二級(jí)泵站設(shè)計(jì)

二級(jí)泵站設(shè)計(jì)二級(jí)泵站設(shè)計(jì)一﹑基本資料：（1）B城市新建水源工程的二級(jí)泵站：日最大設(shè)計(jì)水量Qd=2.0萬m3/d，泵站分二級(jí)工作；泵站第一級(jí)工作從4時(shí)到23時(shí)，每小時(shí)水量占全天用水量的4.70%。泵站第二級(jí)工作從23時(shí)到次日4時(shí)，每小時(shí)水量占全天用水量的3.28%。（2）該泵站地面標(biāo)高為133.8m，泵站地面至設(shè)計(jì)最不利點(diǎn)地面高差Z1=160.0-133.8=26.2m，吸水井最低水位在地面以下Z2=1.50m。二﹑水泵機(jī)組的選擇（1）泵站設(shè)計(jì)參數(shù)的確定泵站一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量（含水廠子用水量5%）QⅠ=20000×1.05×4.7%=987m3/h=274.2L/s泵站二級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量QⅡ=20000×1.05×3.28%=798m3/h=221.7L/s（2）水泵揚(yáng)程的確定水泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程與用戶的位置和高度、管路布置以及給水系統(tǒng)的工作方式等有關(guān)。采用一根輸水管，管材取鑄鐵管，管徑取600mm，則最大供水時(shí)：V=Q/A=0.97m/s當(dāng)ν＜1.2m/s時(shí)，i=0.000912v2(1+0.867/v)0.3/d1.3求的i=0.00202m則∑h=0.00202×6000=12.1m泵站一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)揚(yáng)程HⅠ=Zc+H0+∑h+∑h泵站內(nèi)+H安全=27.7+20.00+12.1+2.00+1.50=63.3m其中HⅠ—水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程；Zc—地形高差；Zc=Z1+Z2；為27.7m。H0—自由水壓；H0取20m。∑h—總水頭損失；∑h泵站內(nèi)—泵站內(nèi)水頭損失（初估為1.5m）；H安全—為保證水泵長(zhǎng)期良好穩(wěn)定工作而取的安全水頭（m）；一般采用1～2m，這里用1.5m。（3）選擇水泵1）在型譜圖上繪制一條參考管道系統(tǒng)特性曲線ab。其中a點(diǎn)坐標(biāo)為式中——管網(wǎng)最不利點(diǎn)的地面標(biāo)高和清水池最低水位的高程差（m）——自由水頭（m）——輸水管和管網(wǎng)中的水頭損失（m）b點(diǎn)坐標(biāo)為2）過a點(diǎn)繪制一條的水平線。3）在ab和都相交的高效方框圖中，選2~3臺(tái)進(jìn)行并聯(lián)組合，即在等揚(yáng)程下流量相加求出并聯(lián)組合的組合方案，所選得各泵的高效段與ab線的交點(diǎn)，以及兩兩并聯(lián)或三臺(tái)水泵并聯(lián)曲線與ab線的交點(diǎn)，就是分級(jí)界限工況點(diǎn)。4）所選出的水泵經(jīng)管路布置、確定管徑后，在驗(yàn)算初步確定的值是否合適，即精選水泵。圖1選泵參考特性曲線在泵綜合性能圖上作出b點(diǎn)。在圖1中，同時(shí)與ab線及水平線相交的方框有：200s63、250s65、300s58等三種水泵，從中選出三臺(tái)泵在等揚(yáng)程下并聯(lián)綜合流量的組合：方案1：一臺(tái)300s58與兩臺(tái)200s63組合，如圖1所示流量為：（576+216×2）m3/h=1008m3/h>987m3/h方案2：三臺(tái)250s65。還有許多的組合方案，但均不如上述兩個(gè)方案，就不再列出。方案1和方案2列表進(jìn)行詳細(xì)比較，如圖1所示，主要比較養(yǎng)成利用率，重點(diǎn)比較平均日平均時(shí)附近的揚(yáng)程利用率，因出現(xiàn)的幾率很低，一年中絕大部分時(shí)間在平均日平均是附近流量運(yùn)行。平均日平均是用水量為875m3/h。表1選泵方案比較方案編號(hào)水量變化范圍/（m3·h-1）運(yùn)行水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)水泵揚(yáng)程/m水泵效率/%方案一：一臺(tái)300s58兩臺(tái)200s631008～1595一臺(tái)300s58兩臺(tái)200s6342.0～69.066.38～84.63792～1244一臺(tái)300s58一臺(tái)200s6342.0～69.068.13～68.63432～7022臺(tái)200s6350.0～69.068.00～68.63方案二：三臺(tái)250s651080～18363臺(tái)250s6556.0～71.074.47～77.03720～12242臺(tái)250s6556.0～71.076.40～77.41360～6121臺(tái)250s6556.0～71.075.91～77.03從表1可以看出，方案1能量略好于方案2，特別是在出現(xiàn)幾率較大時(shí)，如在220～450L/s的范圍內(nèi)（這一范圍內(nèi)用水量接近平時(shí)用水量），能量浪費(fèi)較少，而且水泵臺(tái)數(shù)兩個(gè)方案均相等?？捎霉苈诽匦郧€進(jìn)行選泵。先求出管路特性曲線方程中的參數(shù)，因?yàn)椋核裕罕?管路特性曲線關(guān)系表0.10.20.30.40.50.60.70.80.929.5835.2044.5857.7074.5895.2119.58147.70179.58查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)s型泵的性能表可知：表3s型泵的性能表泵型號(hào)流量Q揚(yáng)程H（m）轉(zhuǎn)速n（r/min）功率N（KW）效率（%）葉輪直徑D2(mm)泵重量（kg）電機(jī)型號(hào)軸功率Pa配套功率200s6321669298054.875744.5230Y280S-22806358.382.73515066.472250s65900701450220300783.5710Y315M-41170652478413305625779300s5852966970340500824943Y355M1-42016593908324505043377根據(jù)分析反復(fù)比較選泵參考特性曲線得出結(jié)論：在兩者軸功率相同及相差不大的前提下，為了方便日后水泵的管理和維修，選擇四臺(tái)型號(hào)相同的水泵，三用一備，第一級(jí)工作時(shí)三臺(tái)水泵并聯(lián)工作。，第二級(jí)工作時(shí)兩臺(tái)水泵并聯(lián)工作。（4）確定電機(jī)根據(jù)水泵樣本提供的配套可選電機(jī)，選定Y315M-4電機(jī)，其參數(shù)為：額定電壓380V；N=132kw；W=1100kg。三﹑水泵機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)250S65型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，其基本計(jì)算如下。泵型號(hào)泵外型尺寸進(jìn)水法蘭尺寸出水法蘭尺寸LL1L2L3L4BB1B2B3B4HH1H2H3H44-ΦdDg1Do1D1b1n1-Φd1Dg2Do2D2B2n1-Φd2250S651100.561251045033088040062055043085651040240300Φ272503503902812-Φ23150240280248-Φ23泵型號(hào)C電動(dòng)機(jī)電機(jī)尺寸ELL2吐出錐管法蘭尺寸型號(hào)功率(KW)電壓(V)L1HhBADg2D2D02b2n-Фd2250S654Y315M-41323803158654575084-Ф285002444.57772503903502812-Ф23基礎(chǔ)長(zhǎng)度L=地腳螺釘間距+（400～500）=基礎(chǔ)寬度B=地腳螺釘間距+（400～500）=A+（400～500）=508+492=1000mm基礎(chǔ)高度H=｛3×（W水泵+W電機(jī)）｝/｛L×B×｝其中W水泵—水泵質(zhì)量（710kg）；W電機(jī)—電機(jī)質(zhì)量（1100kg）；L—基礎(chǔ)長(zhǎng)度（m）；B—基礎(chǔ)寬度（m）；—基礎(chǔ)密度（kg/m3）（混凝土密度=2400kg/m3）。則水泵的基礎(chǔ)高度為H=｛3.0×（710+1100）｝/｛2.9×1.0×2400｝=0.78m設(shè)計(jì)取1.00m；那么，混凝土塊式基礎(chǔ)的尺寸（m）為L(zhǎng)×B×H=2.9×1.0×1.0。四﹑吸水管路和壓水管路設(shè)計(jì)計(jì)算當(dāng)泵站為一級(jí)供水時(shí)，三臺(tái)250s65型單級(jí)雙吸式離心泵并聯(lián)工作，其流量。當(dāng)水泵為二級(jí)供水時(shí)，兩臺(tái)250s65型單級(jí)雙吸是離心泵并聯(lián)工作，其流量，其單臺(tái)出水泵最大流量為，水泵吸水管和壓水管所通過的流量應(yīng)按最大流量設(shè)計(jì)，管材采用鋼管。4.1吸水管路4.1.1吸水管路的布置要求吸水管路通常處在高壓狀態(tài)下工作，所以對(duì)吸水管路的基本要求時(shí)不漏氣、不積氣、不吸氣，否則會(huì)使水泵的工作產(chǎn)生故障，為此常采用以下措施：為保證吸水管路不漏氣，要求管材必須嚴(yán)格。為使水泵能及時(shí)排走吸水管路中的氣體，吸水管應(yīng)有沿水流方向連續(xù)上升的坡度。吸水管的安裝與鋪設(shè)應(yīng)該避免管道內(nèi)形成氣囊。吸水管安裝在吸水井內(nèi)，吸水井的有效容積不應(yīng)小于最大一臺(tái)泵5min的抽水量。吸入式的水泵，每臺(tái)水泵都應(yīng)單獨(dú)設(shè)立吸水管。當(dāng)吸水池的水位高于水泵的軸線時(shí)，吸水管上應(yīng)設(shè)閘閥，以利于水泵檢修。當(dāng)水中有大量雜質(zhì)時(shí)，喇叭口下應(yīng)設(shè)置濾網(wǎng)。吸水管路設(shè)計(jì)的流速一般為：時(shí)，；時(shí)，；時(shí)，4.1.2吸水管徑當(dāng)時(shí)，由鋼管水力計(jì)算表查的管徑，流速，單位管短的損失每臺(tái)水泵都單獨(dú)設(shè)有吸水管，并設(shè)有手動(dòng)常開檢修閥門，型號(hào)為D371J-10，DN＝400mm，L＝154mm，W＝380kg4.2壓水管路4.2.1壓水管路的布置對(duì)壓水管路的基本要求就是耐高壓，不漏水，供水安全，安裝及檢修方便。壓水管路常采用鋼管，采用焊接接口，與設(shè)備連接處或需要經(jīng)常檢修的地方采用法蘭連接。為了避免管路上的應(yīng)力傳至水泵，以及安裝和拆卸的方便，可在壓水管路適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)補(bǔ)償接頭或可繞性接頭。離心泵必須要關(guān)閥啟動(dòng)。當(dāng)不允許水倒流時(shí)，需設(shè)置止回閥。壓水管路設(shè)計(jì)流速時(shí)，；時(shí)，；4.2.2壓水管管徑當(dāng)時(shí)，由鋼管水力計(jì)算表查的管徑，流速，單位管短的損失，壓水管設(shè)有多功能水泵控制閥，型號(hào)JD745X-25，DN＝300mm，L＝1100mm，W＝800kg。并設(shè)有聯(lián)絡(luò)管（DN＝600mm），由一條輸水干管（DN＝600mm）送往城市管網(wǎng)。4.3管路附件選配名稱型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量喇叭口DN600400個(gè)490度彎頭DN400個(gè)4蝶閥D371J-10DN400L＝154個(gè)10三通DN300300個(gè)4三通DN600600個(gè)1多功能閥JD745X-25DN300L＝1100個(gè)4異徑管DN300400個(gè)4吸水管、壓水管連同泵一起安裝在機(jī)器間的地板上，管道直進(jìn)直出，彎頭少，可節(jié)約電耗。在選擇配件時(shí)，選擇的是全國(guó)通用的產(chǎn)品。五﹑吸水井設(shè)計(jì)計(jì)算吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進(jìn)口喇叭口要求。清水池內(nèi)最高水面標(biāo)高：134m，最低水面標(biāo)高：130.38m清水池至吸水井的水頭損失為0.18m則吸水井內(nèi)最高水位標(biāo)高=134-0.18=133.82m；最低水位標(biāo)高=130.38-0.18=130.20m；具體尺寸要求：水泵進(jìn)水口應(yīng)設(shè)喇叭口，以便吸水管進(jìn)口水流穩(wěn)定，減少損失。①水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑D≥（1.3～1.5）d=520～600，取D=600mm，②水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長(zhǎng)度L≥（3.0～7.0）×（D－d）=600~1400取L=1000mm；③喇叭口距吸水井井壁距離≥（1.0～.1.5）D＝1.5×600＝900mm；④喇叭口之間的距離≥（1.5～2.0）D＝2.0×600＝1200mm；⑤喇叭口距吸水井井底距離≥（0.8～1.0）D＝600mm；⑥喇叭口在最低水位下深度，本設(shè)計(jì)取1.0m；。所以，吸水井長(zhǎng)度=3×1200+2×900+4×600=7800mm（注：最后還要參考水泵機(jī)組之間距離調(diào)整確定）；吸水井寬度=2400mm；吸水井高度=5800mm（包括超高200m）六﹑各工藝標(biāo)高設(shè)計(jì)計(jì)算6.1水泵安裝高度式中HSS—水泵允許安裝高度（m）；HS—水泵吸上高度（m）；g—重力加速度（m/s2）；∑hs—水泵吸水管路水頭損失。查表得5（喇叭口局部阻力系數(shù)）；（90度彎頭局部阻力系數(shù)）；（閥門局部阻力系數(shù)）；（偏心減縮管局部阻力系數(shù)）；（三通）；（同心漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù)）；（同心漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù)）；（偏心減縮管局部阻力系數(shù)）。經(jīng)計(jì)算，但考慮長(zhǎng)期運(yùn)行后，水泵性能下降和管路阻力增加等因素，所以取∑hs=1.00m，則HSS=4.8-1.312/（2×9.81）-1.00=3.71m。考慮安全吸水，取安裝高度為HSS=3m。6.2泵房?jī)?nèi)標(biāo)高的推求：水泵軸線到基礎(chǔ)表面的高度：=800mm；且泵軸標(biāo)高：泵軸標(biāo)高＝吸水井最低水位+HSS＝130.20+3.0＝133.20m泵站的地面標(biāo)高：泵站室內(nèi)地面標(biāo)高＝泵軸標(biāo)高－泵軸到基礎(chǔ)頂高－地面上基礎(chǔ)高＝133.20－0.8－0.2＝132.20m七﹑復(fù)核水泵和電機(jī)根據(jù)已經(jīng)確定得機(jī)組布置和管路情況重新計(jì)算泵房?jī)?nèi)得管路水頭損失，復(fù)核所需揚(yáng)程，然后校核水泵機(jī)組。泵房?jī)?nèi)管路水頭損失，所以，水泵揚(yáng)程，與估計(jì)揚(yáng)程基本相同，選定得水泵機(jī)組合適。八﹑消防校核消防時(shí)，泵站的供水量消防時(shí)，泵站的揚(yáng)程：其中—地形高差(m)；—自由水壓(低壓消防制取20m)；—總水頭損失(m)；—泵站內(nèi)損失（m）。九﹑設(shè)備的選擇9.1引水設(shè)備為了充分利用水泵的吸上真空高度，減少泵房埋深，本設(shè)計(jì)采用水環(huán)式真空泵作為引水設(shè)備。（1）一臺(tái)泵內(nèi)部存氣體積吸入口面積：吸入口到閘閥的距離=水泵寬+漸擴(kuò)管長(zhǎng)+止回閥長(zhǎng)=0.88+0.8+1.10=2.78m則⑵吸入管內(nèi)空氣量吸水管長(zhǎng)10.0m，吸水管管徑400mm；則⑶排氣量式中——1個(gè)大氣壓：10；T——引水時(shí)間：5min；——水泵安裝高度：3.0m；K——漏氣系數(shù)：1.1；則⑷最大真空值式中H——吸水井最低水位