送水泵站二泵站課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)課題名稱吉林省某城鎮(zhèn)送水泵站設(shè)計(jì)院（系）市政與環(huán)境工程學(xué)院專業(yè)給排水工程姓名學(xué)號(hào)起訖日期2013年12月16日-12月29日指導(dǎo)教師2013 年12月27 日送水泵站在水廠中也稱為二級(jí)泵站， 通常建在水廠內(nèi)，它抽送的是清水，所 以又稱為清水泵站。由凈水構(gòu)筑物處理后的出廠水，有清水池進(jìn)入吸水井，送水 泵站中的泵從吸水井中吸水，通過(guò)輸水干管將水輸往管網(wǎng)。送水泵站的供水情況 直接受用戶用水影響，其出廠流量與水壓在一天內(nèi)各個(gè)時(shí)段中是不斷變化的。送水泵站的吸水井，它既有利于泵吸水管道布置，又有利于清水池的維修。吸水井 的形狀取決于吸水管道的布置要求， 送水泵站一般都呈長(zhǎng)方形，吸水井

2、一般也為 長(zhǎng)方形。送水泵站吸水水位變化范圍較小，通常不超過(guò)34米，因此泵站埋深較淺。 一般可建成地面式或半地下式。送水泵站為了適應(yīng)管網(wǎng)中用戶水量和水壓的變 化，必須設(shè)置各種不同型號(hào)和臺(tái)數(shù)的泵機(jī)組，從而導(dǎo)致泵站建筑面積增大，運(yùn)行 管理復(fù)雜。因此泵的調(diào)速運(yùn)行在送水泵站中顯得尤為重要。 送水泵站在城市供水 系統(tǒng)中作用，猶如人體的心臟，通過(guò)主動(dòng)脈以及無(wú)數(shù)的支微血管， 將血液輸送到 人體的各個(gè)部位上去。在無(wú)水塔管網(wǎng)系統(tǒng)中工作的送水泵站， 這種類比性就更加 明顯。此外，送水泵站由于其擴(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

3、們應(yīng)該考慮到遠(yuǎn)期擴(kuò)建的可性，所以用遠(yuǎn)期的容量及揚(yáng)程計(jì)算。水泵及水泵站課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：吉林省某城鎮(zhèn)送水泵站設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)：新建給水送水泵站設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)階段：初步設(shè)計(jì)四、設(shè)計(jì)依據(jù)：吉林省某地區(qū)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)委員會(huì)計(jì)資字 2012第116號(hào)文件：“關(guān) 于吉林省某城鎮(zhèn)給水送水工程計(jì)劃任務(wù)書(shū)的批復(fù)”同意該城鎮(zhèn)建設(shè)給水送水泵站。五、主要設(shè)計(jì)資料：1 、基礎(chǔ)資料(1) 城鎮(zhèn)現(xiàn)狀圖、規(guī)劃總平面圖(2) 城鎮(zhèn)地形圖(3) 水源地地形圖(4) 水源地水文地質(zhì)、工程地質(zhì)資料(5) 水源地附近或城鎮(zhèn)的供電、交通等資料(6) 當(dāng)?shù)刈匀粴夂驐l件年平均氣溫8.6 C ,凍土深度：1.6m;最高氣溫32.5 C,最低

4、氣溫-28.3 C； 地面最高水溫28.6 C,凍土深度：1.20m；地下水位：-2.2m，地耐力：1220T/ m202、水文資料(1) 最高洪水位(百年一遇)：140.42m(2) 最低水位(保證率 97% : 128.56m(3) 常水位：130.70m(4) 河床底標(biāo)高：120.50m(5)河床標(biāo)高：131.00m(6) 河水最大流量：360riVs(7) 河水最小流量：60 m3/s3、城市管網(wǎng)資料(1) 城市平均日用水量：近期為6.1萬(wàn)t/d，遠(yuǎn)期為10.1萬(wàn)t/d，要求不間 斷供水；(2) 新建城市無(wú)用水量變化曲線，參考周邊類似城市選??；(3) 城市人口 20萬(wàn)人；(4) 根據(jù)當(dāng)

5、地建筑物的特點(diǎn)，供水須滿足 5層樓所需水壓；(5) 城市輸水干管的最高日最高時(shí)情況下水頭損失為 2.4m,配水管網(wǎng)到達(dá) 控制點(diǎn)的水頭損失為12.3m，控制點(diǎn)地面標(biāo)高為136.70m,消防時(shí)最不利管段水 頭損失增加以20%h六、設(shè)計(jì)內(nèi)容：(1) 送水泵站的工藝設(shè)計(jì)；(2) 送水泵站水力計(jì)算；(3) 送水泵站消防校核。六、設(shè)計(jì)時(shí)間安排工藝設(shè)計(jì)2天，水力計(jì)算2天，編寫(xiě)計(jì)算書(shū)2天，繪圖1天。七、設(shè)計(jì)成果要求送水泵站平面圖、剖面圖各一張(2#圖)，設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一第一章 設(shè)計(jì)流量的確定和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的計(jì)算 01第二章初選水泵和電機(jī)02第三章機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定04第四章 吸、壓水管管徑的確定 04第五章機(jī)組與

6、管道布置05第六章吸、壓水管路中的水頭損失的計(jì)算 07第七章消防校核09第八章各工藝標(biāo)高的確定和泵房筒體高度的計(jì)算0911第九章 附屬設(shè)備的選擇 10第十章泵房平面尺寸的確定第一章、設(shè)計(jì)流量的確定和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的估算：(1) 部分設(shè)計(jì)的成果 本設(shè)計(jì)采用分級(jí)供水方式，共分兩級(jí)，一級(jí)工作時(shí)間為5時(shí)到23時(shí)，每小 時(shí)供水量占全天用水量的4.5 %，二級(jí)工作時(shí)間為23時(shí)到5時(shí)，每小時(shí)供水量 占全天用水量的3.1 %。 城市的設(shè)計(jì)最不利點(diǎn)的地面標(biāo)高136.7m，建筑層數(shù)5層，自由水壓24m 泵站至最不利點(diǎn)的輸水管和管網(wǎng)的總水頭損失最大為2.4+12.3=14.7m。 城市人口為20萬(wàn)人，取同時(shí)起火兩處，每處

7、消防用水 45L/S，則消防流量 為 90L/S，消防揚(yáng)程為 1.2 X 14.7=17.64m。 清水池所在地面標(biāo)高為132m清水地最低水位在地面以下4.5m。 城市冰凍線為1.6m，最高溫度32.5 C，最低溫度為-28.3 C。 泵站為雙電源。(2) 設(shè)計(jì)流量Q經(jīng)查資料知，該地區(qū)的日變化系數(shù) Kd =1.3，即Q=1.3X 61000=79300m/d 泵站一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)流量 Q=79300X 4.5%=3568.5nVh=991.25L/s 泵站二級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)流量 Q=79300X 3.1%=2458.3nVh=682.8L/s。(3) 設(shè)計(jì)揚(yáng)程HH =ZC H0 0 h2 h3=

8、(136.7-132)+24+14.7+2+2=47.4mH :水泵揚(yáng)程，mZc :管網(wǎng)控制點(diǎn)的地面標(biāo)高與清水池最低水位的高差，mH。：給水管網(wǎng)中控制點(diǎn)要求的最小的服務(wù)水頭，m 0：管網(wǎng)及輸水管路的水頭損失，ma h2：泵站內(nèi)水頭損失(粗估為2m)。x h3:安全水頭損失，m第二章、初選泵和電機(jī)(1) 初選水泵方案一：近期三臺(tái)14sh-13型泵，一調(diào)兩定并聯(lián)工作，并有一臺(tái)14sh-13型泵備用。兩臺(tái)12sh-9型泵，互為備用。方案二：近期一臺(tái)20sh-13型泵，并有一臺(tái)20sh-13型泵備用。兩臺(tái)14sh-13 型泵，互為備用。其中，方案二的泵組在并聯(lián)工作時(shí)效率不如方案一。且大型泵臺(tái)數(shù)略少，

9、無(wú)法滿足遠(yuǎn)期需求。最終，比較后確定選擇方案一，當(dāng)遠(yuǎn)期供水時(shí)，添加一臺(tái) 14Sh-13型號(hào)泵。詳見(jiàn)表2-1。表2-1 sh型單級(jí)雙吸離心泵的性能表型號(hào)流量Q(L/s)揚(yáng)程H(m)轉(zhuǎn)速n(r/mi n)泵軸功率N(kW)效率(%)允許吸 上真空 高度Hs(m)泵重(kg)14Sh-132704105037147016418079843.5100012Sh-91602706550147012716779844.5773(2) 電機(jī)的選擇根據(jù)14sh-13型泵的要求配用JS-127-4型電動(dòng)機(jī)，根據(jù)12sh-9型泵的要求 配用JS-126-4型電動(dòng)機(jī)。詳見(jiàn)下表2-2和表2-3。表2-2 14sh-13

10、型單級(jí)雙吸離心泵安裝(mm)(不帶底座)型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)泵外型尺寸(mm)LiL2L4BB1B314sh-13JS-127-412917136001180560600HH1H3H44 d113462032038334安裝尺寸(mm)LL6L7L-8L9b2676893800650300710H5h8C4 7990450532表2-3 12sh-9 型單級(jí)雙吸離心泵安裝(mm)(不帶底座)型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)泵外型尺寸(mm)L1L2L4BB1B312sh-9JS-126-41143.56393201020500520HH1H3H44 -d89052026530425安裝尺寸(mm)LL6L71-81-

11、9b2918.5959750550500710H5H8C4 7990450532第三章、機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定兩種型號(hào)水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)， 則查找上表 計(jì)算出基礎(chǔ)尺寸。（1） 14Sh-13型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則 基礎(chǔ)長(zhǎng)度L=713+600+893+450=2656mm基礎(chǔ)寬度B=710+440=1150mm基礎(chǔ)高度=1.03m3 1000 十 1520 )H =24001.15滅 2.656經(jīng)比較取基礎(chǔ)高度為1.0m（2） 12Sh-9型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則 基礎(chǔ)長(zhǎng)度L=693+320+959+450=2368mm

12、基礎(chǔ)寬度B=710+440=1150mm基礎(chǔ)高度3（773+1660 ）H1.16m2400 x 1.15 匯 2.368經(jīng)比較取基礎(chǔ)高度為1.2m第四章、吸水管路與壓水管路計(jì)算為了合理的利用水泵的允許吸上真空高度，每臺(tái)泵都設(shè)置獨(dú)立的吸水管以及壓水管。（1）已知一臺(tái)14Sh-13型水泵的最大工作流量為410L/S。為水泵吸水管和壓水 管所通過(guò)的最大流量。初步選定吸水管管徑為DN=600m，壓水管管徑為DN=500mm當(dāng)吸水管 DN=600m時(shí)，流速 v=1.45m/s （在 1.2-1.6m/s 的范圍內(nèi)）。i=4.5 %。 壓水管 DN=500m時(shí)，流速 v=2.09m/s （在 2.0-2

13、.5m/s 的范圍內(nèi)）。i=12%。（2）已知一臺(tái)12Sh-9型水泵的最大工作流量為 270L/S。為水泵吸水管和壓水管所通過(guò)的最大流量。初步選定吸水管管徑為DN=500m，壓水管管徑為DN=400mm當(dāng)吸水管DN=500m時(shí)，流速v=1.37m/s （在1.2-1.6m/s的范圍內(nèi)）。i=5.1 % 壓水管 DN=400m時(shí)，流速 v=2.15m/s （在 2.0-2.5m/s 的范圍內(nèi)）。i=17 %（3） 橫向聯(lián)絡(luò)管的流量為三臺(tái)大泵并聯(lián)流量，每條輸水管按最大總流量的75% 考慮。本設(shè)計(jì)采用DN=800m的鋼管。第五章、機(jī)組與管道布置（1）為了布置緊湊，充分利用建筑面積，水泵機(jī)組采用單排順

14、列式布置。由于 管徑較大，相應(yīng)的連接配件（如三通，大小頭等）沒(méi)有全國(guó)通用的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品， 本設(shè)計(jì)中便采用了一些自制配件，在其他設(shè)計(jì)中，以選用全國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為宜。 詳細(xì)的管道附件見(jiàn)下表5-1和5-2。表5-1 14sh-13型吸壓水管名稱型號(hào)規(guī)格主要尺寸mm喇叭口DN60C鋼制90彎頭DN600L=600 D=600蝶閥DN600 D3T41X-6-10L=500 W=544kg偏心漸縮管DN60CX DN350L=650同心漸擴(kuò)管DN35CX DN500L=450同心漸擴(kuò)管DN50X DN800L=750緩閉止回閥DN500 HH44T-10L=600十字管DN80X DN800L=800

15、D=80090彎頭DN800L=800 D=800電動(dòng)蝶閥DN500 DX941X-10L=350 W=544kg表5-2 12sh-9型吸壓水管名稱型號(hào)規(guī)格主要尺寸mm喇叭口DN50C鋼制90彎頭DN500L=500 D=500蝶閥DN500 D40X-0-5L=400 W=112kg偏心漸縮管DN50X DN300L=550同心漸擴(kuò)管DN30X DN400L=350同心漸擴(kuò)管DN40X DN800L=950緩閉止回閥DN400 HH44T-10L=500十字管DN80X DN800L=800 D=80090彎頭DN800L=800 D=800電動(dòng)蝶閥DN400 DX941X-10L=310

16、 W=450kg(2) 機(jī)器間長(zhǎng)度因電機(jī)功率大于55kw,故基礎(chǔ)間距取為1.5m。基礎(chǔ)與墻壁間取為1.2m。 除6臺(tái)水泵外，機(jī)器間左端按最大一臺(tái)機(jī)組布置， 設(shè)一塊檢修場(chǎng)地，平面尺寸為 4.0m x 3.0m。則機(jī)器間總長(zhǎng)度為：L=5 x 2.656+2 x 2.368+1.2+1.2+4 x 1.5+4.0=29.21m機(jī)器間寬度吸水管蝶閥距墻取1.0m,壓水管蝶閥一側(cè)留1.2m寬的管理道路。水泵 基礎(chǔ)與墻壁凈距按水管配件安裝的需要確定。B=1.0+0.5+0.65+0.45+0.6+0.35+1.2+1.15=5.9m考慮到水泵出水側(cè)是管理、操作的主要通道，水泵基礎(chǔ)與墻壁凈距不宜小于 3m,

17、機(jī)器間采取標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)建屋面梁，機(jī)器間平面尺寸最后確定為長(zhǎng)31.8米，寬為6.2米。(4) 管路敷設(shè)為便于與室外凍土層下管道平接，室內(nèi)管道均設(shè)在管溝內(nèi)，溝頂加0.15m厚的鋼筋混凝土蓋板，與室內(nèi)地坪齊平(5) 吸水井的設(shè)計(jì)吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進(jìn)口喇叭口的要求。吸水井最低水位：Hmi n=128m最高水位：Hmax=128+4.5=132.5m水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑 D( 1.31.5)d，取1.33 x600=800mm 水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長(zhǎng)度 L( 3.07.0) x (D-d )取3.5 x200=700mm 喇叭口距吸水井井壁距離(0.751.0)D，取0.9 x 800

18、=720mm喇叭口之間距離(1.52.0)D，取 1.87 x 800=1500mm喇叭口距吸水井井底距離0.8D，取0.8 x 800=640mm喇叭口淹沒(méi)水深h (0.5 1.0)m，取1.0m吸水井井底標(biāo)高為128-1.0-0.64=126.3m所以，吸水井初定長(zhǎng)度為720x 2+800x 6+5x 1500=13.74%初定寬度為720x 2+800=2.24m因?yàn)槲行钏啃枰獫M足最大泵3分鐘的抽水量。即410x 3x 60=73800L/s=73.8m3。而初定吸水井枯水期的蓄水量為(128-126.3) x 13.4 x 2.24=53.32m3,初定吸水井面積不滿足用水需要

19、，調(diào)整為長(zhǎng)27.8m,寬2.3m。第六章、吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算(1)水泵安裝高度的驗(yàn)算根據(jù)管路布置初定的吸水管頂高為 132-1.6=130.4m，查樣本，由水泵外形 尺寸可知，14Sh-13型泵的軸線泵軸中心線高于進(jìn)水管中心 320mm則其泵軸標(biāo) 高 130.4-1/2 x 0.6+0.32=130.42m，安裝高度為 HL=130.42-126.3=4.12m。同理，12Sh-9型泵的軸線中心線高于進(jìn)水管中心 265mm則其泵軸標(biāo)高FLs=130.42-1/2 x 0.5+0.265=130.415m。為使泵房地面取平，按HU=4.12m驗(yàn)算。(取較小H者)水泵進(jìn)口參數(shù)詳情

20、見(jiàn)表6-1。表6-1 水泵進(jìn)口參數(shù)水泵型號(hào)進(jìn)口直徑(mm)進(jìn)口流速(m/s)H (m)流量L/s14Sh-133503.953.538012Sh-93003.534.5250因當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?36.7m,故近似可取H=5.5m。水泵安裝高度校核如下:DN600的吸水管長(zhǎng)Li=5m i=4 %o。沿程水頭損失為5X 0.004=0.02m吸水管路局部水頭損失見(jiàn)表6-2。表6-2吸水管路局部水頭損失管徑管件阻力系數(shù)Z最大流量流速水頭損失DN600喇叭口0.564101.450.05990彎頭1.014101.450.107蝶閥0.154101.450.016600X 350偏心漸縮管0.24103

21、.950.157合計(jì)0.336m則吸水管路水頭損失之和為 0.02+0.336=0.356m。2水泵允許最大安裝高度 Hss二Hs -3hs -土 =4.34Hs4.12m,滿足要求。2g(2)復(fù)核水泵與電機(jī)取最不利的壓水管路，管長(zhǎng)L2=20m i=6.6 %。沿程水頭損失為20 X0.0066=0.132m。壓水管路局部水頭損失見(jiàn)表6-3。表6-2壓水管路局部水頭損失管徑管件阻力系數(shù)Z最大流量流速水頭損失DN500止回閥1.74102.090.374蝶閥0.154102.090.033DN800十字管0.24100.810.00690彎頭0.964100.810.032500X 800漸擴(kuò)管

22、0.424102.090.093350X 500漸擴(kuò)管0.214104.260,194合計(jì)0.732m則吸水管路水頭損失之和為 0.132+0.732=0.864m。則吸壓水管總水頭損失 Zhs Zhd =0.356+0.864=1.22m。則水泵的實(shí)際揚(yáng)程為 H=(136.7-132)+24+14.7+1.22+2=46.62m。第七章、消防校核Q=90+991.25=1081.25L/sH=(136.7-132)+24+17.64+1.22+2=49.56m當(dāng)備用泵與最高時(shí)運(yùn)行水泵同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，為四臺(tái)14Sh-13和兩臺(tái)12Sh-9并聯(lián)工作。在水泵綜合性能圖上繪出六個(gè)泵并聯(lián)總和Q-H曲線，與

23、參考管道系統(tǒng)特性曲線的交點(diǎn)為 Q=1081.25L/s , H=49.56m說(shuō)明所選水泵機(jī)組能夠適 應(yīng)設(shè)計(jì)地區(qū)的消防滅火要求。第八章、各工藝標(biāo)高的確定和泵房筒體高度計(jì)算14sh-13型水泵泵軸標(biāo)高為130.42m，由外形尺寸表可查得泵軸至基礎(chǔ)頂面距離H=0.62m泵基礎(chǔ)頂面標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-泵軸至基礎(chǔ)頂面距離=130.42-0.62 = 129.8m基礎(chǔ)高出泵房底0.5m計(jì)，可得泵房室內(nèi)地坪高程為129.8-0.5=129.3m其他工藝標(biāo)高見(jiàn)表8-1表8-1工藝標(biāo)咼(m)水泵型號(hào)進(jìn)水管管 中心標(biāo)高泵軸至基礎(chǔ)頂面咼度泵軸中心 線咼于進(jìn) 水管管中 心距離泵軸中心 線咼于出 水管管中 心距離泵軸標(biāo)高出

24、水管管中心標(biāo)高14sh-13130.10.620.3200.383130.42130.03712sh-9130.150.890.2650.304130.415130.111泵房室內(nèi)地坪高程為129.3m,室外地面高程為132m故泵房為半地下式。地下部分高度為132-129.3=2.7m。已知控制點(diǎn)標(biāo)高為136.70m,泵房分為地上部分和地下部分，已知地面以下 部分2.7m，地面以上的建筑高度根據(jù)起重設(shè)備及起吊高度，采光及通風(fēng)要求可 約為 8.6m，貝U泵房總高 H=2.7+8.6=11.3m。所以泵房的高度為H=11m為了以后的發(fā)展需要，取 H=12m第九章、附屬設(shè)備的選擇(1) 起重設(shè)備最大

25、起重量為 YR1000-10/1430 型電動(dòng)機(jī)重量 W=9700kg最大起吊高度為8.12+2.0=10.12m (其中2.0是考慮操作平臺(tái)上汽車的高度)。選用環(huán)形吊車。(2) 排水設(shè)備設(shè)潛水排污泵2臺(tái)，一用一備。容積為1.4 X 1.0 X 1.5 = 2.1m3。選取350QW15-7-0.75型潛水排污泵。參數(shù)為 Q=15m/h ; H=7mn=2820r/min ;N =0.75kW。(3) 通風(fēng)設(shè)備由于與泵配套的電機(jī)為水冷式，無(wú)需專用通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行冷卻，但由于泵房筒體較深，仍選用風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣通風(fēng)。選用兩臺(tái)T35-11型軸流風(fēng)機(jī)(葉輪直徑700mm轉(zhuǎn)速960r/min,葉片角度15度，用量1012