°彎頭0.600.140.084閘

14、閥0.070.140.010500*350偏心漸縮管0.203303.000.460.0920.26414 Sh-9B型水泵吸水管長度可近似取為L=HSS+1.5+2.5=（1.69+4）=5.69m實際使用HV = HSS+iL+V2/2g+ V2/2g =(1.69+5.69*1.86/1000+0.264+0.520) =2.84m<HSS =3.21m,滿足要求。表8-8B 吸水管路局部水頭損失計算表水泵型號管道直徑/mm管件阻力系數(shù)最大流量/(L/s)流速V/(m/s)V2/2g水頭損失 V2/2g /m20SH-9700喇叭口0.565801.510.120.06590

15、76;彎頭0.600.120.07閘閥0.070.120.008700*500偏心漸縮管0.205802.850.410.0820.22520Sh-9型水泵吸水管長度可近似取為L=HSS+1.5+2.5=（2.38+4）=6.38m實際使用HV = HSS+iL+V2/2g+ V12/2g =(2.38+6.38*3.87/1000+0.225+0.410) =3.04m<HSS=3.71m,滿足要求。3.6 泵房平面尺寸確定1)機器間長度設計。因電動機功率大于55Kw,故基礎間距取為1.2m，機器間最左端留有1m寬的樓梯空間，作為值班室與機器間的室內(nèi)通道，方便對設備的隨時觀察，且水泵基

16、礎與樓梯間距為1m；緊鄰四臺水泵的右端按最大一臺機組布置一塊檢修場地，長5.5,寬4.0m,故得機器間總長度：（3.1*3+2.6+2.6*3+2+2+4+5.3）m=33m。2)機器間寬度設計。吸水管閘閥距墻1m，壓水管閘閥距墻保留1.5m的寬度。由圖8-2管路布置可得機器間寬度為：（1.0+0.17+0.84+1.5+1.0+0.39+0.16+1.5）m=5.56m。3)管路敷設。因為有管路管徑大于500mm，所以統(tǒng)一采用地面敷設，壓水管一側(cè)搭建梯形鐵架通道，供工作人員通過。4)值班室與變電設備室總長寬設計?？傞L度?。?.84+4.56）m=8.4m,總寬度與機器間寬度相等，室內(nèi)兩墻凈距

17、為5.06m。5)清水池長寬總設計?？傞L度為：（0.75+0.375+2.6*3+3.1*2+2.6+0.5+0.75）=18.975m；設定清水池底部距最低水位為1.7m，則總高為:(3.8+1.7)=5.5m；總寬度為(0.7+0.8+1.0)m=2.5m；設計容積為：(2.5*5.5*18.975）m3=260.9 m3。清水池容積驗算。清水池容許最小容積為：（580*5*60/1000）m3=174 m3<260.9 m3,故符合要求。3.7附屬設備選擇1）起重設備及泵房高度的確定。設備中最重是電動機JRQ-157-6，質(zhì)量為3900kg，考慮安全選用LX型，起重量為5t，起重高

18、度為316m的電動單梁懸掛起重機。由管路敷設知，水泵統(tǒng)一安裝在機器間地面上，地面高程由安裝高度最低的水泵14Sh-9B決定，最低基礎上表面高程為260.8+(1.69-0.56)m=261.93m,設定基礎上表面高出地面0.2m，則機器間地面高程為261.73m。室外地面高程為264.6m，故泵房采用半地下室。地下部分高度H2為2.87m。最高設備JRQ-157-6（設備最頂部）距機器間地面高度為(260.8+2.38+0.65-261.73)m=2.1m,取吊物底部至最高一臺機組頂距f=0.67m,則g+f=(2.1+0.5)m=2.6m< H2=2.87m。故泵房地面以上高度按式H1=a+b+c+d+e+h計算。H1=(0.397+1.185+1.85+1.28+0.2)m=4.912m其中，電動單梁懸掛起重機吊車梁高度a=0.397m;滑車加掛鉤總高度b+c=1.185m；JRQ-157-6電動機總寬x=1.54，則起重機的垂直長度取d=1.2x=1.85m；最大電動機高度e=1.28m;吊起物底部與泵房進口處室內(nèi)地坪的距離h=0.2m。2）真空泵。真空排氣量QV=K(WP+WS)Ha /T(Ha-HSS),取T=3min，K=1.05，HSS=2.38，Ha=10.4m,由：WP=0.52*3.14/4*(1.5+1.0+0.39+0.16) m3=0.6m3；WS