送水泵站課程設(shè)計(jì)

1、土木與交通工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱：泵與泵站設(shè)計(jì)名稱：送水泵站的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：2014級(jí)給排水一班學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：溫濤指導(dǎo)教師：聶錦旭2016 年 12 月 13 日泵與泵站課程設(shè)計(jì)任務(wù)書本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)所給定的原始資料設(shè)計(jì)某城市新建給水工程的送水泵房。一、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的主要目的是把泵與泵站中所獲得的理論知識(shí)加以系統(tǒng)化，并應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作中，使所學(xué)知識(shí)得到鞏固和提高，同時(shí)培養(yǎng)同學(xué)們有條理地創(chuàng)造性地處理設(shè)計(jì)資料的獨(dú)立工作能力。二、設(shè)計(jì)基本資料1、某城市最高日用水量為4萬m3/d，時(shí)變化系數(shù)Kho=1.6，日變化系數(shù)Kd=1.3，管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為12m，最不利點(diǎn) 地面

2、標(biāo)高為20m，樓房一般四層（服務(wù)水頭20m），泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)設(shè)兩條輸水管（均為鑄鐵管），每條長(zhǎng)500m，管徑500mm，泵站處地面標(biāo)高為17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一處火災(zāi)核算，消防流量30L/s，發(fā)生火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為17.50m，管網(wǎng)中無水塔。水泵流量和揚(yáng)程的估算根據(jù)最高日流量為4萬噸那么： Qmax=4000024*1.6=2666.7m3/h=740.7L/S. Qcommon=4000241.3=1282.0m3/h=356.1L/S輸水為兩條輸水管，但是輸水管的水頭損失為總流量的75%（一條管壞了另一條管輸水流量為總流量75%）來

3、計(jì)算。 Q=0.75Qmax=0.55555m3/S=555.55L/S根據(jù)Q=555.55L/S我們選擇鑄鐵管DN5009在560L/S時(shí)V=2.75m/s，1000i=19.5，Ki=0.99。根據(jù)H=KIL得H=9.6525m。通過上述我們得到Hmax=20+12+5.8+2+2+9.6525=51.4525H（消防）=20+2+5.8+2=29.8m這些都知道了我們就可以在選泵參考特性曲線上面選擇我們所需要的泵了，連接(30，29.8)和（740.7,51.4258）我們連線上面有20sh-9A,14sh-13,12sh-9A,12sh-9B,10sh-9和8sh-13A。管道特性曲線

4、的計(jì)算由上面我們計(jì)算的水頭損失可以得到，管道的沿程阻力損失和局部阻力損失之和大約是H=12+2+9.6525，S=H/Q2下我們的管道的特性曲線方程為，H=27.8+43.11Q2.這個(gè)在我們的選泵和選泵后泵的性能曲線中非常有用的。有了上述一個(gè)圖像我們?cè)诒玫姆桨副容^的時(shí)候根據(jù)流量就知道了所需要的揚(yáng)程。我們有6種泵的的方法有很多種讓我們先將各種泵的性能參數(shù)列出來我們?cè)谶M(jìn)行比較。型號(hào)流量（L/S）揚(yáng)程（米）軸功率(千瓦)效率(%)Hs(米)參考價(jià)格（1986）20sh-9A390630584230036072754590714sh-13270410503716418979843.5276112sh

5、-9A147248554299.213178834.5209112sh-9B1402327.23782.510878824.5209110sh-910017012.532.555.5687581615158sh-13A5586433130.534.76805.23.01022根據(jù)管道的特性曲線我們選泵是組合的來，在管道特性曲線的那個(gè)圖中我在（0.3561,33.45）那里標(biāo)了一個(gè)點(diǎn)，很顯然在普通日普通時(shí)所需要的揚(yáng)程和流量。后面三個(gè)泵流量揚(yáng)程太小而且而不符合經(jīng)濟(jì)和場(chǎng)地需求，所以就排除了。 根據(jù)查表我們找到離心泵的性能曲線，然后畫出性能曲線，進(jìn)行所有泵曲線的疊加 根據(jù)我們的需求來看哪一種方案最符合

6、我們的要求。Icon 1 是各種泵的特性曲線圖譜。 Icon1 有了上述圖片我們把我們需要的泵的各種搭配在圖形上面進(jìn)行疊加（相當(dāng)于各種泵的并聯(lián)，假設(shè)我們各種泵在公共前面的損耗忽略）。 Icon 2在icon 2 我們可以觀察到當(dāng)Q越大的時(shí)候在管道特性曲線上H越大，最高日最高時(shí)（740.7,51.4258）需要大泵來供水，在我們選擇的型號(hào)中，沒有哪一個(gè)泵是可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的，所以需要兩個(gè)泵疊加來實(shí)當(dāng)然也需要一個(gè)小泵在需水量較小的時(shí)候使用或者三臺(tái)一起， 12sh-9B流量和揚(yáng)程與12sh-9A相近，但是功率小，。在最高日最高時(shí)我們選擇泵的組合有以下幾種；第一種是2個(gè)20sh-9A第二種是2臺(tái)14sh-

7、13第三種是20sh-9A和14sh-13，第四種是20sh-9A和兩臺(tái)12sh-9A。以下是運(yùn)算過程。x=1:0.01:1000;x2=1:0.01:300;y1=-8.659e-05*x.2+0.02094*x+63.58;y=-0.*x.2+0.02882*x+53.26;plot(x,y)hold onplot(x,y1)x2=0:0.01:300;x3=0:0.01:200y2=-0.*x2.2+0.01939*x2+58.01;y3=-0.*x3.2+0.08523*x3+46.71;plot(x2,y2)plot(x3,y3)endF1= (*(37/600 - (19369*x

8、)/).(1/2)/19369 + /19369;F2=(*(19231/ - (31367*x)/).(1/2)/31367 + 72070/789;F3 =(*(05293/ - (1255*x)/).(1/2)/1255 + 59677/832；syms x;F4(12SH-9A)= 1600*(/ - x/800)(1/2) + 3868/125f=sym(23.78+43.11*(x/1000).2);finverse(f)q= (1000*2.(1/2)*479.(1/2)*(50*x - 1189).(1/2)/1437;F1，F(xiàn)2,F3是20sh-9A,14sh-13,12sh

9、-9B的性能曲線方程的反函數(shù)。下面是在MATLAB中的繪圖過程 Icon3 Icon 4 Icon5經(jīng)過上述一系列運(yùn)算終于出來了圖形，icon3是20sh-9A兩套同時(shí)其啟動(dòng)的時(shí)候的圖形,可以看出高效段剛好在兩個(gè)圖形剛好相交于700左右這說明在最高日最高時(shí)需要的流量能滿足而且還在高效段內(nèi)。Icon4h從圖中可以看出兩臺(tái)14sh-13不能滿足我們的需求。Icon5，20sh-9A和兩臺(tái)12sh-9A中看出也可以滿足，從icon6種看出20sh-9A和14sh-13是不行的，如果選擇兩臺(tái)14sh-13和20sh-9A那就不如好了20sh-9A和兩臺(tái)12sh-9A。所以最終的選擇是在: 20sh-9

10、A兩套和20sh-9A+others和一臺(tái)12sh-9A+20sh-9A中進(jìn)行選擇的，顯然后者在低流量下不需要再加泵所以就選擇。 Icon6我們選擇好一臺(tái)12sh-9A+20sh-9A后的搭配圖形 兩臺(tái)12sh-9A圖像一臺(tái)20sh-9A啟動(dòng)的時(shí)候通過這幾幅圖我們可以了解在那些情況下開那些泵根據(jù)用水量的需求我們可以在不同需求下開不通的泵來滿足我們的需水要求來保證我們的穩(wěn)定運(yùn)行，上述的五幅圖是在不同的搭配，我們根據(jù)圖中的泵并聯(lián)后的的性能曲線和管道特性曲線來分析不同用水量下我們需要的泵的組合，我們的并聯(lián)是假設(shè)在相同節(jié)點(diǎn)前的管道特性曲線對(duì)于泵的性能的影響可以忽略的前提下進(jìn)行的，方案用水量變化運(yùn)行泵及

11、其臺(tái)數(shù)泵揚(yáng)程(m)所需揚(yáng)程（m）揚(yáng)程利用率（%）泵效率(%)一臺(tái)20sh-9A和兩臺(tái)12sh-9A760650一臺(tái)20sh-9A和兩臺(tái)12sh-9A554251.452546.1984.010072757883650450一臺(tái)20sh-9A和一臺(tái)12sh-9A554246.1936.7066.710072757883500232兩臺(tái)12sh-9A554236.7030.3055.1100788323214012sh-A7.23730.328.8277.91007883以上是我們的選泵后的方案樣式。接下來我們根據(jù)我們所選的泵來匹配電機(jī)。20sh-9A我們選擇的電機(jī)是JSQ-1410-6, 12s

12、h-9B電機(jī)是JS-115-4在選擇的時(shí)候我們根據(jù)根據(jù)占地面積和生產(chǎn)廠商的多少和大小為參考來選擇，質(zhì)量小，占地小，生產(chǎn)廠商多且廠大我們就選擇。在選完電機(jī)以后我們就需要來畫出底座?；A(chǔ)的確定。（1）20sh-9A型水泵的和JSQ-1410-6電機(jī)基礎(chǔ)尺寸。長(zhǎng)3282 寬1340 水泵重 2740KG 電機(jī)重3550KG總重6290kgH=3W/(L*B*23520)=1.80m（2）12sh-9A型水泵的和JS-115-4電機(jī)基礎(chǔ)尺寸。長(zhǎng)2254 寬1020 水泵重773KG 電機(jī)重1080KG總重1853KG H=3W/(L*B*23520)=1.03m 混凝土基礎(chǔ)需要高于室內(nèi)地面1020cm

13、。吸水管壓水管的設(shè)計(jì)。根據(jù)泵性能曲線與管道的特性曲線我們可知單臺(tái)20sh-9A的最大流量為450L/S。單臺(tái)12sh-9A啟動(dòng)時(shí)最大流量為310L/S。根據(jù)我們的最大流量我們來選擇吸水管和壓水管。當(dāng)311L/S時(shí)，壓水管DN40010鋼管，v=2.40 m/s,1000i=19.9 吸水管DN50010鋼管，v=1.53 m/s,1000i=6.02.當(dāng)450L/S時(shí)，吸水管DN60010鋼管，v=1.54 m/s,1000i=4.83壓水管DN50010鋼管，v=2.21m/s,1000i=12.6機(jī)組與管道的布置。我們選擇的是sh型雙吸泵，所以采用橫向排列會(huì)比較好，所以我們的送水泵站為矩形

14、的半地下室，每臺(tái)泵都有各自單獨(dú)的吸水管，壓水管，然后在出泵房后連接起來匯集到兩條DN5009的管線。每種型號(hào)的泵在吸水管和壓水管上都有配套的設(shè)附件來完成吸水壓水和保護(hù)泵。20sh-9A：吸水管DN60010鋼管，偏心漸縮管的選擇：DN600500 ,L=350mm, =0.18.90度彎頭，D=600，=1.01閘閥選擇Z44W-10,DN=600，=0.06吸水喇叭口DN600800，=0.21壓水管DN50010鋼管，漸放管（去掉吐出錐管直接用漸防管與出口法蘭相連接）：DN300500，L=550mmm，=0.29.蝶閥D971X-16,DN=500，=0.2微阻緩閉止回閥HH44X-16

15、，DN=500，=1.812sh-9A：吸水管DN50010鋼管， 偏心漸縮管的選擇：DN500300，L=550mm，=0.20. 90度彎頭，D=500，=0.96閘閥選擇Z44W-10,DN=500，=0.06吸水喇叭口DN500700，=0.24壓水管DN40010鋼管，漸放管（去掉吐出錐管直接用漸防管與出口法蘭相連接）：DN200400。L=550mm, =0.30.蝶閥D971X-16,DN=400, =0.2。微阻緩閉止回閥 HH44X-16，DN=400，=2.5。泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算 取一條最不利的線路根據(jù)吸水管和壓水管中的流速和局部阻力系數(shù)之和我們可以知道12sh-9A上線

16、路最長(zhǎng)的那條管上的水頭損失最大。根據(jù)上圖我們來計(jì)算沿程阻力損失：沿程阻力分安流速分為兩個(gè)部分v=1.53 m/s和v=2.40m/s兩部分，吸水管長(zhǎng)度小于4.59+3.502=8.092，壓水管長(zhǎng)度小于6.807+4.746=11.553m。（1）沿程水頭損失：h=8.092*6.02/1000+11.553*19.9/1000=0.27862m（2）局部水頭損失（閘閥全開時(shí)的水頭損失）：按照吸水管和壓水管中流速的不同分為兩個(gè)部分。H=（1+2+3+4）v12/2g+（5+6+7+9+9）v22/2g偏心漸縮管的選擇：DN500300，L=550mm，1=0.20. 90度彎頭，D=500，2

17、=0.96閘閥選擇Z44W-10,DN=500，3=0.06吸水喇叭口DN500700，4=0.24漸放管（去掉吐出錐管直接用漸防管與出口法蘭相連接）：DN200400。L=550mm, 5=0.30.蝶閥D971X-16,DN=400, 6=0.2。微阻緩閉止回閥 HH44X-16，DN=400，7=2.5。 90度彎頭，D=400，8=0.96四通9=3H=（0.20+0.96+0.06+0.24）1.532/(2*9.8)+(0.3+0.2+2.5+0.96+3)2.42/(2*9.8)=2.22m泵的實(shí)際最大揚(yáng)程（枯水期時(shí)）Hmax=20+12+5.8+2+2.22+0.2786+9.

18、6525=51.931m消防校核：H=5.8+17.5+9.6525+20+2.4786=55.4311m我們所選擇的泵的是符合要求的。泵房的平面尺寸的確定（1）泵房的寬度的確定，水泵基礎(chǔ)的最大寬度為1340mm，偏心漸縮管最大的長(zhǎng)度為550mm,小與進(jìn)水基礎(chǔ)與墻壁最小距離一米，為了安裝拆卸方便我們?nèi)∷晕覀內(nèi)?米，漸放管最大的長(zhǎng)度也是550mm,小于最小寬度3米我們?nèi)?.5米，再加0.5m的安全寬度所以泵站的寬度h=1340+2000+3500+500=7340mm。（2）泵房長(zhǎng)度的確定。JSQ-1410-6和20sh-9A的長(zhǎng)為4000電機(jī)軸長(zhǎng)2307mm。JS-116-4和12sh-9A

19、的長(zhǎng)為2931.5mm，電機(jī)軸長(zhǎng)1170mm。A最大設(shè)備寬度家加1米為2.34米。電機(jī)和泵突出基礎(chǔ)。C1=2307+500=2807mm，E1=2807mm。整個(gè)泵站得長(zhǎng)度h=4*2807+4000*2+2913.5*2+2340=27431mm。（3）泵房高度的確定起重機(jī)到屋頂?shù)母叨燃由掀鹬貦C(jī)和吊鉤高度為h+h2=1960mm，吊高為最大設(shè)備高+2m的安全高度，總共為3960mm，最大設(shè)備高度2180mm基礎(chǔ)高出地面30mm泵房高度為1960+3960+2180+30=8350mm附屬設(shè)備的選擇（1） 起重設(shè)備：最大重量的電機(jī)為JSQ1410-6，重量為3550kg，泵房的跨度為5.84米，因?yàn)槲覀冏钪氐牟?550kg，所以我們選擇DL性電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)，DLZDY-21-4，起重質(zhì)量為5噸，跨度為7.5米h=1380，h1=700，h2=580，起重高度大于最大泵和電機(jī)高，最大高度為2180mm。（2） 引水設(shè)備：?jiǎn)?dòng)引水設(shè)備選用水環(huán)Hi真空泵，真空泵的最大排氣量為：Q=K*(SL+Ws)*Ha/(T*（Ha-Hss）)，其中K為漏氣系數(shù)，Ws=0.196.Q=0.467M3/MIN。Hv=304mmHG，我們選擇SZ-2就可以滿足。一體用一備。（3） 排水設(shè)備 在泵房?jī)?nèi)設(shè)有排水溝和集水坑，取水泵房的排水量比較小所以50QWDL-15型潛水排污