泵站課程設計

1、成績水泵與水泵站課程設計某市某給水泵站設計學生姓名曹洋學院名稱環(huán)境工程學院專業(yè)名稱給水排水工程學 號20101701121指導教師陳 斌2013年1 月14 日 徐州工程學院課程設計目 錄1 設計說明書11.1工程概述11.1.1 工程概括11.1.2 設計資料11.2 設計概要12 設計計算22.1 設計流量22.2設計揚程H2 2.3初選泵和電機-32.4精選泵，選泵后校核-32.5機組基礎尺寸的確定-42.6 吸水管路的設計-42.7壓水管路的設計-42.8水泵間布置- 5-6 2.9水泵房安裝高度-6- 82.10輔助設備設計-82. 11泵房平面尺寸的確定-93 結束語9 參考文獻9

2、121 設計說明書1.1 工程概述 1.1.1 工程概括設計該水因發(fā)展需要，規(guī)劃設計日產(chǎn)水能力為18.24萬m/d的水廠，給水管線設計已經(jīng)完成，現(xiàn)需廠取水泵房。 1.1.2 設計資料 某新建水源工程近期設計水量91200m3/d，要求遠期發(fā)展到182400m3/d，采用固定式取水泵房（一級泵站），用兩條自流管從江中取水。自流管全長200m。水源洪水位標高為28.80m（1%頻率），枯水位標高為19.50m（97%頻率），常水位標高為23.90m。年平均氣溫15.6，最高氣溫39.5，最低氣溫8.6，最大凍土深度0.35m。凈化廠反應池前配水井的水面標高為50.958m，泵站切換井至凈化廠反應池

3、前配水井的輸水干管全長為2800m，吸水間動水位標高以18.6m計，現(xiàn)狀地面標高按25.2m考慮。1.2 設計概要 取水泵站在水廠中也稱一級泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及閘閥井三部分組成。取水泵站由于它靠江臨水的確良特點，所以河道的水文、水運、地質以及航道的變化等都會影響到取水泵上本身的埋深、結構形式以及工程造價等。其從水源中吸進所需處理的水量,經(jīng)泵站輸送到水處理工藝流程進行凈化處理。本次課程設計僅以取水泵房為例進行設計，設計中通過粗估流量以及揚程的方法粗略的選取水泵；作水泵串聯(lián)工況點判斷各水泵是否在各自的高效段工作，以此來評估經(jīng)濟合理性以及各泵的利用情況。取水泵房布置采用

4、圓形鋼筋混凝土結構，以此節(jié)約用地，根據(jù)布置原則確定各尺寸間距及長度，選取吸水管路和壓水管路的管路配件，各輔助設備之后，繪制得取水泵站平面圖及取水泵站立體剖面圖各一張。設計取水泵房時，在土建結構方面應考慮到河岸的穩(wěn)定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗傾覆、防滑波等方面均應有周詳?shù)挠嬎?。在施工過程中，應考慮到爭取在河道枯水位時施工，要搶季節(jié)，要有比較周全的施工組織計劃。在泵房投產(chǎn)后，在運行管理方面必須很好地使用通風、采光、起重、排水以及水錘防護等設施。此外，取水泵站由于其擴建比較困難，所以在新建給水工程時，可以采取近遠期結合，對于本例中，對于機組的基礎、吸壓水管的穿插嵌管，以及電氣容量等我們應該考慮到遠期

5、擴建的可能性，所以用遠期的容量及揚程計算。對于機組的配置，我們可以暫時只布置三臺500S35A型水泵（一臺備用，兩臺工作），遠期需要擴建時，再增加一臺同型號的水泵。2 設計計算2.1 設計流量 為了減小取水構筑物、輸水管道各凈水構筑物的尺寸，節(jié)約基建投資，在這種情況下，我們要求一級泵站中的泵晝夜不均勻工作。因此，泵站的設計流量應為：式中 Qr一級泵站中水泵所供給的流量(m3h)；Qd供水對象最高日用水量(m3d)；為計及輸水管漏損和凈水構筑物自身用水而加的系數(shù)，一般取=1.05-1.1T為一級泵站在一晝夜內工作小時數(shù)。考慮到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取水自用系數(shù)=1.05,則近期設計流量為

6、 Q=1.0591200/24 =3990.0 m3/h=1.108 m3/s遠期設計流量為 Q=1.05182400/24 =7980.0m3/h=2.217m3/s 2.2 設計揚程H 1）泵所需靜揚程通過取水部分的計算已知在最不利情況下（即一條自流管道檢修，另一條自流管道通過75%的設計流量時），從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為0.90m。則吸水間中最高水面標高為28.800.90=27.90m，最低水面標高為19.500.90=18.60m。所以泵所需靜揚程為： 洪水位時，=50.95827.90=23.058m 枯水位時，=50.95818.60=32.358m 2）輸水干管中

7、的水頭損失h設采用兩條DN1200的鋼制自流管并聯(lián)作為原水輸水干管，當一條輸水管檢修，另一條輸水管應通過75%的設計流量（按遠期考慮）， 即Q= 0.757980.0m3/h= 5985.0m3/h=1.6625m/s,查水力計算表得管內流速 v=2.42m/s,i=4.934,所以：輸水管路水頭損失；=1.10.0049342800=15.20m (式中1.1包括局部損失而加大的系數(shù))。 3）泵站內管路中的水頭損失h粗估2.0m，安全水頭2m則泵設計揚程為：枯水位時：Hmax=32.358+15.20+2.0+2.0=51.258洪水位時：Hmin=23.058+15.20+2.0+2.0=

8、42.258 2.3 初選泵和電機 (1) 管道特性曲線的繪制 管道特性曲線的方程為式中 最高時水泵的凈揚程，m; 水頭損失總數(shù)，m; S 沿程摩阻與局部阻力之和的系數(shù)； Q 最高時水泵流量，m/s=23.058m把Q=1.6625m/s,H=51.258m，代入上式得:S=10.20所以，管路特性曲線即為:H=+10.20=23.058+10.20可由此方程繪制出管路特性曲線,見表1表1 管路特性曲線Q-H關系表Q(m3/h)01000200030004000h(m)0.000.140.561.272.26H(m)23.05823.19823.61824.32825.318Q(m3/h)50

9、0060007000800010000h(m)3.535.086.929.0414.12H(m)26.58828.13829.97832.09837.178(2） 水泵選擇選泵的主要依據(jù)：流量、揚程以及其變化規(guī)律大小兼顧，調配靈活 型號整齊，互為備用 合理地用盡各水泵的高效段要近遠期相結合?！靶”么蠡A ”大中型泵站需作選泵方案比較。根據(jù)上述選泵要點以及離心泵管路特性曲線QH關系表，以及選泵參考書綜合考慮初步選定近期三臺24SA-10J（Q=0.554m/s，H=39m，N=319kw，Hs=5.9m），兩臺工作，一臺備用。遠期增加一臺同型號泵，三臺工作，一臺備用。，根據(jù)24SA-10J型泵的

10、要求選用JSQ158-8型電動機（380kw）2.4 精選泵，選泵后校核在泵站中的泵選好后，還必須按照發(fā)生火災時的供水情況，校核泵站的流量和揚程是否滿足消費時的要求，就消費用水來說，一級泵站的任務只是在規(guī)定時間內向清水池中補充必要的消防貯備用水。由于供水強度小，一般可以不另設專用的消防泵，而是在補充消防貯備用水時間內，開動備用泵以加強泵站的工作。因此，備用泵的流量可用下式進行校核: Q=2(Qf+Q)-2Qr/tf 式中 Qf-設計的消防用水（m/h） Q-最高用水日連續(xù)最大兩小時平均用水量（m/h） Qr-一級泵站正常運行的流量（m/h） Tf-補充消防用水的時間，從24-48h，由用戶性質

11、和消防用水量的大小決定，見建筑設計防火規(guī)范。 -計及凈水建筑物本身用水系數(shù)，取1.05.2.5機組基礎尺寸的確定 表2 24SA-10J型水泵外型尺寸（不帶底座）（單位：mm）AA1A2A3BB1B2B321041145110090023001300820500B4B5HH1H2H3L350030015809505326921230基礎尺寸確定機組基礎的作用是支撐和固定機組，便其運行不致發(fā)生劇烈震動，更不允許產(chǎn)生基礎沉陷。因此對基礎的要求如下：a)堅實牢固，除能承受機組的靜荷載外，還能承受機械振動荷載。b)要澆在較堅實的地基上，不宜澆在松軟的地基或新填土上，以免發(fā)生基礎下沉或不均勻沉陷。結合以

12、上要點及所選泵的類型，本次設計選用混凝土塊式基礎。由于所選泵均不帶底座，所以基礎尺寸的確定如下：基礎長：L=水泵地腳螺釘間距（長度方向）+（400500）基礎寬：B=水泵地腳螺釘間距（寬方向）+（400500）基礎高：H=（2.54.0）（W水泵+W電機）/(LB)Y=2400因此，L=B2+L3+A3+500=820+1230+900+500=3450mmB=A2+500=1100+500=1600mmH=3*（W泵+W電機）/BL=3(4100+4100)/3.451.62400=1.85m所以24SA-10J型水泵混凝土塊式基礎尺寸為LBH=3.461.61.85。2.6 吸水管路的設計

13、（1）流量QQ1=1.34/3= 0.369 m3/s（2）吸水管路的要求 不漏氣 管材及接逢 不積氣 管路安裝 不吸氣 吸水管進口位置 設計流速：管徑小于250時，V取1.01.2 m/s 管徑等于或大于250時，V取1.21.6 m/s（3）吸水管路直徑 采用DN10008鋼管，則V=1.32m/s ，i=3.56（4）吸水管路的管件布置喇叭口設計喇叭口擴大直徑 D(1.31.5)d=1.41000=1400 取1400喇叭口高度 4（D-DN）=4（1200-1000）=800喇叭口距墻壁的距離 a(0.751.0)D 取a=0.91400=1260 取1200喇叭口距室底的距離 h1(

14、0.60.8)D=0.751400=1050喇叭口之間距離 l1（1.52.0）D=1.51400=1900喇叭口淹沒深度 h2（1.01.25）D=1.251400=1750喇叭口中心線與后墻的距離C=（0.81.0）D=0.91400=1260 取1200喇叭口與進水室的距離 l3D=4200 2.7 壓水管路的設計 壓水管路要求要求堅固而不漏水,通常采用鋼管,并盡量焊接口,為便于拆裝與檢修,在適當?shù)攸c可高法蘭接口。為了防止不倒流，應在泵壓水管路上設置止回閥。壓水管的設計流速：管徑小于250時，為1.52.0 m/s管徑等于或大于250時，為2.02.5 m/s壓水管的選取采用DN8006

15、鋼管，則V=2.34 m/s，i=16.22.8水泵間的布置 基礎布置情況見取水泵站祥圖。泵機組布置原則：在不妨礙操作和維修的需要下，盡量減少泵房建筑面積的大小，以節(jié)約成本。機組的排列方式采用機組橫向排列方式，這種布置的優(yōu)點是：布置緊湊，泵房跨度小，適用于雙吸式泵，不僅管路布置簡單，且水力條件好。同時因各機組軸線在同一直線上，便于選擇起重設備。機組與管道布置本取水泵房采用矩形鋼筋混凝土結構，此類泵房平面面積相對較小，可以減少工程造價。為了盡可能地充分利用泵房內的面積將四臺機組交錯并列成兩排，兩臺為正常轉向，兩臺為反向轉向。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。對于房內機組的配置，

16、我們可以采用近期購買安裝三臺24SA10J型水泵，兩臺工作，一臺備用。遠期需擴建時，再添加一臺24SA10J型水泵，三臺工作，一臺備用。 水泵間平面尺寸的確定水泵機組采用四臺交錯并列布置成兩排,泵房采用圓形鋼筋混凝土結構。橫向排列各個部分尺寸應滿足下列要求：D1:進水側泵與墻壁的凈距 D11000，取D1=1200B1:出水側泵基礎與墻壁的凈距 B13000,取B1=3000A1:泵凸出部分到墻壁的凈距 A1=最大設備寬度+0.5m=1250+1000=2250取2700C1:電機凸出部分與配電設備的凈距 C1=電機軸長+0.5m。所以C1=1860+500=2360但是,低壓配電設備應C11

17、.5m; 高壓配電設備應C12m,C1取2000應該是滿足的。E1:泵基礎之間的凈E1值與C1要求相同,即E1=C1=2500B:管與管之間的凈距 B0.7m F:管外壁與機組突出部分的距離 對于功率大于50KW的電機，F(xiàn)要求大于1000，取F=1100A2:泵及電機突出部分長度 A2=200250D1:壓水管路管徑 D1=450L:機組基礎長度 L=3450所以，可得R=B1+F+D1+L+1/2E1=3000+1100+450+3450+1000=90002.9 水泵房安裝高度 (1) 水泵安裝高度 式中 安裝高度,泵軸至最低水位的幾何高度； P/g水面上的絕對大氣壓； 水泵的氣蝕余量；

18、吸水管路總水頭損失； 實際水溫下的飽和蒸汽壓力。24SA-10J: =105.90.460.43=3.21m 吸水間最低水位=18.60-160m4.934=17.81 m泵軸標高=吸水間最低水位+Hss=17.81+3.21=21.02m（2）泵房中各標高確定泵房內底地面標高=泵軸標高h10.4=21.021.40.5 =19.12m（0.5為基礎突出地面高）水泵基礎頂標高=泵軸標高+H1=21.02m+0.78m=21.80m 水泵基礎底標高=21.020.9=20.12m電機基礎頂標高=21.80+1.2=23.00m 水泵進水口中心標高=泵軸標高H2=21.020.65=20.37m水

19、泵出水口中心標高=泵軸標高-H4=21.020.56=20.46m地下部分筒體高度=室外地面高度泵房內底標高 =24.50-18.02= 6.48m泵房筒體高度=操作平臺標高泵房內底標高=（洪水位標高+1m浪高）泵房內底標高 =（30.50+1）-24.97 =6.53m泵房上層建筑高度根據(jù)起吊高度和采光，通風要求，從操作平臺到房頂樓板間距離設計為 操作平臺標高=洪水位標高+1m浪高 =30.50+1=31.50m泵房頂標高=操作平臺標高+泵房地上部分高度=31.50+6.0=37.50m總的筒體高度=泵房頂標高泵房內底標高=37.5018.02=19.48m（三）吸水管與壓水管的水損計算中心

20、取一條最不利線路，從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計算線路圖 吸水管路中水頭損失: 1、吸水管路沿程水頭損失:=3.565.60=0.0199m2、局部水頭損失:=(1+2) V/2g + 3 V/2g式中1吸水管進口局部阻力系數(shù)，1=0.752DN10008鋼管閘閥局部阻力系數(shù)，按開啟度a/d=0.125考慮，2=0.45 3偏心漸縮管DN1000800 ,3=1.07則=（0.75+0.45） /（2*9.8）+1.072.32/（2*9.8）=0.26m所以吸水管路總水頭損失為: =0.26+0.02=0.28m壓水管路水頭損失:1、壓水管路沿程水頭損失: = 0.01624+0.045

21、610+0.0395=0.72m2、局部水頭損失:=（1+2+3+4+5+6+7）V/2g 式中 1止回閥局部阻力系數(shù):0.38； 2手動閘閥局部阻力系數(shù):0.12；3壓水管上的電動閘閥局部阻力系數(shù):0.12； 4同心漸擴管局部阻力系數(shù):0.08； 5連接三通的同心漸擴管局部阻力系數(shù):0.36； 6出水管上的電動機閘閥局部阻力系數(shù):0.32; 7三通局部阻力系數(shù):1.71； v2壓水管的流速:2.32m3/sh ld=(0.38+0.12+0.12+0.08+0.36+0.32+1.71) V/2g=0.86m所以壓水管路總水頭損失為=0.72+0.86=1.58m則泵站內水頭損失:h=hs+

22、hd=0.28+1.58=1.86m因此，泵的實際揚程為： 枯水位時：Hmax= 32.358+ 15.20 + 1.86+ 2.0=61.92m 洪水位時：Hmin= 23.058+ 15.20 + 1.86+ 2.0=52.62m2.10輔助設備設計(1)引水設備泵系自灌式工作，不需引水設備。(2)起重設備的選擇 選型 由前面設計可知，最大設備的重量為JSQ158-8型電動機和24SA-10J型水泵，其重量為4100，泵房寬18000,據(jù)此選用LDT3.2S型電動雙梁式起重機，配電葫蘆型號為AS416162/1，配UE小車，起升速度8m/min工字鋼630。其安裝尺寸: W=2500, E

23、=476, H=687, L1=1131, L2=1790, b1=1125泵房高度確定 泵房高度: H1=a+c+d+e+h式中 a雙軌吊車高度，0.687m； c行車軌道底至起重機鉤中心的距離，1.125m； d起重繩的垂直長度（電動機1.2x，x為起重機部件長度，1.86m）； e電機高度，1.2m； h起吊物與平臺距離，取0.5m。則泵房地上部分高度H1=0.687+1.125+1.862+1.2+0.5=5.744m,為了安全起見取5.8m所以泵房總高度=17.94+5.8=23.74m(3)排水設備由于泵房較深，故采用電動泵排水。沿泵房內壁設排水溝，將水匯集到集水坑內，然后用泵抽回到吸水間去。取水泵房的排水量一般按2040 m3/h考慮，排水泵的靜揚程按17.5m計，水頭損失大約5m，故總揚程在17.5+5=22.5m左右，可選用IS6550160A型離心泵（Q=1528m3/h, H=2722m, N=3kW, n=2900 r/min）兩臺，一臺工作