水泵與水泵站課程設(shè)計(jì)實(shí)例

1、給水泵站工藝設(shè)計(jì)水泵與水泵站課程設(shè)計(jì) 2015閆澤飛太原學(xué)院2015/11/15目錄1 設(shè)計(jì)資料2 設(shè)計(jì)依據(jù)3 二級(jí)泵站工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.1 水泵的選擇3.2 電動(dòng)機(jī)配置3.3 機(jī)組布置和基礎(chǔ)計(jì)算3.4 吸壓水管道設(shè)計(jì)3.5 水泵安裝高度驗(yàn)算3.6 泵房平面尺寸確定3.7附屬設(shè)備選擇4 附錄1 設(shè)計(jì)資料位于某省中部某市，新建水廠凈化處理后的潔凈水進(jìn)入清水池，經(jīng)由二級(jí)泵站加壓輸送至城市配水管網(wǎng)。1）二級(jí)泵站設(shè)計(jì)地點(diǎn)的地面海拔高程為264.6m。2）城市最高日最高時(shí)用水量為1050L/s,消防水量按 41.7L/s考慮。3）清水池最高水位與二級(jí)泵站地面相平，其標(biāo)高為264.6m，最低水位在地面以下3

2、.8m其標(biāo)高為260.8m。4)管網(wǎng)最不利地地面海拔高程為270m，所需自由水頭為24m，管網(wǎng)總水頭損失24m，消防時(shí)為33 m。2 設(shè)計(jì)依據(jù)1）某市新水廠工程初步設(shè)計(jì)文件。2）（15）區(qū)建字第XXX號(hào)及（15）區(qū)基字第XXX號(hào)關(guān)于某市新水廠初步設(shè)計(jì)的批復(fù)文件。3）關(guān)于新建水廠工程三設(shè)計(jì)問(wèn)題會(huì)議紀(jì)要。3 二級(jí)泵站工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)泵房主題工程由機(jī)器間、高低壓配電室、控制室及值班室等組成。機(jī)器間采用矩形半地下形式，以便于布置吸壓水管路與室外管網(wǎng)平接，減少?gòu)濐^水力損失，并緊靠清水池北側(cè)布置，直接從清水池取水加壓送至配水管網(wǎng)。值班室與控制室在機(jī)器間西側(cè)，與機(jī)器間用實(shí)墻隔開(kāi)，實(shí)墻中部有玻璃觀察窗。最西側(cè)設(shè)有

3、外附戶內(nèi)式規(guī)定高壓變壓器室，與特定高壓雙回路電源用電纜引入?？偲矫娌贾脠D3-1所示。變壓器室值班室半地下式機(jī)器間高壓配電室控制室清水池總平面布置圖3-13.1 水泵的選擇1)設(shè)計(jì)揚(yáng)程：初步假定泵站內(nèi)管路水頭損失為2m，加安全水頭2m，則最高時(shí)用水揚(yáng)程為Hmax = HST+Hser+h+2.0=(5.4+3.8)+24+24+2+2m=61.2m2)設(shè)計(jì)流量：最高時(shí)用水量3）為了在用水量減少時(shí)進(jìn)行靈活調(diào)度，減少能源浪費(fèi)，利用水泵綜合性能圖選擇幾臺(tái)水泵并聯(lián)工作來(lái)滿足最高時(shí)用水流量和揚(yáng)程需要，而在用水量少時(shí)，減少并聯(lián)水泵臺(tái)數(shù)或單泵運(yùn)行供水都能保持在各水泵高效段工作。設(shè)Qmin=30 L/s時(shí)（型譜

4、圖最小流量），泵站和管網(wǎng)中水頭損失共為3m，則相應(yīng)揚(yáng)程為Hmin = HST+Hser+h'+2.0=(5.4+3.8)+24+3+2m=38.2m根據(jù)Qmax=1050 L/s，Hmax=61.2m和Qmin=30 L/s，Hmin=38.2m，在水泵綜合性能圖上確定兩點(diǎn)連接成參考管道特性曲線，如圖3-2所示，選取與參考管路道特性曲線相交的水泵并聯(lián)?？蛇x用一臺(tái)14 Sh-9B和兩臺(tái)20 Sh-9型水泵并聯(lián)，也可選用一臺(tái)20 Sh-9與兩臺(tái)14 Sh-9B型水泵并聯(lián)，列表比較如表3-1所示。通過(guò)比較，第一方案與第二方案揚(yáng)程利用率相差不大，但第一方案水泵效率較高，耗能相對(duì)較少，且分級(jí)數(shù)量

5、多，在實(shí)際工作中，能靈活調(diào)節(jié)供水流量與揚(yáng)程，故采用方案一。并選用一臺(tái)20 Sh-9型水泵為備用泵。所選水泵性能見(jiàn)表8-2。4）消防校核：按最不利情況考慮，消防用水量與最高時(shí)用水量之和為1091.7L/s，所需最高揚(yáng)程為70.7m。當(dāng)備用泵與最高時(shí)用型水泵同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，為一臺(tái)14 Sh-9B和三臺(tái)20 Sh-9型泵并聯(lián)工作，在水泵綜合性能圖上繪出四泵并聯(lián)總和Q-H曲線，與參考管道特性曲線的交點(diǎn)為Q=1600 L/s，H=71m，可以滿足消防要求。表3-1 方案比較表方案編號(hào)用水量變化范圍/(L/s)運(yùn)行水泵水泵揚(yáng)程/m所需揚(yáng)程/m揚(yáng)程利用率（%）水泵效率（%）第一方案兩臺(tái)20SH-9一臺(tái)14SH-

6、9B10001150兩臺(tái)20SH-967-6360-6389-10078-80一臺(tái)14SH-9B73-808001000兩臺(tái)20SH-967-6058-6086-10081-83580800一臺(tái)20SH-966-5856-5884-10080-81一臺(tái)14SH-9B78-81330580一臺(tái)20SH-970-5653-5676-10075-83200330一臺(tái)14SH-9B60-5144-5173-10073-82 第二方案 一臺(tái)20SH-9 兩臺(tái)14SH-9B750-1050一臺(tái)20SH-967-6257-6285-10070-80兩臺(tái)14SH-9B81-82550-750一臺(tái)20SH-96

7、5-5755-5784-10071-80一臺(tái)14SH-9B82-83330-550兩臺(tái)14SH-9B65-5551-5578-10072-81200-330一臺(tái)14SH-9B60-5144-5173-10073-82表3-2 水泵性能表泵型號(hào)流量Q揚(yáng)程轉(zhuǎn)速功率N（KW）效率最大允許吸上Hn真空高度m3/hL/S（m）（r/min）軸功率 配套功率 （%）（m）14SH-9B826230591450178260753.510803005519882122534047.52067720SH-911504306697034050082420165605939083245068050433773.2

8、電動(dòng)機(jī)配置 采用水泵廠家所指定的配套電動(dòng)機(jī)如表3-3所示。表3-3 電動(dòng)機(jī)配置水泵型號(hào)軸功率/Kw轉(zhuǎn)速/(r/min)電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率/Kw14SH-9B178-2061475JR-127-426020SH-9340-433990JRQ-157-65003.3 機(jī)組布置和基礎(chǔ)計(jì)算1）機(jī)組布置：采用單行橫向排列布置，便于吸、壓管路直進(jìn)直出布置，減少水力損失，同時(shí)也可以簡(jiǎn)化起吊設(shè)備。2）基礎(chǔ)尺寸確定查給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)：第11冊(cè) 常用設(shè)備Sh型泵安裝尺寸（不帶底座）根據(jù)水泵基礎(chǔ)長(zhǎng)L= L=L4+L6+L8+(0.40.5)，B=b+(0.40.5), H=24*（4-d）+(0.150.2)公式算

9、出，單位為米，結(jié)果如表8-4所示。表8-4 基礎(chǔ)計(jì)算水泵型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)基礎(chǔ)長(zhǎng) L/m基礎(chǔ)寬 B/m基礎(chǔ)高 H/m14SH-9BJR-127-42.601.201.0020SH-9JRQ-157-63.101.501.203.4 吸壓水管道設(shè)計(jì)1）管路布置。圖8-2 管路布置設(shè)定管線埋深為1m,泵房采用矩形半地下形式，以便于布置吸壓水管路與室外管網(wǎng)平接，減少?gòu)濐^水力損失。每臺(tái)泵設(shè)一根吸水管直接從清水池吸水，各泵壓水管出泵房后，在閘閥井內(nèi)以橫向聯(lián)絡(luò)管相連接，而以兩條總輸水管送水入管網(wǎng)。這樣可初定出橫向聯(lián)絡(luò)管的管頂高程為地下1m。當(dāng)清水池最高水位在最高水位時(shí)，水泵為自灌式引水，吸水管上需設(shè)閘閥，以便

10、停泵檢修時(shí)使用。清水池最低水位為地下3.8m，此時(shí)泵為吸入式引水，需要相應(yīng)的引水設(shè)備，管路布置如圖8-2所示。2）管徑計(jì)算。根據(jù)單泵運(yùn)行流量計(jì)算吸壓水管管徑如表8-5所示。表8-5 吸壓水管管徑計(jì)算水泵型號(hào)流量/(L/s)吸水管壓水管管徑/mm流速/（m/s）1000i管徑/mm流速/（m/s）1000i14SH-9B3305001.631.864502.0112.020SH-95807001.513.876001.988.02由圖8-5可知，橫向聯(lián)絡(luò)管的流量為兩臺(tái)較大水泵并聯(lián)流量Q=900L/s，i=9.31/1000；每條輸水管按最大總流量75%考慮，即Q=787.5 L/s，取DN=70

11、0mm,v=2.03m/s，i=6.99/1000。3）管路附件選配如表8-6所示。名稱型號(hào)規(guī)格主要尺寸/mm喇叭口DN500鋼制D=700DN700鋼制D=1000偏心漸縮管DN700*500L=610DN500*350L=508十字管DN700*700LU=465 lU=460同心變徑管DN700*600L=610DN500*450L=508DN600*450L=508DN700*500L=610DN450*300L=356彎頭90°雙盤式 DN600L=60090°雙盤式 DN700L=80090°雙盤式 DN500L=600閘閥DN700 雙盤式 Z45X

12、Hmax=580 L=165DN500 雙盤式 Z45XHmax=425 L=127DN600 雙盤式 Z45XHmax=495 L=154DN450 雙盤式 Z45XHmax=375 L=114止回閥DN600L=385DN450 L=2033.5 水泵安裝高度驗(yàn)算1)根據(jù)HSS=HS-V12/2g-hS, HS= HS-(P0-Pa)/g,初定吸水管水頭損失為1m,經(jīng)計(jì)算水泵 14 Sh-9B和20 Sh-9的安裝高度HSS分別為1.69m、2.38m。2）水泵進(jìn)口參數(shù)如表8-6所示。表8-7 水泵進(jìn)口參數(shù)水泵型號(hào)進(jìn)口直徑DN/mm進(jìn)口流速V1/(m/s)HS/m流量Q/(L/s)14SH

13、-9B3503.203.533020SH-95002.854.05803）因當(dāng)?shù)睾０?64.6m，環(huán)境溫度取T=20，14 Sh-9B 、20 Sh-9允許吸上真空高度修正后的HS分別為3.21m、3.71m。4）水泵實(shí)際使用真空高度HV計(jì)算。14 Sh-9B、20Sh-9吸水管路局部阻力計(jì)算如表8-8A、8-8B所示。表8-8A 吸水管路局部水頭損失計(jì)算表水泵型號(hào)管道直徑/mm管件阻力系數(shù)最大流量/(L/s)流速V/(m/s)V2/2g水頭損失 V2/2g /m14SH-9B500喇叭口0.563301.630.140.07890°彎頭0.600.140.084閘閥0.070.14

14、0.010500*350偏心漸縮管0.203303.000.460.0920.26414 Sh-9B型水泵吸水管長(zhǎng)度可近似取為L(zhǎng)=HSS+1.5+2.5=（1.69+4）=5.69m實(shí)際使用HV = HSS+iL+V2/2g+ V2/2g =(1.69+5.69*1.86/1000+0.264+0.520) =2.84m<HSS =3.21m,滿足要求。表8-8B 吸水管路局部水頭損失計(jì)算表水泵型號(hào)管道直徑/mm管件阻力系數(shù)最大流量/(L/s)流速V/(m/s)V2/2g水頭損失 V2/2g /m20SH-9700喇叭口0.565801.510.120.06590°彎頭0.60

15、0.120.07閘閥0.070.120.008700*500偏心漸縮管0.205802.850.410.0820.22520Sh-9型水泵吸水管長(zhǎng)度可近似取為L(zhǎng)=HSS+1.5+2.5=（2.38+4）=6.38m實(shí)際使用HV = HSS+iL+V2/2g+ V12/2g =(2.38+6.38*3.87/1000+0.225+0.410) =3.04m<HSS=3.71m,滿足要求。3.6 泵房平面尺寸確定1)機(jī)器間長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。因電動(dòng)機(jī)功率大于55Kw,故基礎(chǔ)間距取為1.2m，機(jī)器間最左端留有1m寬的樓梯空間，作為值班室與機(jī)器間的室內(nèi)通道，方便對(duì)設(shè)備的隨時(shí)觀察，且水泵基礎(chǔ)與樓梯間距為1m

16、；緊鄰四臺(tái)水泵的右端按最大一臺(tái)機(jī)組布置一塊檢修場(chǎng)地，長(zhǎng)5.5,寬4.0m,故得機(jī)器間總長(zhǎng)度：（3.1*3+2.6+2.6*3+2+2+4+5.3）m=33m。2)機(jī)器間寬度設(shè)計(jì)。吸水管閘閥距墻1m，壓水管閘閥距墻保留1.5m的寬度。由圖8-2管路布置可得機(jī)器間寬度為：（1.0+0.17+0.84+1.5+1.0+0.39+0.16+1.5）m=5.56m。3)管路敷設(shè)。因?yàn)橛泄苈饭軓酱笥?00mm，所以統(tǒng)一采用地面敷設(shè)，壓水管一側(cè)搭建梯形鐵架通道，供工作人員通過(guò)。4)值班室與變電設(shè)備室總長(zhǎng)寬設(shè)計(jì)?？傞L(zhǎng)度?。?.84+4.56）m=8.4m,總寬度與機(jī)器間寬度相等，室內(nèi)兩墻凈距為5.06m。5)

17、清水池長(zhǎng)寬總設(shè)計(jì)?？傞L(zhǎng)度為：（0.75+0.375+2.6*3+3.1*2+2.6+0.5+0.75）=18.975m；設(shè)定清水池底部距最低水位為1.7m，則總高為:(3.8+1.7)=5.5m；總寬度為(0.7+0.8+1.0)m=2.5m；設(shè)計(jì)容積為：(2.5*5.5*18.975）m3=260.9 m3。清水池容積驗(yàn)算。清水池容許最小容積為：（580*5*60/1000）m3=174 m3<260.9 m3,故符合要求。3.7附屬設(shè)備選擇1）起重設(shè)備及泵房高度的確定。設(shè)備中最重是電動(dòng)機(jī)JRQ-157-6，質(zhì)量為3900kg，考慮安全選用LX型，起重量為5t，起重高度為316m的電動(dòng)

18、單梁懸掛起重機(jī)。由管路敷設(shè)知，水泵統(tǒng)一安裝在機(jī)器間地面上，地面高程由安裝高度最低的水泵14Sh-9B決定，最低基礎(chǔ)上表面高程為260.8+()m=261.93m,設(shè)定基礎(chǔ)上表面高出地面0.2m，則機(jī)器間地面高程為261.73m。室外地面高程為264.6m，故泵房采用半地下室。地下部分高度H2為2.87m。最高設(shè)備JRQ-157-6（設(shè)備最頂部）距機(jī)器間地面高度為()m=2.1m,取吊物底部至最高一臺(tái)機(jī)組頂距f=0.67m,則g+f=(2.1+0.5)m=2.6m< H2=2.87m。故泵房地面以上高度按式H1=a+b+c+d+e+h計(jì)算。H1=(0.397+1.185+1.85+1.28+0.2)m=4.912m其中，電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)吊車梁高度a=0.397m;滑車加掛鉤總高度b+c=1.185m；JRQ-157-6電動(dòng)機(jī)總寬x=1.54，則起重機(jī)的垂直長(zhǎng)度取d=1.2x=1.85m；最大電動(dòng)機(jī)高度e=1.28m;吊起物底部與泵房進(jìn)口處室內(nèi)地坪的距離h=0.2m。2）真空泵。真空排氣量QV=K(WP+WS)Ha /T(Ha-HSS),取T=3min，K=1.05，HSS=2.38，Ha=10.4m,由：WP=0.52*3.14/4*(1.5+1.0+0.39+0.16) m3=0.6m3；WS=