泵與泵站工藝設計提升泵房

1、四 川 理 工 學 院課 程 設 計 說 明 書 課程設計名稱 : 泵站工藝設計 姓 名 : 系 別 ： 建 筑 工 程 系 專 業(yè) ： 2011級給水排水工程 學 號 ： 指 導 教 師 ： 完成任務日期 ： 2013年3月2日 四 川 理 工 學 院 建筑工程學院課程設計任務書目 錄1前言11.1設計題目11.2設計任務12.設計計算說明 2 2.1水泵設計流量及揚程22.2水泵的選擇32.3泵站類型的選擇及基礎設計4 2.4 吸、壓水管的設計6 2.5 吸壓水管路的布置7 2.6泵總揚程的校核9 2.7集水池尺寸的確定10 2.8格柵的確定10 2.9輔助設備選擇與布置12 2.10 泵

2、站各部分的標高確定14 2.11泵站平面尺寸的確定14 2.12參考文獻15 2.13圖紙目錄151.前言設計題目： 某污水提升泵站工藝設計3 專業(yè)： 給排水工程 班級： 2011 學號：學生： 吳波 指導教師： 董建威 接受任務時間: 2012.11.23 教研室主任: （簽名）1課程設計的主要內(nèi)容及基本要求一.課程設計內(nèi)容：（A）項目簡介根據(jù)有關(guān)部門批準的建設任務書，擬在某鎮(zhèn)修建污水管網(wǎng)工程，由于地勢原因，污水需在進入污水廠之前設置污水提升泵站一座，根據(jù)本集鎮(zhèn)可行性研究報告，泵站提升高度為20米，規(guī)模3萬噸/日，試進行污水泵房工藝設計。（B）設計資料建筑給水排水設計規(guī)范建筑防火設計規(guī)范水泵

3、及水泵站設計規(guī)范自動噴水滅火設計規(guī)范電氣設計規(guī)范（C）設計內(nèi)容要求完成課程設計指導教師提供的課程設計任務書中污水泵站涉及給排水專業(yè)的施工圖設計所需的全部內(nèi)容，并提供其它相關(guān)專業(yè)相應的條件圖等。二.設計要求設計結(jié)束時，要求提交如下設計成果：（一）所有圖紙均采用A3工程圖，且不少于4張，并采用計算機出圖；并對所需設備等參數(shù)進行相關(guān)計算，形成計算書，并裝訂成冊。 要求說明書內(nèi)容完整、條理分明、計算參數(shù)選擇合理、計算正確。要求圖紙內(nèi)容能完整、正確地表達設計的內(nèi)容，制圖符合給水排水工程制圖標準，給水排水管線與建筑線分明，圖面整潔。（二）提供紙質(zhì)成果一式兩份（按四川理工學院課程設計（論文）規(guī)范編撰）；同時

4、，提供電子文件一份（通過電子郵件發(fā)給課程設計指導教師）。三.其他要求1、未注明事項，嚴格按四川理工學院課程設計（論文）管理要求完成，并注意圖紙、論文題目名稱要與課程設計（論文）任務書的設計（論文）題目一致。2、課程設計任務書紙質(zhì)文件最遲在提交課程設計成果前到指導教師處領取，并按要求裝入課程設計論文中。 2.設計計算說明2.1泵站的設計流量及設計揚程 2.1.1 設計流量：污水泵站的設計流量按最高日最高時的污水流量計算.有設計任務可知規(guī)模為3萬噸每天，則設計流量的計算如下： 利用經(jīng)驗公式求得污水總量變化系數(shù)：，所以得到設計流量:。 2.1.2 設計揚程的估算：根據(jù)水泵及水泵站中的內(nèi)容，供水揚程可

5、用如下公式計算：式中 H總揚程，mH2O；hST水泵靜揚程，mH2O； h總損失，包括局部水頭損失、管路損失和泵站損失；h安全安全水頭，本設計取為2mH2O。根據(jù)設計流量，根據(jù)壓水干管管路的流水范圍不小于1.5m/s，鋼管與鑄鐵管水力計算可知選用：DN350-V2.52-1000i16.8。由已知壓水干管管長為20m，DN350鑄鐵管管的比阻A=0.4529m5/s2 修正系數(shù)K=1.由建筑給排水規(guī)范局部損失按沿程損失的30%來計算，則：，取安全水頭為2m，則初步估算設計揚程=20+2.86+2=24.86m 2.2水泵的選擇 2.2.1 選泵的主要依據(jù) 選泵的主要依據(jù)是所需的流量、揚程及其變

6、化規(guī)律。 2.2.2 選泵要點 1) 大小兼顧，調(diào)配靈活，合理使用水泵的高效段； 2) 型號整齊，互為備用； 3)考慮泵站的發(fā)展，實行近期和遠期建設相結(jié)合； 4) 大中型泵站需作方案比較； 5) 合理選擇水泵的構(gòu)造形式； 6) 保證吸水條件，照顧基礎平齊，減少泵站埋深； 7) 大小兼顧，合理調(diào)配的原則下，盡量選大泵； 8) 考慮必要的備用泵； 9) 選泵后應進行校核； 10) 因地制宜，盡量選用當?shù)爻膳a(chǎn)的水泵型號。 2.2.3 選泵的基本原則 1）選泵首先要滿足最高時供水工況的流量和揚程要求；在平均流量時，水泵應在高效段運行；在最高與最低流量時，水泵應能安全、穩(wěn)定運行。所選水泵特性曲線的高

7、效區(qū)盡量平緩，以適應各種工況的流量和揚程要求。對于特殊的工況，必要時可另設專用水泵來滿足其要求(例如不設專用消防管道的高壓消防制系統(tǒng)，為滿足消防時的壓力一般可另設消防專用泵)，本設計不設消防專用泵。 2）盡可能選用同型號水泵，互為備用；或揚程相近、流量大小搭配的泵。 3）水泵選擇必須考慮節(jié)約能源，除了選用高效率泵外，還可考慮運行工況的調(diào)節(jié)；應考慮近遠期結(jié)合，一般可考慮遠期增加水泵臺數(shù)或換裝大泵。對于埋深較大的水源泵房，遠期可采用更換水泵的方式，減少泵房面積。 4）應在保證水泵的正常吸水條件，在不發(fā)生氣蝕的前提下，盡可能選用允許吸上真空度值大或必需汽蝕余量值小的泵，應充分利用水泵的允許吸上真空高

8、度，以提高水泵安裝高度，減少泵房埋深，降低造價。同時應避免泵站內(nèi)各泵安裝高度相差太大，致使各泵的基礎埋深參差不齊或整個泵站埋深增加。 5）水泵的構(gòu)造形式對泵房的大小、結(jié)構(gòu)形式和泵房內(nèi)部布置、泵站造價等有影響，因此要合理選擇水泵的構(gòu)造形式。 6）選泵時應盡量結(jié)合地區(qū)條件優(yōu)先選擇當?shù)刂圃斓某上盗猩a(chǎn)的、比較定型的和性能良好的產(chǎn)品。2.2.4 水泵的選擇根據(jù)設計流量和揚程要求，本次設計選用的是200WLI600-25型的水泵，采用三用一備的方案布置。表2-1 水泵的設計參數(shù)200WLI600-25流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)速r/min軸功率kw電動機功率kw效率汽蝕余量m重量kg參數(shù)6002598055.

9、175 74%4.312002.3 泵站類型的選擇及基礎設計 2.3.1 基礎設計要求 根據(jù)給排水手冊第三冊： 基礎的作用是支撐并固定機組，使它運行平穩(wěn)，不致發(fā)生劇烈振動，更不允許基礎沉陷。因此，對基礎的要求是：堅實牢固，除能承受機組的靜荷載外，還能承受機械震動荷載；要澆制在較堅實的地基上，不易澆制在松軟地基或新填土上，以免發(fā)生基礎下沉或不均勻沉陷?；A尺寸可采用以下計算公式計算： 基礎長度L=底座長度（L1）+1520cm 基礎寬度B=底部螺孔間距（在寬度方向上）+1520cm 基礎高度H=底部地腳螺栓長度+1520cm 螺栓埋入深度2030×螺栓直徑3050mm 2.3.2 基礎

10、設計計算 根據(jù)選泵的尺寸可知：水泵基礎長度：L=1100+200=1300mm，水泵基礎寬度：B=750+200=950mm，水泵基礎高度：H=20×40+40+200=1040mm。 基礎采用混凝土澆筑，混凝土的容重比經(jīng)查可知為2600kg/m3 基礎的校核：M基礎=×L×B×H=2600×1.3×0.95×1.04=3340kg>M水泵=1200kg 滿足設計要求 最大安裝高度的計算 相關(guān)的計算公式如下：式中 修正后采用的允許吸上真空高度(m)；水泵廠給定的允許吸上真空高度(m)；安裝地點的大氣壓（即），mH2O，

11、海拔高度與大氣壓（）關(guān)系見表2-2；實際水溫下的飽和蒸汽壓力，mH2O， 水溫與飽和蒸汽壓力（）的關(guān)系見表2-3。表2-2 海拔高度與大氣壓的關(guān)系海拔（m）-6000100200300400500600700大氣壓（mH2O）11.310.3310.210.110.09.89.79.69.5海拔（m）800900100015002000300040005000/大氣壓（mH2O）9.49.39.28.68.47.36.35.5/表2-3 水溫與飽和蒸汽壓力（）水溫05102030405060708090100飽和蒸汽壓（mH2O）0.060.090.120.240.430.751.252.02

12、3.174.827.1410.33式中 最大安裝高度(m)；修正后采用的允許吸上真空高度(m)；吸水管從喇叭口到泵進水口的水頭損失(m)。 取經(jīng)驗值=0.5m 所以最大安裝高度2.4 吸、壓水管的設計 2.4.1吸水管的確定 吸水管路有三條，故單泵設計供水流量Q單泵=0.164m3/s表2-4 吸水管路的設計流速管徑流速1m/s1.2m/s1.2m/s1.6m/s假設取v=1.4m/s 根據(jù)管路流速計算公式：可算出吸水管直徑 故可取吸水管直徑為400mm。 2.4.2 壓水管的確定表2-5 壓水管路的設計流速管徑流速1.5m/s2.0m/s2.0m/s2.5m/s假設取v=2.5m/s根據(jù)管路

13、流速計算： 可算出壓水管直徑 故可取壓水管直徑為300mm。 2.4.3 管道尺寸的匯總 表2-6 管道設計參數(shù)匯總表管道種類管徑（mm）流量（m3/s）流速（m/s）吸水管道4000.4931.4壓水管道3000.4932.5 2.5 吸壓水管路的布置 2.5.1 吸壓水管路的布置要求根據(jù)水泵與水泵站相關(guān)記載：吸水管路布置要求：不漏氣：吸水管路是不允許漏氣的，否則會使泵的工作發(fā)生嚴重故障。 不積氣：為了使泵能及時排走吸水管內(nèi)的空氣，吸水管應有沿水流方向連續(xù)上升的坡度i，一般大于0.005，以免形成氣囊，影響過水能力，嚴重時會破壞真空吸水。為了避免產(chǎn)生氣囊，應使沿吸水管線的最高點在泵吸入口的頂

14、端。不吸氣：吸水管進口在最低水位下的淹沒深度h不應小于0.51.0m。不吸入池底沉渣，并且有良好的水力條件；注意底閥的設置；設計流速的限制。壓水管路布置要求：承壓要求；避免管路應力傳至水泵，設置伸縮節(jié)和橡膠接頭；注意止回閥的設置；注意設計流速的要求。吸壓水管路在泵房內(nèi)的布置原則：安全性；節(jié)能；考慮泵房的形狀面積的影響。 2.5.2 吸水管路的布置 根據(jù)給水排水設計手冊和水泵與水泵站： （1）每臺水泵宜設置單獨的吸水管直接向吸水井或清水池中吸水。 （2）吸水管路應盡可能短，減少配件，一般采用鋼管或鑄鐵管，并應該注意避免接口漏氣。吸水管路是不允許漏氣的，否則會使水泵的工作發(fā)生嚴重故障。由于本設計為

15、污水，鋼管易被腐蝕，故吸水管路采用鑄鐵管。 （3）為了使水泵能及時排走吸水管路內(nèi)的空氣，吸水管應有沿水流方向，即向水泵連續(xù)上升的坡度（i0.005），以免形成氣囊。并應該防止由于施工允許誤差，和泵房與管道的不均勻沉降而引起吸水管的倒坡，必要時采用較大的上升坡度。 （4）如水泵位于最高檢修水位以上，吸水管可以不裝閥門；反之，吸水管上應該安裝閥門，以便使水泵檢修，閥門一般采取手動。 （5）水泵吸入端的漸縮管必須采用偏心漸縮管，保持漸縮管的上邊水平，以防止在吸水管道的某段（或某處）上出現(xiàn)積氣，形成氣囊，影響過水能力。 （6）為了避免吸水井（池）水面產(chǎn)生漩渦使水泵吸水時吸入空氣，水泵進口在最低水位下的

16、淹沒深度h不應小于0.51.0m，如圖2-1所示。若淹沒深度不能滿足要求時，則應在管子末端裝置水平隔板。 （7）為了防止水泵吸入井底的沉渣，并使水泵工作時有良好的水力條件，應遵循以下規(guī)定： 吸水管的進口高于井底不小于0.8D，如圖2-1所示。D為吸水管喇叭口（或底閥）擴大部分的直徑，取D為吸水管直徑的1.31.5倍。 吸水管喇叭口邊緣距離井壁不小于(0.751.0)D。 在同一井中安裝有幾根吸水管時，吸水喇叭口之間的距離不小于(1.52.0)D。 當水泵采用抽氣設備充水或能自灌充水時，為了減少吸水管進口處的水頭損失，吸水管進口采用喇叭口形式。如水中有較大懸游雜質(zhì)時，喇叭口外面還需加設濾網(wǎng)，以防

17、止水中雜質(zhì)進入水泵。圖2-1 吸水管在吸水井中的位置示意圖 2.5.3 壓水管路的布置根據(jù)給水排水設計手冊和水泵與水泵站： （1）出水管上應該設置閥門，一般出水管管徑300mm時，采用電動閥門。 （2）水泵的啟、停泵程序以及防止水錘措施應根據(jù)泵房地形，出水管敷設高差，線路長短，水泵的工作壓力及工作條件進行水錘計算后確定。 （3）較大直徑的轉(zhuǎn)換閥門，止回閥及橫跨管等宜設在泵房外的閥門室內(nèi)。對于較深的地下式泵房、為了避免止回閥等裂管事故和減少泵房布置面積，更宜將閘閥轉(zhuǎn)移到室內(nèi)。 （4）對于出水輸水管線較長，直徑較大時，為了盡快排出水管內(nèi)空氣，可考慮在泵后出水管上安裝泄氣閥。 （5）泵站內(nèi)的壓水管路

18、經(jīng)常承受高壓（尤其當發(fā)生水錘時），所以要求堅固而不漏水，因此本設計采用鋼管，并盡量采用焊接接口，但為了便于拆裝和檢修，在適當?shù)牡攸c設法蘭接口。 （6）考慮供水安全性，在布置壓水管路時，必須滿足： 能使任何一臺水泵及閘閥停用檢修而不影響其他水泵的工作； 每臺水泵能輸水至任何一條輸水管。 2.6 泵總揚程的校核2.6.1流速的確定 吸壓水管路的流速，由上可知v吸=1.31m/s、v壓=2.32m/s，喇叭口管徑的確定及流速的計算，按照水泵設計規(guī)范要求，吸水管喇叭口管徑D1.5D進水，所以喇叭口的直徑D=600mm，根據(jù)管路流速計算公式：。 2.6.2 吸水管路水頭損失的計算 （1）沿程水頭損失的計

19、算：吸水管管徑400mm，查給水排水設計手冊第一冊，鑄鐵管的比阻A=0.2232m5/s2,對于流速大于1.2m/s的鑄鐵管的修正系數(shù)k1=1，取吸水管管長6m.根據(jù)管路沿程水頭損失的計算公式：hf1=Ak1LQ2=0.2232×1×6×0.1642=0.03m(2) 局部水頭損失的計算：對于喇叭口D=500m,v喇=0.836m/s的阻力系數(shù)為1=0.2，90°彎頭的局部阻力系數(shù)為2=0.67，對夾式蝸桿傳動蝶閥的局部阻力系數(shù)為3=0.15，通過前面的計算可以知道吸水管流速v吸=1.31m/s，所以根據(jù)局部水頭損失計算公式可得:。 綜上所述，吸水管的總

20、水頭損失h1=0.03+0.20=0.23m 2.6.3 壓水管路水頭損失的計算 （1） 沿程水頭損失的計算：已知壓水管的管徑為300mm, 查給水排水手冊手冊第一冊，可知管徑300mm的鑄鐵管的比阻A=1.025m5/s2,對于流速大于1.2m/s的鑄鐵管的修正系數(shù)k1=1，壓水管長17m.根據(jù)管路沿程水頭損失的計算公式：hf2=Ak1LQ2=1.025×1×17×0.1642=0.46m。（2） 局部水頭損失的計算:彎頭的局部阻力系數(shù)1=0.67止回閥的局部阻力系數(shù)2=3.5，對夾式蝸桿傳動蝶閥的局部阻力系數(shù)為3=0.15，根據(jù)局部水頭損失計算公式:。 綜上所

21、述，壓水管的總水頭損失為:h2=0.46+1.10=1.56m,總的水頭損失h=h1+h2=0.23+1.56=1.79m,總的揚程H=HST+h=20+1.79+2=23.79m。 2.7 集水池尺寸的確定 集水池容積及標高的計算:根據(jù)工作泵組停車時啟動備用機組所需的時間來計算，一般可采用不小于泵站中一臺泵5min的出水量。即：V=0.164m3/s×5×60=49.8m3,設集水池有效深2m,則集水池的底面積所以集水池的長度可取L=10m，寬度B=2.5m，高度h=2.5m。 2.8格柵的確定 2.8.1 確定柵前水深 根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式 ， 污水在柵前的流速一般控制

22、在0.40.8m/s,V1=0.8m/s，所以柵前槽寬，取布置角度=600，則:。2.8.2 確定柵條的間隙條數(shù)n 有公式: 式中 Qmax最大設計流量，m3/s； 格柵傾角，度，取=600； h柵前水深，m，取h=0.4m； b柵條間隙，m，取b=0.02m； n柵條間隙數(shù)，個； v過柵流速，m/s，取v=1.0m/s。格柵設兩組，按兩組同時工作設計，一格停用，一格工作校核，則:。2.8.3 確定柵槽寬度 柵槽寬度一般比格柵寬米，取0.2米。設柵條寬度S=10mm，則柵槽寬度：。 2.8.4 進水渠道漸寬部分長度: 2.8.5 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度:。 2.8.6 格柵的水頭損

23、失 根據(jù)公式：， 式中 過柵水頭損失，m； 計算水頭損失，m； g重力加速度，9.8 ； k系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大的倍數(shù)，一般采用k=3； 阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當為矩形斷面時，=2.42。 則：。2.8.7 柵后槽總高度 取柵前渠道超高，柵前高度H1=h+h2=0.56+0.3=0.86m。則柵后槽總高度：。 2.8.8 格柵槽總長度:=2.22m。2.8.9 確定每日柵渣量 其計算公式 式中 每日柵渣量； 柵渣量（污水）取，粗格柵用小值，細格柵用大值，中格柵用中值； 生活污水流量總變化系數(shù)。故每日柵渣量，所以宜采用機械格柵清渣。 2.9 輔助設備的選擇與布置 2.9.

24、1 計量設備：為了有效地調(diào)度泵站的工作，并進行經(jīng)濟核算，泵站內(nèi)必須設置計量設施。本設計采用LWCB型插入式渦輪流量計（DN400）。該流量計具有水頭損失小、節(jié)能、易于遠傳、顯示以及可不斷流即可在管道上安裝和拆卸等優(yōu)點，因此可以將其直接安裝在管道中，而無須安裝旁通管道。 2.9.2 水環(huán)式真空充水泵：為保證工作可靠，一般設置兩套機組，一臺使用，一臺備用。真空泵用于離心泵引水時，選泵依據(jù)主要根據(jù)泵和吸水管所需的抽氣量和振動值的大小而定。抽氣量按下式計算：Qv真空泵抽氣量（m³/min），K漏氣系數(shù)，取1.05；泵站內(nèi)最大泵泵殼容積，相當于泵吸水口面積乘以水泵進口至泵出口壓水管第一個閥門距

25、離，此處距離取1m，吸水管內(nèi)容積； T引水時間，取5min，Vp=1×3.14×0.32=0.283m3 表2-7 不同管徑每米管長空氣容積 D（mm）200250300350400V（）0.0310.0710.0920.0960.12Vs=6×0.12=0.72m3，帶入公式可得：再根據(jù)， Ha-當?shù)卮髿鈮?，一般?0mH2O。 則Hss=7.03m，最大真空值：，查給水排水設計手冊可選用SZ-4J的水環(huán)式真空泵，電動機Y315S-18。 2.9.3 排水設備：泵房為地下式干室型，泵房壓水管路一側(cè)設置排水槽，尺寸為：10000mm×200mm×

26、;50mm,泵房地板坡度為0.1%向排水槽傾斜，匯集到集水處由排水泵抽出。 2.9.4 通風設備：由于泵房為地下式，所以需要專用的通風設備進行冷卻，選用軸流通風機進行通風換氣。30K411型軸流通風機屬低壓通風機，具有結(jié)構(gòu)簡單、噪音較小等優(yōu)點，適用于廠房、倉庫、辦公室等。本次設計選用2臺30K411型軸流通風機，根據(jù)泵房窗戶尺寸選用其中的8號風機，其性能表如下： 表2-8 風機性能風機型號葉輪直徑（mm）葉片數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）葉片角度風量（）空氣效率（%）理論功率（kw）電機型號電機功率（kw）8800614502527400635.0JO515.5 2.9.5 起吊設備：根據(jù)水泵和所配電動

27、機的重量分別為1200kg、990kg，因此最大起重為：1200kg+990kg=2190kg，最大起吊高度為：20-3+1.937=18.937m，則選用起重量為3t，高度為24m的CD13-24D,自重為405kg。 2.10 泵站各部分的標高確定 以地面為基準，則地面標高為±0.000m，出水管軸線標高為-8.400m，機房基礎標高為-9.300m，水泵基礎標高為-8.800m，集水池頂標高為-9.700m，集水池底標高為-12.200m，集水池最低水位標高為-11.400m，柵槽底標高為-10.580m，引水管軸線的標高為-9.860m，樓梯平臺標高為-7.200m，集水池上面的