取水泵站的設計s

1、泵與泵站課程設計一、設計概述 (一) 設計題目取水泵站工藝初步設計(二) 設計資料設計水量為200000m3/d，采用固定取水泵房用自流管從吸水井取水，自流管長度150m，水源洪水位標高為99.05m，枯水位標高為87.35m。凈化廠混合水井的水面標高為127.95m，自流取水管全長280m，泵站到凈化場的輸水干管全長2000m。自用水系數(shù)=1.05，取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為1kPa（0.1m），泵房底板高度取11.5m。二、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

2、質(zhì)以及航道的變化等都會影響到取水泵上本身的埋深、結(jié)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；作水泵并聯(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。取水泵房布置采用圓形鋼筋混凝土結(jié)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(jié)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

3、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。三、設計計算<一> 設計流量的確定和設計揚程估算：(1) 設計流量Q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=1.05T為一級泵站在一晝夜內(nèi)工作小時數(shù)?？紤]到輸水干管漏損和

4、凈化廠本身用水，取水自用系數(shù)=1.05,則近期設計流量為 Q=1.05× =7656.25m3/h=2.13m3/s (2)設計揚程HST靜揚程HST的計算 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0.1m，則吸水間中最高水面標高為27.00-0.10=26.90m,最低水面標高為21.80-0.10=21.70m,所以泵所需靜揚程HST 為：洪水位時，HST=38.00-26.90=11.1m枯水位時，HST=38.00-21.70=16.3m輸水干管中的水頭損失h 設采用兩條DN100

5、0的鑄鐵管并聯(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=0.75×7656.25=5359.38m3/h=1.49m3/s,查水力計算表得管內(nèi)流速 v=2.01m/s,i=4.1,所以輸水管路水頭損失；=1.1×0.00410×2000=13.53m (式中1.1包括局部損失而加大的系數(shù))泵站內(nèi)管路中的水頭損失h粗估2m，安全水頭2m，則泵設計揚程為：枯水位時：Hmax=16.3+13.53+2+2=33.83m洪水位時：Hmin=11.1+13.53+2+2=28.63m<二>、初選泵和電機 (1)

6、管道特性曲線的繪制 管道特性曲線的方程為 H=HST+=HST+SQ2式中 HST 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 c力之和的系數(shù)；Q最高時水泵流量，m3/sHST=16.3m ,把Q=7656.25m3/h,H=33.83m,代入上式得:S=7.9所以管路特性曲線即為:H= HST+7.9Q2=16.3+7.9Q2 (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(diào)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(jié)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性能曲線型譜圖(圖2)和選泵參考書綜

7、合考慮初步擬定以下：近期選擇三臺800S48型泵，兩臺工作一臺備用，單泵工況點為（5070，48.6），滿足近期工況的要求。遠期增加一臺800S48型泵，三臺工作一臺備用。3) 水泵參數(shù)800S48型單能雙吸式離心式水泵性能參數(shù)如下：流量Q=15002570L/s，揚程H=5739m，轉(zhuǎn)數(shù)n=600r/min,泵軸額定功率：N=752kW，電動機型號為Y800-56-10型異步電動機，配電機功率為1000 kw，效率為72%74%，氣蝕余量：Hs=5.8m<三>、吸水管路的設計(1) 流量QQ1=3828.1 m3/h =1.06m3/s(2)吸水管路的要求 不漏氣 管材及接逢 不

8、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DN900鋼管，則V=1.48m/s ，i=1.60(4) 吸水管路的管件布置 <1>手動閘閥 采用z941t-10電動明桿楔式閘閥，其規(guī)格為： DM=1160，L=840=0.053偏心漸縮管 為了防止吸水管積有空氣，所以采用偏心漸縮管，查表得： DN900 800，L=350,=0.20 <3>進入水池進口 =0.75<四>、壓水管路的設計(1) 流量Q Q1=3828.1m3/h =1

9、.06m3/s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DN800鋼管，則V=2.13 m/s，i=4.94(3)、壓水管路配件 止回閥 采用HH4410微阻緩閉式止回閥，其規(guī)格為 DN800，L=1180，=0.39 電動閘閥 采用Z945T10電動暗桿楔式閘閥，其規(guī)格為： DN800, L=900,W=1018 kg , =0.06手動閘閥 設置在水管路上的常開閥門，采

10、用Z45T25暗桿閘閥， 其規(guī)格為：DN800，L=950,W=1540 kg , =0.06 設在聯(lián)絡管上的漸擴管規(guī)格: DN800- 900,L=900, =0.3490°彎頭 DN800 =0.72 正三通管 DN900 ,L=1200, =1.20 斜三通管DN900 ,L=1200, =0.15<五>、水泵間布置 (1)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

11、礎下沉或不均勻沉陷。結(jié)合以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）/(L)因此，800S48型泵： L=B+（400500）=1700+400=2100 B=B2+450=1300+450B+450=1750 取1750 H=3.0×（4000+3235）÷（3.2×1.25×2400）=2261 取2300 電機基礎高H0=17

12、00+800-400=2100 (2) 基礎布置 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。1>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。 <2>機組與管道布置本取水泵房采用圓形鋼筋混凝土結(jié)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(nèi)的面積將四臺機組交錯并列成兩排，兩臺為正常轉(zhuǎn)向，兩臺為反向轉(zhuǎn)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

13、泵房后兩兩連接起來。對于房內(nèi)機組的配置，我們可以采用近期購買安裝三臺800S48型水泵，兩臺工作，一臺備用。遠期需擴建時，再添加一臺800S48型水泵，三臺工作，一臺備用。<3>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(jié)構。橫向排列各個部分尺寸應滿足下列要求：D1:進水側(cè)泵與墻壁的凈距 D11000，取D1=1200B1:出水側(cè)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=2285+1000=3285取3500C1:電機凸出部分與配電設備的凈距 C1=電機軸長+0.5m。所以C1

14、=2000+500=2500但是,低壓配電設備應C11.5m; 高壓配電設備應C12m,C1取2500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=1500A2:泵及電機突出部分長度 A2=200250D1:壓水管路管徑 D1=800L:機組基礎長度 L=3500所以，可得R=B1+F+D1+L+E1=3000+1500+1225+3200+1350=13250<六>水泵房安裝高度 (1) 水泵安裝高度 Hss=Hsvhshva 式

15、中 Hss安裝高度,泵軸至最低水位的幾何高度； Pa 水面上的絕對大氣壓； Hsv水泵的氣蝕余量； hs吸水管路總水頭損失； hva實際水溫下的飽和蒸汽壓力。 800S48: Hss=5.80.511.00=2.7 m 吸水間最低水位=21.80-150×4.1=21.90 m泵軸標高=吸水間最低水位+Hss=21.90-2.7=19.20m（2）泵房中各標高確定泵房內(nèi)底地面標高=泵軸標高0.4突出地面高度 =19.200.40.4 =18.40m（0.4為泵軸到基礎頂高度）水泵基礎頂標高=泵軸標高-0.4=19.2-0.4=18.8m水泵基礎底標高=18.802.3=16.5m電機

16、基礎頂標高=18.80+1.2=20m水泵進水口中心標高=泵軸標高 H2=19.20.4=18.80m水泵出水口中心標高=泵軸標高- H4 =19.200.5=18.70m地下部分筒體高度=室外地面高度泵房內(nèi)底標高 =30-18.40=11.60m泵房筒體高度=操作平臺標高泵房內(nèi)底標高 =（泵房地面標高）泵房內(nèi)底標高 =（30）-18.40 =11.60m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 操作平臺標高為泵站的地面標高是30m。泵房頂標高=操作平臺標高+泵房地上部分高度 =30.00+5.8=35.8m總的筒體高度=泵房頂標高泵房內(nèi)底標高 =35.

17、8018.40=17.40m<七> 吸水管與壓水管的水損計算中心取一條最不利線路，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h s: h s=h fs+h ls1、吸水管路沿程水頭損失:h fs=l1×is=1.60×3.870=0.006m2、局部水頭損失:h ls=(1+2) + 3式中 1吸水管進口局部阻力系數(shù)，1=0.752 局部阻力系數(shù)，；1.905 3 偏心漸縮管則 h ls=（0.75+0.05）×+0.2×=0.630m 所以吸水管路總水頭損失為:h s=h fs+h ls=0.639+0.006=0.745

18、m壓水管路水頭損失h d:h d=h fd+h ld1、壓水管路沿程水頭損失: h fd=il=0.0049×14+0.00323×5=0.085m2、局部水頭損失:h ld=（1+2+3+4+5+6+7）· 式中 1止回閥局部阻力系數(shù) 2手動閘閥局部阻力系數(shù)3壓水管上的電動閘閥局部阻力系數(shù) 4同心漸擴管局部阻力系數(shù): 5連接三通的同心漸擴管局部阻力系數(shù) 6出水管上的電動機閘閥局部阻力系數(shù) 7三通局部阻力系數(shù)； v2壓水管的流速:1.81m/s。h ld=（0.39+0.06+0.34+0.72+1.2+0.15）×=0.79m所以壓水管路總水頭損失為h

19、 d=h fd+h ld=0.085+0.79=0.875m則泵站內(nèi)水頭損失:h=s+d=0.745+0.875=1.62m，符合假設的實際水頭損失。<七>輔助設備設計 (1)引水設備選用真空泵作為引水設備，其特點是水泵引水快，運行可靠，易于實現(xiàn)自動化控制，真空泵的排氣量計算：Qv= 式中 Qv真空泵排氣量，單位為m3/min; Wp泵站內(nèi)最大一臺水泵泵殼內(nèi)的空氣容積，相當于泵吸入口到出水閘閥 的距離乘以吸入口面積，單位為m3; k漏氣系數(shù)，取k=1.05; Ws 吸水井最低水位算起到吸水管中空氣容積，單位為m3; Ha 大氣壓的水柱高度，取10.33m; Hss 離心泵安裝高度，

20、單位為m; T 水泵充水時間，取5 min。 800S48型水泵的各部分參數(shù)： Wp=×0.52×10=1.96 Ws=×0.52×(0.6+1.18+0.267)=0.40 則 Qv= =0.7 m3/min最大真空值： Hsmax=Hss×73.6=3.206×73.6=235.96Hg 因此選擇2臺SZ1型水環(huán)真空泵（一臺備用），其性能如下： 抽氣量0.9 m3/min,極限真空度-88.5Kpa,耗水量10 L/min，重量W=140kg,配套電機:Y112M-4，功率4Kw，轉(zhuǎn)速n=1450 r/min. 69 SZ-2型真

21、空泵外形尺寸（帶底座）：（單位：mm）LL1L2L3L4B11001809590527190495B2B3B4H1H2H344539334347228282 基礎尺寸： 基礎長度=809+（150200）=809+200=1009，取1000 基礎寬度=445+155=600 基礎高=82+（150200）=82+200=282，取300(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Y400546型電動機，其重量為3000，泵房寬18000,據(jù)此選用LDT3.2S型電動雙梁式起重機，最大起重量為5200，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=476, H=687, L1=1131, L2=1790, b1=1125