取水工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

《都市水資源與取水工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一．任務(wù)書(shū)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)某都市新建水源工程的取水泵房。一、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的重要目的是把《泵與泵站》、《都市水資源與取水工程》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)同窗們有條理地發(fā)明性地解決設(shè)計(jì)資料的獨(dú)立工作能力。二、設(shè)計(jì)基本資料1、近期設(shè)計(jì)水量6,8,10萬(wàn)米3/日，規(guī)定遠(yuǎn)期9,12,15萬(wàn)米3/日（不涉及水廠自用水）。2、原水水質(zhì)符合飲用水規(guī)定。河邊無(wú)冰凍現(xiàn)象，根據(jù)河岸地質(zhì)地形以決定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管從取水頭部取水，取水頭部采用箱式。取水頭部到吸水井的距離為100米。3、水源洪水位標(biāo)高為73.2米（1%頻率）；估水位標(biāo)高為65.5米（97%頻率）；常年平均水位標(biāo)高為68.2米。地面標(biāo)高70.00。4、凈水廠混合井水面標(biāo)高為95.20米，取水泵房到凈水廠管道長(zhǎng)380(1000)米。5、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設(shè)計(jì)需要由本地氣象部門(mén)提供。6、水廠為雙電源進(jìn)行。三、工作內(nèi)容及規(guī)定本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容由兩部分構(gòu)成：闡明說(shuō)設(shè)計(jì)圖紙其具體規(guī)定以下：闡明書(shū)（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（2）總述（3）取水頭部設(shè)計(jì)計(jì)算 （4）自流管設(shè)計(jì)計(jì)算（5）水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程（6）水泵機(jī)組選擇（7）吸、壓水管的設(shè)計(jì)（8）機(jī)組及管路布置（9）泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算（10）輔助設(shè)備的選擇和布置（11）泵站各部分標(biāo)高的擬定（11）泵房平面尺寸擬定（12）取水構(gòu)筑物總體布置草圖（涉及取水頭部和取水泵站）設(shè)計(jì)圖紙根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算成果及取水構(gòu)筑物的布置草圖，按工藝初步設(shè)計(jì)規(guī)定繪制取水頭部平面圖、剖面圖；取水泵房平面圖、剖面圖及機(jī)組大樣圖，圖中應(yīng)繪出各重要設(shè)備、管道、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標(biāo)高。繪制取水工程樞紐圖。泵站建筑部分可示意性表達(dá)或省略，在圖紙上應(yīng)列出泵站和取水頭部重要設(shè)備及管材配件的等材料表。二、總述本次設(shè)計(jì)為一級(jí)泵站，給水泵站采用圓形鋼筋混凝土構(gòu)造，泵房設(shè)計(jì)外徑為16m，泵房上設(shè)操作平臺(tái)。自流管采用DN800的鋼管，吸水管采用DN600的鋼管，壓水管為DN450的鋼管，輸水干管采用DN600的鋼管。筒體為鋼筋混凝土構(gòu)造，全部管路配件均為鋼制零件。水泵機(jī)組采用14sh—13A型水泵，JS—116—4型異步電動(dòng)機(jī)，近期二用一備，遠(yuǎn)期三用一備。起重機(jī)選用DL型電動(dòng)單梁橋式，，排水設(shè)備選用WQ20-15型潛水泵，通風(fēng)設(shè)備選用T35-11型軸流風(fēng)機(jī)兩臺(tái)。三、取水頭部設(shè)計(jì)計(jì)算1.設(shè)計(jì)流量Q的擬定：考慮到輸水干管漏損和凈化場(chǎng)本身用水，取水用水系數(shù)α=1.05，因此近期設(shè)計(jì)流量為：

QQ2.取水頭部的設(shè)計(jì)和計(jì)算本設(shè)計(jì)中取水頭部選用箱式取水頭部格柵面積公式：F=Q（v×k式中：Q——設(shè)計(jì)流量，1.09375（m3/s）V——過(guò)柵流速，取0.4m/sk1——柵條的堵塞系數(shù)，取0.75k2——柵條的面積減小系數(shù)，k2=b/（b+s）b——柵條凈間距，取40mms——柵條厚度，取10mm則：k2=b/（b+s）=40/（40+10）=0.8F=Q取水頭部?jī)擅孢M(jìn)水，采用4個(gè)柵格，單個(gè)柵格的面積為f=F/4=4.48/4=1.12m2查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三冊(cè)得：選用的柵格尺寸為：B×H=1500mm×1100mm進(jìn)水口尺寸為：B有效面積為：1.18m2原則圖號(hào)為S321-1，型號(hào)為12四、自流管設(shè)計(jì)計(jì)算采用遠(yuǎn)期流量進(jìn)行計(jì)算，由于采用兩條自流管輸水，因此單管的輸水流量Q輸=Q遠(yuǎn)2=546.88L/s，根據(jù)輸水管的流速范疇1.0-1.5m/s，選用V=1.2m/s，得五、水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程1.取水頭部到泵房吸水間的水頭損失在正常工作最大流量下的狀況下，由于有兩條自流管，當(dāng)一條自流管檢修時(shí)，另一條輸水管應(yīng)通過(guò)75%的設(shè)計(jì)流量，即Q'=查《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的鋼管水力計(jì)算表，選用兩條DN800的鋼管作為自流管，查水力計(jì)算表得：Q1=820L/s時(shí)，V1=1.63m/s，1000i1Q2=830L/s時(shí)，V1=1.65m/s，1000i2運(yùn)用內(nèi)插法求得，Q'=820.31L/s時(shí)，1000i=3.86，V=1.63m/s<2由式h=il（l=100m），得h自流管取水頭部的水頭損失取h2=0.4m；因此從吸水頭部到吸水井的水頭損失H=h2.水泵所需的凈揚(yáng)程HST由于從吸水頭部到吸水井的水頭損失為0.82m，則吸水間中的最高水位標(biāo)高：H洪=（73.2-0.82）m=72.38mH枯=（65.5-0.82）m=64.68m因此所需的凈揚(yáng)程HST為：洪水位時(shí)，HST洪=95.20-72.38=22.82m枯水位時(shí)，HST枯=95.20-64.68=30.52m3.輸水干管中的水頭損失h輸設(shè)采用兩條DN800鋼管并聯(lián)作為原水輸水干管，一條管管檢修時(shí)，另一條輸水管應(yīng)通過(guò)75%的設(shè)計(jì)流量（按遠(yuǎn)期考慮），即：Q查水力計(jì)算表得管內(nèi)流速V=1.63m/s，1000i=3.86，因此：h輸=1.1×3.86×10-3×380=4.泵站內(nèi)管路的水頭損失粗估為2m，考慮安全水頭為2m則泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：估水位時(shí)，Hmax=30.52+1.61+2+2=36.13m洪水位時(shí)，Hmin=22.82+1.61+2+2=28.43m六、水泵機(jī)組選擇1.初選泵和電機(jī)近期三臺(tái)14Sh-13A型泵（Q=240~370L/s，H=41~30m，N=121~136kW，Hs=3.5m，m1=1000kg），兩臺(tái)工作，一臺(tái)備用。遠(yuǎn)期增加一臺(tái)同型號(hào)泵，三臺(tái)工作，一臺(tái)備用。根據(jù)14Sh-13A型泵的規(guī)定選用JS-116-4型異步電動(dòng)機(jī)（N=155kW,n=1470r/min,m2=1080kg）2.機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的擬定查泵與電機(jī)安裝尺寸，計(jì)算出14Sh-13A型泵機(jī)組基礎(chǔ)平面尺寸為2468mm×1020mm，機(jī)組總重量W=Wp+Wm=10548+9800=20348NH式中L——基礎(chǔ)長(zhǎng)度，L/mB——基礎(chǔ)寬度，B/m——基礎(chǔ)所用材料的容重，對(duì)于混凝土基礎(chǔ)，=23520N/m3因此H=七、吸壓水管的設(shè)計(jì)1.吸水管已知Q遠(yuǎn)吸水管采用DN600的鋼管，V=1.25m/s,1000i=3.542.壓水管壓水管采用DN450的鋼管， V=2.22m/s,1000i=14.48八、機(jī)組及管路布置為了布置緊湊，充足運(yùn)用建筑面積，將四臺(tái)機(jī)組交錯(cuò)并列布置成兩排，兩臺(tái)為正常轉(zhuǎn)向，兩臺(tái)為反常轉(zhuǎn)向，在訂貨時(shí)應(yīng)予以闡明。每臺(tái)水泵有單獨(dú)的吸水管，吸水管與壓水管采用直進(jìn)直出方式布置，壓水管引出泵房后兩兩連接起來(lái)。泵出水管上設(shè)有止回閥（H44T（X）-10型）、電動(dòng)蝶閥（D941型）和手動(dòng)蝶閥（D341型），吸水管上設(shè)手動(dòng)閘閥（Z45W-10型）。為了減少泵房建筑面積，閘閥切換井設(shè)在泵房外面，兩條DN900輸水管用DN900蝶閥（D341型）連接起來(lái)，每條輸水管上各設(shè)切換用的蝶閥（D341型）一種。九、泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算按一條最不利路線（見(jiàn)以下草圖）途徑所涉及的管件局部阻力系數(shù)見(jiàn)下表：14sh-13A型水泵吸水管路編號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)局部阻力系數(shù)ξ1吸水管進(jìn)口DN6000.52手動(dòng)閘閥DN=600，Z45T-2.5暗桿楔式閘閥 ,L=6000.15（按ad3偏心漸縮管DN600×350,L=5560.25壓水管路4同心闊漸管DN300×450，L=7680.255止回閥DN450,H44X-10型旋啟式,L=8802.156鋼制45°彎頭DN4500.347電動(dòng)蝶閥DN450，D941X-10型電動(dòng)蝶閥，L=3300.158伸縮接頭DN4500.219手動(dòng)蝶閥A型對(duì)夾式蝶閥，L=1090.1510鋼制90°彎頭DN4501.0111漸放管DN800×450,L=5610.3412鋼制斜三通DN8000.513鋼制正三通DN8000.1114電動(dòng)蝶閥DN800，D940X-0.5，L=2600.151.吸水管路中的水頭損失h其中，V1-偏心漸縮管出口流速，2.壓水管路的水頭損失h其中，V3-漸放管進(jìn)口流速，V4-壓水管路DN450流速，V4=2.22m/sV5-輸水干管在事故時(shí)流速，V5=1.63m/s因此，h水泵實(shí)際揚(yáng)程：枯水位：Hmax=30.52+1.61+2.402+2=36.532m洪水位：Hmin=22.82+1.61+2.402+2=28.832m由此可見(jiàn)，初選水泵機(jī)組符合規(guī)定。十、輔助設(shè)備的選擇和布置1.EQ\f(10000,24)起重設(shè)備最大起重量為JS-116-4型電機(jī)重量Wm=1080kg，最大起重高度為11.77+2.0＝13.77m（其中2.0m是考慮操作平臺(tái)上汽車(chē)的高度）。選用DL型電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)（定制，起重量為2t，跨度19.5m，起重高度18m）。2.引水設(shè)備水泵是自灌式工作，不需要引水設(shè)備。3.排水設(shè)備由于泵房較深，故采用電動(dòng)水泵排水。沿泵房?jī)?nèi)壁設(shè)排水溝，將水聚集到集水坑內(nèi)，然后抽回到吸水間去。取水泵房的排水量普通按20～40m3/h考慮，排水泵的靜揚(yáng)程15.5m計(jì)，水頭損失大概5m，故總揚(yáng)程在15.5+5=20.5m左右，可選用IS65-50-160A型離心泵（Q=15～28m3/h，H=27～22m，N=3kW，n=2900r/min）兩臺(tái)，一用一備，配電機(jī)為Y100L-2。4.通風(fēng)設(shè)備由于與水泵配套的電機(jī)為水冷式，無(wú)需專用通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行空－空冷卻，但由于泵房筒體較深，仍選用風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣通風(fēng)。選用兩臺(tái)T35-11型軸流風(fēng)機(jī)（葉輪直徑700mm，轉(zhuǎn)速960r/min，葉片角度15°，風(fēng)量10127m3/h，風(fēng)壓90Pa，配套電機(jī)YSF-8026，N=0.37kW）。5.計(jì)量設(shè)備在凈水廠的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計(jì)統(tǒng)一計(jì)量，故本泵站內(nèi)不再設(shè)計(jì)量設(shè)備。十一、泵站各部分標(biāo)高的擬定1.水泵安裝高度的擬定為了便于用沉井法施工，將泵房機(jī)器間底板放在與吸水間底板同一標(biāo)高，因而水泵為自灌式工作，因此水泵的安裝高度不大于其允許吸上真空高度，不必計(jì)算。2.泵房筒體高度的計(jì)算已知吸水間最低動(dòng)水位標(biāo)高為64.68m，為確保吸水管的正常吸水，取吸水管的中心標(biāo)高為63.12m（吸水管上緣的沉沒(méi)深度為64.68-63.12-（D/2）=1.16m）。取吸水管下緣距吸水間底板0.7m，則吸水間底板的標(biāo)高為63.12-（D/2+0.7）=62.02m。洪水位標(biāo)高為73.20m，考慮1.0m的浪高，則操作平臺(tái)標(biāo)高為73.20+1.0=74.20m。故泵房筒體高度為：H=74.2-62.43=14.48m。3.泵房建筑高度的擬定泵房筒