水泵與水泵站課程設計

1、2015 至 2016 學年第 1 學期水泵與水泵站課程設計設計題目取水泵站設計專業(yè)給水排水科學與工程姓名馮羽中學號1130570057完成日期2015 年 11 月指導教師潘翠霞浙江科技學院第 1 章設計說明 .31.1設計任務 .31.2設計條件 .31.3設計內容 .31.4總體布置 .41.5泵站工藝設計 .41.5.1設計范圍 .41.5.2 泵站工藝設計 .41.5.3輔助設備 .41.5.4管材選擇 .41.5.5其他 .5第 2 章計算過程 .52.1設計揚程的計算 .52.1.1水泵設計流量 .52.1.2設計靜揚程 .52.1.3輸水管的水頭損失 .62.1.4泵站內水頭損

2、失 .62.1.5設計揚程 .62.2水泵的選型 .62.3水泵基礎設計 .92.4吸水管路和壓水管路設計計算.92.5吸水井設計布置 .102.6機組與管道布置 .102.7吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算.102.7.1吸水管路中的水頭損失hs .112.7.2壓水管路中水頭損失hd .112.7.3泵站內水頭損失 h.112.7.4泵的實際揚程 .112.7.5消防校核 .122.8泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計算.122.9附屬設備的選擇 .122.9.1起重設備 .122.9.2引水設備 .122.9.3排水設備 .122.9.4通風設備 .132.9.5計量設備 .132.10

3、 泵房建筑高度的確定 .132.11 泵房平面尺寸的確定 .132.12 設計圖紙 .13第 1 章設計說明1.1 設計任務設計一近期供水能力為 33600m3/d+（學號后兩位） *200 m3/ 天（45000），遠期為 50000 m3/d+ （學號后兩位） *200 m3/ 天（ 61400）的取水泵站。計算得， 近期供水能力為33600+57*200=45000m3/ 天，遠期為 50000+57*200=61400m3/ 天。1.2 設計條件水源枯水位 4.51m(97% 頻率 )，水源洪水位標高為 15m（ 1%頻率）岸邊地面標高 9.60 m ，水廠混合水池水面標高 30m 。

4、水源至吸水井長150m，泵站到凈水廠的輸水干管全長1000m。1.3 設計內容1、選定建筑物總體布置方案。2、確定泵站的設計流量及設計揚程。3、根據(jù)泵樣本及經濟原則，確定水泵的類型及數(shù)目，并作經濟方案比較。4、根據(jù)選定的水泵，選擇配套動力機及主要的輔助設備。5、確定進出水管及附件的材料、數(shù)目和經濟管徑。6、確定水泵工作點及安裝高程。7、確定機電設備的布置方案及泵房結構類型和尺寸。8、完成進出水建筑物的設計、布置。9、校核計算水泵的工況點。10、泵站整體穩(wěn)定分析。1.4 總體布置該泵站整體布局為長方形，長36m，寬 13.24m ，設一座配電房，設控制值班室。泵站內為半地下式泵站，現(xiàn)狀地勢平坦，

5、地形標高9.60m ，泵站設計地平標高為9.60m 。1.5 泵站工藝設計1.5.1 設計范圍本次設計包括取水泵房的工藝設計；泵站取水管路的設計、泵站至水廠管路連接的設計。1.5.2 泵站工藝設計（1）泵站形式：泵站為有人值守式泵站，泵房設計為半地下式；（2）設計取水量：取水水量為45000t/d ，遠期 61400t/d ；（3）水泵揚程計算：洪水期水泵楊程為23.554m 枯水期水泵楊程為34.044m ；（4）水泵設備選擇及安裝：本設計選用300S32-2 泵，近期四臺，三用一備，遠期增加一臺,四用一備。 水泵安裝應根據(jù)產品安裝條件設置埋件，埋件具體做法見結構圖紙，其安裝調試應在廠方技術

6、人員指導下進行。1.5.3 輔助設備選用兩臺 T35-11 軸流風機，機械排風。閘門、啟閉機、風機等設備均應根據(jù)產品條件設置埋件，埋件做法見結構圖紙。所有輔助設備的安裝調試應在廠方技術人員指導下進行。1.5.4 管材選擇（ 1）泵站內均采用鋼制管道及管件；（ 2）鋼制管道管件內外防腐均采用環(huán)氧煤瀝青，涂底漆一道，面漆三道，涂漆需在嚴格除銹后進行；（ 3）鋼管采用焊接連接，壓力管HDPE 管采用熱熔連接。注明用法蘭處，采用法蘭連接，法蘭連接處采用3 毫米厚石棉橡膠墊片密封；（ 4）管制鋼件、防水套管均見給水排水標準圖集 ，圖中管道長度均為理論長度，下料時應根據(jù)有關規(guī)定扣除焊縫及密封厚度；（5）鋼

7、制管道及其管件焊接均按現(xiàn)場設備工業(yè)管道焊接施工及驗收規(guī)范（ GBJ235-82）執(zhí)行。 HDPE管道安裝及驗收按給水排水管道施工及驗收規(guī)范（ GB20568-97）執(zhí)行。1.5.5 其他本設計潛水泵、 閘門、風機等設備安裝及預埋均參考有關廠家資料設計建設方最終選定設備不一定為該廠家設備， 不同廠家產口預埋及安裝尺寸可能有所差異。 故建設方應在設備預埋件安裝前選定設備，以便及時調整設備的安裝尺寸。第 2 章計算過程2.1 設計揚程的計算2.1.1 水泵設計流量自用水系數(shù)取0.05 。近期 Q=47250m3/ 天 =0.547m3/s遠期 Q=64470m3/ 天 =0.746m3/s2.1.2

8、 設計靜揚程取水頭部至泵房吸水間Q 設=0.746m3/s ，設計時單管按經濟流速取1.5m/s ，計算得 D=676mm。查水力計算表后，取DN700， v=1.46m/s ， 1000i=3.60。取水頭部至吸水間的水頭損失h1=1.1*i*150=0.594m 。則吸水間中水面標高：75%流量計算，Q 設=0.560 m3/s洪水期： 15-0.594=14.406m枯水期： 4.51-0.594=3.916m對應的水泵靜揚程：洪水期： 30- 14.406=15.594m枯水期： 30-3.916=26.084m2.1.3 輸水管的水頭損失輸水管流量與取水管相同，設計師與取水管取相同設

9、計。取 DN700， v=1.46m/s ， 1000i=3.60。輸水管水頭損失 h2=1.1*i*1000=3.96m 。2.1.4 泵站內水頭損失泵站內水頭損失粗估為2m ，安全水頭取2m。2.1.5 設計揚程洪水期： 15.594+3.96+2+2=23.554m枯水期： 26.084+3.96+2+2=34.044m2.2 水泵的選型水泵設計流量：近期 Q=47250m3/ 天 =1969m3/h=0.547m3/s遠期 Q=64470m3/ 天 =2686m3/h=0.746m3/s水泵機組選擇如下近期三用一備，共四臺。遠期增加一臺，四用一備，共五臺。特性曲線計算：揚程取為最不利值

10、Hst=34.044m單泵流量預估為660 m3/h ， 183.3L/s。S=h/Q2=（0.594+3.96+2 ） /（ 1969） 2=1.690e-6H=26.084+1.690e-6Q2Q0.0300.0600.090001200.01500.01800.02100.02400.0 h0.00.150.611.372.433.805.477.469.37H26.0826.2326.6927.4528.5129.8831.5533.5435.45經反復比較推敲選定兩個方案：方案一：4 臺 300S32-2 泵，三用一備，單泵重量 709Kg，出口口徑 250mm ，進口口徑 300m

11、m ，帶底座，轉速 1480rpm ，軸功率 79.2Kw，額定效率 87% ，額定揚程 32m，額定流量 790m3/h ，電機型號 Y280M-4，電機功率 110Kw，電機效率 92.7%，電機重量 562Kg，整體重量 1271 。方案二：4 臺 ISG350-315-1，三用一備，單泵重量 1650Kg，出口口徑 350mm ，進口口徑 350mm ，帶底座，轉速 1480rpm ，軸功率 83.05Kw，額定效率 84% ，額定揚程 32m ，額定流量 800m3/h ，電機型號 Y315S-4，電機功率 110Kw，電機效率 94%，電機重量 1100Kg，整體重量。方案一水泵特

12、性曲線，管路特性曲線和水泵工況點4540353025201510H單泵雙泵三泵50030060090012001500180021002400方案二水泵特性曲線，管路特性曲線和水泵工況點45403530H25單泵20雙泵15三泵1050030060090012001500180021002400方案編號運行水泵及臺數(shù)泵效率 %軸 功 率 Kw電 機 效率 %整 體 效率 %整體重量Kg方案一三臺8779.292.780.61271三臺300S32-2方案二三臺 ISG350-315-1三臺8483.059479.02750從方案比較表中可以看出方案一在水泵效率方面優(yōu)于方案一，且方案二機組重量較

13、高，水泵基礎需求較大，所以選定方案一。確定方案為： 4 臺 300S32-2 泵，三用一備，單泵重量 709Kg，出口口徑 250mm ，進口口徑 300mm ，帶底座，轉速 1480rpm ，軸功率 79.2Kw，額定效率 87% ，額定揚程 32m，額定流量 790m3/h ，電機型號 Y280M-4，電機功率 110Kw，電機效率 92.7%，電機重量 562Kg。遠期擬增加一臺同型水泵，泵站總流量增加至約9600L/s，滿足遠期設計要求。2.3 水泵基礎設計基礎長度：L=地腳螺絲釘間距+（ 400 500）=L+（400 500） =1107+493=1600mm基礎寬度B=地腳螺絲釘

14、間距+（ 400 500）=A+（ 400 500） =650+450=1100mm基礎深度H =（2.54.0 ） * （ W 水泵 +W 電機） / （ L*B* ）=4 ×（ 709+562）/ （ 1.6*1.1*2400 ）=1.20m設計取 1.2m，穩(wěn)定深度取0.5m，泵房底板為1m。計算得總深度為2.7m。混凝土塊式基礎的尺寸（m）定為 L *B * H = 1.60m * 1.10m * 2.7m 。2.4 吸水管路和壓水管路設計計算每臺泵有單獨的吸水管與壓水管1 臺 300S32-2 型單級雙吸離心泵最大工作流量為800L/s。初步選定吸水管管徑DN=800mm

15、，壓水管管徑 DN=700mm 。當吸水管 DN=800mm時， V=1.59 m/s ，（滿足1.2 1.6 m/s ）當壓水管 DN=700mm時， V=2.08 m/s ，（滿足2.0 2.5 m/s ）2.5 吸水井設計布置水泵吸水管進口喇叭口大頭直徑DN/mm （ 1.3 1.5） d=1.4× 800=1120水泵吸水管進口喇叭口長度 L/mm （ 3.0 7.0）× (D-d） =5.0 ×(1120-800)=1600 喇叭口距吸水井井壁距離 /mm （ 0.75 1.0） D=1.0× 1120=1120喇叭口之間距離/mm （ 1.5

16、2.0） D=2.0×1120=2240喇叭口距吸水井井底距離/mm 0.8D=1.0× 1120=1120喇叭口淹沒水深h/m （ 0.5 1.0） =1.2所以，吸水井長度=13440mm( 根據(jù)基礎之間距離還要調整)吸水井寬度 =4000mm吸水井高度 =6000mm2.6 機組與管道布置如設計圖所示， 為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺機組交錯布置成兩排，常轉向，兩臺為反常轉向，在訂貨時應予以說明。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。泵出水管上設有液控蝶閥(c)HDZs41X-10)和手動蝶閥 (D2241X-10)，吸水管上設有手動閘板閘閥(Z

17、545T-6)。兩臺為正為了減少泵房建筑面積，閘閥切換井設在泵房外面，兩條DN700的輸水干管用DN700 蝶閥(GD371Xp-1)連接起來，每條輸水管上各設切換用的蝶閥(GD371Xp-1)一個。2.7 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算取一條最不利線路,從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計算線路圖(如圖 1 所示)v1=1.46m/sv2=1.67m/sv3=1.91m/sv4=1.86m/sv5=1.46m/s2.7.1 吸水管路中的水頭損失hsHs=Hfs+His=1.1*l*i+ v2/2g=0.12m2.7.2 壓水管路中水頭損失hdHd=Hfd+Hid=1.1*i*l+ v2/2

18、g=1.642.7.3 泵站內水頭損失hH=Hs+Hd=0.12+1.64=1.76m2.7.4 泵的實際揚程洪水期： 15.594+3.96+2+1.76=23.314m枯水期： 26.084+3.96+2+1.76=33.804m初選的泵機組符合要求。2.7.5 消防校核假設消防流量為144m3/h 。Q 設 =0.786m3/s ，單管 Q=0.75Q 設 =0.590 ， DN700， v=1.53m/s ，符合要求。2.8 泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計算為了便于用沉井法施工，將泵房機器間底板放在與吸水間底板同一表高，因而泵為自灌式工作，所以泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度。已知

19、吸水間最低動水位標高3.916m ，為保證吸水管正常吸水，取吸水管的中心標高1.916m（吸水管上緣的淹沒深度為3.916-1.916-1.12/2=1.44m ）。取吸水管下一距吸水間底板0.7m ，則吸水間底板標高為1.916-1.12/2-0.7=0.656m 。洪水位標高為15m ，考慮 1.0m 浪高，則操作平臺標高為16m 。因此泵房筒體高度為16-0.656=15.344m ，取為 16m 。2.9 附屬設備的選擇2.9.1 起重設備設計使用最大起重量為 Y1000-10/1430 型電機重量 W=8700Kg，最大吊起高度為 16+2=18m 。（其中 2.0 是考慮操作平臺上汽車的高度） 。為此選用龍門吊車 （起重重量為 5t ，跨度 13.5m，CD-10 電動葫蘆，起吊高度18m ）。2.9.2 引水設備為了便于用沉井法施工， 將泵房機器間底板放在與吸水間底板同一標高， 因而泵為自灌式工作，所以泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度，無須計算。2.9.3 排水設備由于泵房較深， 采用電動泵排水。 沿泵房內壁設置排水溝， 將水匯集到集水坑內用泵抽回吸水間。取水泵房的排水量一般按右，總揚程1