泵風機管道設計

1、員工培訓材料(管道設計)講稿江蘇鵬鷂環(huán)境工程設計院一九九九年二月目 錄一、 水泵的選型和管道設計-1(一) 基礎知識-1(二) 設計、計算-5(三) 水泵和管道的設計安裝要求-7二、 風機的選型和曝氣管道設計-8(一) 基礎知識-8(二) 設計、計算-10(三) 風機和管道的設計安裝要求-16三、 消聲、通風及采暖-17四、 工程設計中常見的幾個問題-20五、 其它規(guī)定、規(guī)范及注意事項-24一、 水泵的選型和管道設計 泵站通常分為排水泵站、污水泵站、污泥泵站和渣泵及泵站。在上述泵站中對泵的選型和管道設計都有各自的要求和規(guī)范，請同志們在設計時務必參照各泵站的相關資料，不可視為一層不變。本節(jié)中主要

2、講有代表性的一些內(nèi)容(基礎知識以排水泵站的水泵為例，設計計算以污水泵站的計算為例)與大家來共同研討，達到拋磚引玉的目的。(一) 基礎知識1) 常用水泵常用水泵見表1水泵形式適用條件 表1泵 形適 用 條 件(1)ZLB型立式軸流泵(1) 中流量和大流量，低揚程。設計流量為2.0-15.0m3/s，揚程為3-8m(2) 雨水、合流、排灌泵站(2)HLB型立式，HBC型和TL型臥式混流泵(1) 中流量、揚程較低。設計流量Q為0.25-1.0m3/s，揚程H為5-9mQ=0.6-2.5m3/s，H=5-10mQ=2.0-3.0m3/s，H=7-15m(2) 雨水、合流泵站(3)Sh型雙吸式離心清水泵

3、(1) 大流量：設計流量大于1m3/s時(2) 污水、雨水、合流泵站(4)PW型臥式污水泵(1) 中小流量和較低揚程Q=30-180L/sH=9-25mQ=200-1500L/sH=7-15m(2) 污水、合流、雨水泵站(5)豐產(chǎn)型混流泵(1) 中流量和較低揚程Q=300-1000L/sH=8-13m(2) 雨水、污水、合流泵站(6)JTC型螺旋泵(1) 中小流量，低揚程Q=1.0-100L/sH=16-33m(2) 污水、污泥(7)FY型耐腐蝕液下立式離心泵(1) 小流量，較高揚程Q=15-3750m3/h，H=5-30m(2) 用于低濃度帶腐蝕性污水(8)QW型潛水排污泵(1) 中小流量，

4、中低揚程Q=80-10000m3/h，H=7-40m(2) 適用于雨水、污水、合流泵站(9)WL立式排污泵(1) 大中小流量、低揚程Q=80-10000m3/h，H=5-30m(2) 適用于雨水、污水、合流泵站(10)QZ潛水軸流泵(1) 大流量、低揚程Q=125-3400L/s，H=1.5-9m(2) 適用于雨水、污水、合流泵站2)、軸功率計算：(1) 水泵軸功率公式： N=QH/102(kw)式中 -水的容重(kg/l); Q-水泵的輸水量(L/s); H-水泵的總揚程(m); -水泵的總效率。(2) 水泵發(fā)動機所需之功率公式： Ne=KQH/102(kw)=KN(KW)式中K-發(fā)電機的超

5、負荷系數(shù)。3) 水泵工作的特性曲線 水泵的工作點是由水泵的Q-H特性曲線與管路的特性曲線相交得出，一般選用效率較高的范圍。4) 管路的特性曲線 水泵總揚程公式： H=H1+h(m) 式中H1-吸水高度和揚水高度之和(m); h-吸水管線和揚水管路的總水頭損失(m)。(1) 并聯(lián)：在壓力固定，一臺泵不能滿足設計流量時，可采用相同(或不同)的幾臺泵聯(lián)合工作。水泵并聯(lián)曲線見圖1，圖2。(2) 串聯(lián)：一臺水泵揚程不能達到設計高度時，可采用同流量的兩臺泵串聯(lián)，工作曲線見圖3。 在繪制兩臺相同水泵串聯(lián)工作時的合成特性曲線時，要把兩條Q-H(I-II)特性曲線在同一輸水量(橫坐標)時的揚程(縱坐標)加倍，水

6、頭H0相當于壓水管路閘門關閉時兩臺水泵的串聯(lián)工作。點A是在給定的管路特性曲線C-E和揚水高度H1時，一臺水泵的工作狀況。點A1是在同一管路特性曲線時，兩臺水泵串聯(lián)的工作狀況，串聯(lián)工作的水泵輸水量為Q(I+II)，它比Q1大些。 如果揚水高度H1加倍，假定為2H1(直線C1D1)，管路中水頭損失如線段A1d=2hA所示也增加了一倍，則水泵將在極限點A2的情況下工作，其流量為Q1，總水頭等于H(I+II)=2H1。 5) 水泵進出水管 水泵進出水管一般規(guī)定見表7 水泵進出水管規(guī)定 表7 項 目一 般 規(guī) 定(1)吸水管(1) 斷面應比水泵吸入口大一級并不應小于100mm(2) 每臺泵設單獨的吸水管

7、(3) 不設底閥，設喇叭口，設直管或90°彎頭。水平段應有向水泵上升的坡度(4) 吸水管流速v=0.8-1.5m/s不得小于0.7m/s(5) 采用偏心匯漸縮管時管頂應成水平，管底成斜坡(2)出水管(壓力管)(1) 斷面比水泵吐出口大一級，并不應小于100mm(2) 流速v=1.2-1.8m/s，不得小于1.0m/s和不大于2.5m/s(3) 壓力干管的高度應設排氣裝置，最低點設泄水裝置(二) 設計計算1、 水泵的預選方法(常用于初步設計)L/s(min)-L/s/(0.618-0.528) Qmax min - =h3max H N=.Q.H/102h3max×(0.23

8、6-0.382-0.472)-=(0.528-0.618-0.764)-L/min-計算平均排水量L/min/(0.618-0.528)-假定高峰排水量Q-根據(jù)水泵的使用備用原則、試定水泵流量(m3/h)max min - =h3max-水泵提升的最大高度(m)h3max×(0.236-0.382-0.472)-假定水泵的水頭總損失(m)H= h3max+水頭總損失-初定水泵總揚程(m)=(0.528-0.618-0.764)-初定水泵效率(或查表)-初定水容重(或查表、測定)N-初步計算水泵軸功率(kw)根據(jù)初步選定N、Q、H預選水泵(三) 水泵和管道的設計安裝要求1、 總要求安全

9、(人、設備)可靠，容易制造，方便安裝、便于維修、經(jīng)濟(成本低)耐用，排列美觀，清晰。2、 具體要求通用要求布局合理，走直線，少拐彎，少交叉，防止口袋、盲管。 防止碳鋼管與不銹鋼管之間直接接觸。 安全裝置，安全閥，防曝膜，阻火器，水封等。 保溫，保冷管道按規(guī)定設計 管道架設的高度與間距按規(guī)定設計 防銹蝕，防老化特殊要求輸氣、輸水、輸酸堿和輸蒸氣時采用不同管道。 碳鋼管、不銹鋼管、其它有色金屬管道和塑料、尼龍，管道有不同的連接要求采用焊接、粘接、緊固件連接的管道接口處的邊界壓力應符合不同的設計規(guī)范。二、 風機的選型和曝氣管道設計(一) 基礎知識1、 一般要求對曝氣設施一般有以下要求：(1) 在滿足

10、曝氣池設計流量時生化反應的需氧量以外，還應使混合液含有一定剩余DO值，一般按2mg/L計；(2) 使混合液始終保持懸浮狀態(tài)，不致產(chǎn)生沉淀，一般應使池中平均水流速度在0.25m/s左右；(3) 設施的充氧能力應便于調(diào)節(jié)，有適應需氧變化的靈活性；(4) 充氧裝置一般是選用易于購到的可靠商品，附有清水試驗的技術資料；(5) 在滿足需氧要求的前提下，充氧裝置的動力效率(kgO2/kwh)和氧利用率(%)應力要求較高；(6) 充氧裝置應易于維修，不易堵塞；出現(xiàn)故障時，應易于排除；(7) 應考慮氣候因素，如冬季濺水結冰問題；(8) 應考慮環(huán)境因素，如噪聲問題、臭氣問題等。 此外，還應結合工藝的要求(如池型

11、、水深、有無脫氮要求等)綜合考慮對曝氣設施的選擇。2、 鼓風曝氣亦稱壓力曝氣，其設施包括風機、風機房、風管系統(tǒng)、充氧裝置(或曝氣頭)。a)、風機的選擇 國產(chǎn)風機有羅茨鼓風機、離心風機、通風機等。 羅茨(定容式)鼓風機中小型污水廠最常用，國產(chǎn)單機風量在80m3/min以下，風壓有3.5、5、7、9、11m，而以5m者運行最穩(wěn)定，采用最多。羅茨鼓風機噪聲大，必須采取消音、隔音措施。 離心式鼓風機噪聲較小，一般可達85dB，且效率較高，適用于大中型污水廠。我國離心式鼓風機使用經(jīng)驗不多，特別是大型離心式鼓風機還有待完善，選用時應與生產(chǎn)廠密切配合。機組工作點應避開湍振區(qū)，湍振區(qū)須由生產(chǎn)廠提供。風壓在1.

12、2m以下的軸流通風機，在淺層曝氣中采用。b)、風管系統(tǒng)計算(1) 風管系統(tǒng)包括由風機出口至充氧裝置(曝氣頭)的管道。一般用焊接鋼管。(2) 曝氣池的風管宜聯(lián)成環(huán)網(wǎng)，以增加靈活性。風管接入曝氣池(或污泥池時)時，管頂應高出水面至少0.5m，以免回水。(3) 風管中空氣流速一般采用： 干、支管10-15m/s。 豎管、小支管4-5m/s。 流速不宜過高，以免發(fā)出噪聲。(4) 計算溫度采用鼓風機的排風溫度(參照風機資料)，在寒冷地區(qū)空氣如需加溫時，采用加溫后的空氣溫度計算。(5) 風管的直徑DN(mm)、流量q(m3/h)、流速V(m/s)之間的關系可用下列計算：q=2.827×10-3.

13、DN2.V或查圖表求得。c)、鼓風機房1、 設計應遵守排水規(guī)范有關規(guī)定、機組間距應不小于1.5m2、 采取必要的防噪聲措施3、 每臺風機設單獨基礎4、 風管最低點應有油、水的排泄口5、 機房應設雙電源6、 鼓風機房一般應包括配電房、值班室等7、 在同一供氣系統(tǒng)中，應采用同一類型風機8、 設有工作風機和備用風機9、 風管管路應設置回風管和相應閥門、止回閥、防止回風10、風機進風口應有凈風 裝置，進風口應高出地面2m左右d)曝氣裝置(曝氣頭) 參考有關資料(二) 設計、計算1、 風機預選方法(一般用于初步設計)工作風壓(曝氣器水深)h3風壓損失h3×(0.09-0.146-0.236-0

14、.382)=h(1.171-1.309) ×曝氣器×曝氣池底面積/曝氣器服務面積=Gsn=0.7-0.8(一般選n=0.764)P=Gs.P/75n×2.05(kw)式中：P-風壓(kg/cm2) Gs-供空氣體積(m3/h) n-風機效率 P-風機功率(kw)注：Gs的估算方法推薦下列幾種，供參考 利用曝氣器服務面積估算(上述方法) 利用氣水比優(yōu)點算 利用40-60m3氣/kg.BOD估算 kgO2/kg.BOD×kg.BOD/m3/EA.21%=Gs-指1kg/BOD需要kgO2的數(shù)量-指1m3污水中含有kg.BOD的數(shù)量EA-曝氣器的氧利用率2、

15、風機及曝氣管道設計計算方法(常用于施工圖設計或?qū)Τ醪皆O計校核或設計驗證) n=0.7-0.8 P Gs-EA 查表 N0-=0.80-0.85 =0.90-0.97 C0=2mg/l Cs=9.17mg/l T=5-30 Csm-Csw查表 Pb=1.034kg/cm2+1kg/cm2/10m×水深m Qt-EA查表 N =0.42-0.53 Q設計 Lr-La(已知) O Le(設計指標) b=0.188-0.11 V- Q Lr f=0.7-0.8 Fr-N-N測定 F測定P h1 i查表 L測量 r查表H p查表 H2 查表 v查表 查表 p測量 T測量 H3測量 H4查資料

16、剩余壓力200-300mmH2OP=Gs.p/75n×2.05(kw)-式中：P-風機功率(kw) p-風壓(kg/cm2) n-風機效率，一般為0.7-0.8 Gs-供空氣體積(m3/h)以下分別求解Gs和PGs=N0/0.3EA(m3/h)-式中：E0-氧利用率(查曝氣器表) N0-標準傳氧速率(SOR)(kgO2/h)對于表曝機 N=N0Csw-C0/Cs×1.024(T-20)-對于鼓風曝氣 N=N0Csm-C0/Cs×1.024(T-20)-式中：-混合液中Kla值與清水中Kla值之比，即Kla污/ Kla清=0.80-0.85 -混合液的飽和溶解氧值與

17、清水的飽和溶解氧之比，一般0.-0.97 Csw-清水表面處飽和溶解氧(mg/l)，溫度為T實際計算壓力Pa C0-混合液剩余D0值，一般用2mg/l Cs-標準條件下，清水中飽和溶解氧等于9.17mg/l T-混合液溫度()g 一般為5-30 Csm-按曝氣裝置在水下深度處至地面的平均溶解氧值 N-實際供氧速度(AOR)(kgO2/h) 曝氣池的需氧量 Csm=Csw(Qt/42+Pb/2.068)(mg/l)- Qt=21(1-EA)×100/79+21(1-EA)-式中：Qt-曝氣池逸出氣體中含氧% EA-氧利用率(查曝氣器表) Pb-曝氣裝置處絕對壓力(kg/cm2) Pb=

18、空氣壓力+水壓力 =1.034kg/cm2+1kg/cm2/10m ×水深實際供氧速度(AOR)的N值(曝氣池的需氧量(kgO2/h)即是混合液每日需氧量(kgO2/d)"O"O=aQLr+bVN-式中：a-氧化每kgBOD需氧公斤數(shù)(kgO2/kg.BOD) 一般0.42-0.53 Q-進水設計流量(m3/d) 式中m3/h代為m3/d(已知) Lr-去除的BOD濃度(kg/m3) 式中Lr=La-Le式中La-進水BOD濃度(kg/m3)已知 Le-出水BOD濃度(kg/m3)設計指標 b-污泥自身氧化需氧率(1/d亦即kgO2/kgBOD) 一般0.188-

19、0.11V-曝氣池容積(m3) V=QLr/NF- V=QLr/Fr-式中：Q-進水設計流量(m3/d)同上 Lr-去除的BOD濃度(kg/m3)同上 N=fN式中 f-系數(shù)，一般為0.7-0.8 N-混合液懸浮物(MLSS)濃度(kg/m3)測定 F-污泥負荷kg.BOD/(kgMLSS.d)測定 Fr-容積負荷kg.BOD/(m3.d) Fr=NFN-混合液揮發(fā)性懸浮物(MLVSS)濃度(kg/m3)風壓P(kg/cm2)即是風機所需壓力(相對壓力) H(mmH2O) H=h1+h2+h3+h4+剩余壓力-式中：h1-風管的沿程阻力 h1=iLrp(mmH2O)-式中：I-單位管長阻力(H

20、2O)查表計算I=2O)式中：V-風速 d-管內(nèi)徑 L-風管長度(m)測量 r-T時空氣容重修正系數(shù)，查表 p-大氣壓P時壓力修正系數(shù)，查表h2-風管的局部阻力(mmH2O) h2=V2/2g×(mmH2O)- 式中：-局部阻力系數(shù)，查表 V-風管中平均空氣流速(m/s) -空氣容重(kg/m3) 當T=20，P=760mmHg時，=1.205kg/m3 當其它情況下 試算：=1.293×273×P/1.03(273+T)(kg/m3) 式中：P-空氣絕對壓力(atm) T-空氣溫度()H3-充氧裝置(曝氣頭)以上的曝氣水深(m)H4-充氧裝置的阻力(m)根據(jù)試驗

21、數(shù)據(jù)或有關資料剩余壓力-(1961-2942Pa)或200-300mmH2O(三) 風機及管道的設計安裝要求(1) 風機房：防震、防噪音、防塵、通風、設行人道和操作空間(2) 風機：防震、機身上不得有其它壓重(3) 閥：分接通、調(diào)節(jié)風量兩種用途(可合并，可分開)，有一定的操作高度。0.8-1.0m(4) 消聲器：重量不可以壓在風機上，可用支架或架在墻上(5) 空氣濾清器：空氣吸口高于地面2m左右(6) 適當?shù)匕惭b安全閥和壓力表(7) 管道上安裝止回閥，爬管(防回風，回水)和性接頭(隔震、管道的熱脹冷縮、安裝誤差)(8) 管道焊接時防止焊渣，管材邊料進入風機和管道(9) 管道、管件的焊接、粘接(

22、指塑料等管材)和緊固件連接的邊界壓力符合規(guī)定要求(10) 管道排列整齊、美觀(11) 其它要求參見水泵及管道安裝的相關要求三、 消聲、通風及采暖1、 消聲在污水處理工程中，噪音主要來自發(fā)電機、水泵及風機和通風管道。本節(jié)主要講來自水泵及風機和通風管道的噪音。 水泵應安置在遠離操作人員和其它人員集中的地方，特別是對于管道泵的安裝位置的選擇。 在滿足工作性能和工作要求的前提下，優(yōu)先選用噪音低的風機，如離心風機、低束羅茨風機等 在管路設計上對進氣和排氣管路合理采用消音器，消音彎頭、消聲管道等以降低噪音 便理控制通風管道中風速，如增大管道通徑而降低風速達到降低噪聲的目的。 改進風機房的設計結構，在機房內(nèi)

23、墻壁采用隔音、吸音材料，以降低機房外界的環(huán)境噪音。2、 通風通風的目的是確保人力和設備的安全。 因工作需要或在寒冷地區(qū)采暖、保溫的需要采用封閉性和半封閉性構筑物時必須設置排風口或拔風口，如調(diào)節(jié)池、封閉式CASS池、防止池內(nèi)沼氣自燃自曝或沼氣、二氧化碳及其它有毒氣體對操作人員、維修人員造成傷害。 對污水、污泥處理的工作場所設置排風裝置，確保操作人員呼吸到新鮮空氣，防止職業(yè)病發(fā)生。 對配電房、電控室、風機房、特別是風機進氣口設置室內(nèi)的風機房必須設置進排風口或進排風裝置、確保室內(nèi)空氣流通。 對于通風管道的承壓要求必須按規(guī)范設計、防止管道爆裂造成人員和設備傷害。3、 采暖對于某些設備以及在寒冷地區(qū)進行

24、污水處理工程設計時，采用采暖設計，除執(zhí)行通風的有關要求外，還應注意以下幾點： 對于一般性防凍保溫而鋪設地下的管道必須在凍土層以下。 設在地面上的管道在管道周圍應留有足夠的空間，便于管道外層敷設隔熱、保溫層，特別對多根平行或交叉的管道更應該留有足夠空間。 對蒸氣管道下有人和車通行的管段應高出地面一定高度(高度按設計規(guī)范)防止管道的保溫層脫落、管道燙傷行人或管道破裂、蒸氣外溢而燙傷行人。 對外露空間的高壓和蒸氣管道及有毒性介質(zhì)的管道均應設置警示牌。四、 工程設計中常見的幾個問題1、 設計程序項目建議書 顧客提供 可行性研究報告 工藝設計預可行性研究 招標簽訂合同 (初步設計)設計委托書 (設計方案

25、) 草件(Oa) 草件(O-Oa) 微機輸入 輸出專業(yè)間交接 分專業(yè)設計 接口信息傳遞 工藝設計 接口信息傳遞 分專業(yè)設計 (初步設計) (施工圖設計) (施工圖設計) 草圖(O) 草件(S) 草圖(S) 施工圖設計 工藝設計(施)輸出評審 各專業(yè)設計(施) 整理 各專業(yè)設計 各專業(yè)設計 草件(Sa) 施工圖相關設計材料表 微機輸入 施工圖相關 設計材料表 草圖(Sa) 草圖(Sa) 底圖(S) 審核、審定 批準簽字底圖會簽 輸出并歸檔 藍圖 施工 竣工圖 歸檔 設計更改 草圖(A)底圖(A) a、b、c2、 顧客提供資料中不能忽視的幾個問題 水文、氣象、地質(zhì)資料、地形圖 工廠現(xiàn)狀和規(guī)劃要求水量、水質(zhì)(進水、出水)，排水狀況 供電狀況(外供電、內(nèi)供電及架空高壓供電) 其它，如人工費用、電費等3、 工藝設計時，設計人員還應了解下情況。除了解由顧客提供的資料外。還應了解污水處理站的平面布置、對水量、水質(zhì)作祥細了解，