泵與泵站課程設(shè)計說明書

泵與泵站課程設(shè)計說明書學(xué)校：XX大學(xué)院系：土木工程學(xué)院市政工程系專業(yè)：給水排水工程班級：XX給排〔2〕班姓名：XX學(xué)號：XXXXXX目錄概論------------------------------------------3第二節(jié)設(shè)計參數(shù)確實定------------------------------51.設(shè)計流量確實定2設(shè)計揚程確實定第三節(jié)水泵〔機組〕的選擇-------------------------61.ab線確實定2.管路特性曲線3水泵的選擇4.動力設(shè)備的選擇第四節(jié)泵房機械間的布置---------------------------101.水泵機組的根底設(shè)計2.吸水管與壓水管路的計算3.吸水管與壓水管路水頭損失的計算4.吸水井的設(shè)計5.水泵安裝高度確實定6.泵房內(nèi)標(biāo)高7.泵站布置第五節(jié)輔助設(shè)備-------------------------------------17泵房高度確實定-----------------------------19消防校核-------------------------------------20概論一、設(shè)計題目：城市送水泵站〔二泵站〕工藝設(shè)計二、原始資料1、泵站設(shè)計水量：4.5萬m3/d；2、管網(wǎng)設(shè)計的局部成果：〔1〕根據(jù)用水曲線確定的二泵站工作制度，分兩級工作：第一級，每小時占全日用水量的6.14%；第二級，每小時占全日用水量的2.78%；城市設(shè)計最不利點地面標(biāo)高為22.7米，最不利點建筑層數(shù)7層?！?〕管網(wǎng)平差得出的泵站至最不利點的輸水管和管網(wǎng)的總水頭損失為28.3米；〔4〕消防流量為180m3/h,消防總水頭損失為32.9米。(5)轉(zhuǎn)輸流量為M3/h。轉(zhuǎn)輸揚程為米?！?〕清水池所在地面標(biāo)高為16.7米，清水池最低水位在地面以下3.8米。3、城市冰凍線為0米，最高溫度為34℃，最低溫度為4℃。4、泵站所在地面土壤良好，地下水位-2.1米。5、泵站為雙電源。三、設(shè)計任務(wù)：在教師指導(dǎo)下，完成某城市送水泵站或取水泵站技術(shù)設(shè)計工藝局部內(nèi)容〔計算過程及設(shè)計圖紙〕。四、設(shè)計的主要內(nèi)容〔1〕根據(jù)設(shè)計水量及管網(wǎng)平差結(jié)果和泵站工作制度確定設(shè)計流量及設(shè)計揚程?！?〕初選水泵和電機：根據(jù)水量、水壓變化情況選泵；確定工作泵和備用泵型號及臺數(shù)。至少選擇兩個方案進(jìn)行比擬后，確定出一套最優(yōu)方案?！?〕泵房形式的選擇?！?〕機組根底的設(shè)計：根據(jù)所選水泵是否帶有底座，確定根底平面尺寸及高度?！?〕水泵吸水管和壓水管路的管材，計算水泵吸水管和壓水管路的管徑。〔選用各種配件和閥件的型號、規(guī)格及安裝尺寸并說明其特點；吸水井設(shè)計并確定其尺寸和水位〕?！?〕布置機組和管道。〔7〕泵房中各標(biāo)高確實定〔室內(nèi)地面、根底頂面、水泵安裝高度、泵軸標(biāo)高、泵房建筑高度等。〔8〕復(fù)核水泵和電機：計算吸水管及站內(nèi)水管損失，求出總揚程，校核所選水泵。如不適宜，那么重選水泵及電機。重新確定泵站的各級供水量?！?〕進(jìn)行消防和轉(zhuǎn)輸校核。〔10〕計算和選擇附屬設(shè)備1〕引水設(shè)備的選擇和布置；2〕計量設(shè)備；3〕起重設(shè)備；4〕排水泵及水錘消除器等?！?1〕確定泵站平面尺寸，初步規(guī)劃泵站總平面泵房的長度和寬度，總平面布置包括：配電室、機器間、值班室、修理間等。五、設(shè)計要求1、本設(shè)計包括設(shè)計說明書一份和主要工藝擴初設(shè)計圖紙。2、設(shè)計計算說明書可參考以下內(nèi)容書寫：〔1〕目錄〔2〕概論：簡單說明設(shè)計任務(wù)、設(shè)計依舊和原始資料，對資料的分析意見和結(jié)論，設(shè)計要求、設(shè)計內(nèi)容組成等?！?〕對水泵及水泵站水泵的選擇、工作制度、平面布置和輔助設(shè)備的選擇等確實定做必要說明。〔4〕書寫出全部計算結(jié)果，其中應(yīng)列出所采用的計算公式，采用的技術(shù)參數(shù)及資料來源?！?〕通過課程設(shè)計體會。計算說明書應(yīng)簡明扼要、文字通順、字跡清晰工整。3、對設(shè)計圖紙的要求泵站平面及剖面〔機器間〕，應(yīng)繪出主要設(shè)備，管路，配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標(biāo)高、列出主要設(shè)備表〔用1#圖紙，比例尺：1：50或1：100〕。第二節(jié)設(shè)計參數(shù)確實定一、設(shè)計流量確實定泵站一級工作的設(shè)計流量為：Q1=Q供×第一級工作制=45000×6.14%=2763m3/h=0.7675m3/s=767.5L/s泵站二級工作的設(shè)計流量為：Q2=Q供×第二級工作制=45000×2.78%=1251m3/h=0.3475m3/s=347.5L/s二、設(shè)計揚程確實定本設(shè)計按無水塔的情況考慮，泵站一級工作的實際揚程為：Hp=Hst+∑h=Z0-Zp+H0+∑(h吸水+h輸水+h管網(wǎng))式中：Z0—管網(wǎng)最不利點的標(biāo)高；Zp—泵站吸水池最低水面標(biāo)高；H0—管網(wǎng)最不利點的自由水頭；h管網(wǎng)—最高日最高時管網(wǎng)水頭損失；h輸水—輸水管水頭損失；輸水管很短時，包括在h管網(wǎng)內(nèi)；h站內(nèi)—泵站內(nèi)吸、壓水管路水頭損失，估為2～2.5米；同時還應(yīng)該考慮平安水頭損失，估為2米；因此：Hp=〔22.7-16.7〕-〔-3.8〕+〔10+2+4×5〕+〔28.3+2〕+2=74.1m第三節(jié)水泵〔機組〕的選擇一、ab線確實定根據(jù)Q=767.5L/s和H=74.1m，在泵綜合性能圖上做出a點，當(dāng)Q=30L/s時〔為本泵綜合性能圖上的坐標(biāo)原點〕，泵站內(nèi)水頭損失甚小，此時泵站內(nèi)水頭損失取2m、輸水管、管網(wǎng)的水頭損失按最大時10%計算，即28.3×10%=2.83m;所需要的泵揚程應(yīng)該為：Hb=〔22.7-16.7〕-〔-3.8〕+32+〔2+2.83〕+2=51.46m即a,b點分別為:b點〔Q＝30L/S，H＝51.46m〕a點〔Q＝767.5L/S，H＝74.1m〕連接a、b點，得ab線。二、管路特性曲線H=HST+∑h=HST+SQ2HST=〔22.7-16.2〕+3.8+32=41.8m∑h=SQ2=28.3+2+2=32.3mS=∑h/Q2=32.3/(0.7675)2=54.83S2/m5所以，管路特征曲線H=41.8+54.83Q2管路特性曲線計算表Q(L/s)01002003004005006007008009001000Q(m3/s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91∑h(m)00.54832.19324.93478.772813.707519.738826.866735.091244.412354.83H(m)41.842.348343.993246.734750.572855.507561.538868.666776.891286.212396.63管路特性曲線圖如下水泵的選擇通過查《給水排水設(shè)計手冊-材料設(shè)備-續(xù)冊2》，可知其性能。在a-b線上及揚程范圍附近選取水泵型號為14Sh-9型離心泵、12sh-6型離心泵和10sh-6型離心泵?？梢源_定兩套方案。方案一：選定3臺14Sh-9型水泵，1臺10sh-6型水泵，其中1臺14Sh-9型水泵備用。一級工作時3臺水泵并聯(lián)工作，二級工作時1臺14Sh-9型水泵單獨工作。一級工作時3臺泵在高效范圍內(nèi)工作，二級工作時水泵經(jīng)過調(diào)速也在高效范圍工作，都滿足流量揚程數(shù)據(jù)。方案二：選定2臺14Sh-9和2臺12Sh-6A型水泵工作，其中1臺14Sh-9備用。一級時用1臺14Sh-9和2臺12Sh-6A并聯(lián)工作。二級時用1臺14Sh-9單獨工作。三種型號泵性能參數(shù)如下表所示：泵型號流量揚程m轉(zhuǎn)速r/min功率kw效率%吸上高度Hs〔m〕葉輪直徑〔mm〕重量〔kg〕m3/hL/s軸功率電機功率10sh-636010071147099.4135705.546059848613565.1112.676.56912170561267412sh-6A576160861470190260715.551080075621078217744.791825570246713.614Sh-9972270801470275410773.550012001260350753228014404006532379在特性曲線一定的情況下，對泵的不同使用情況進(jìn)行比照，有：方案一：兩臺14sh-9和一臺10sh-6并聯(lián)流量范圍泵揚程所需揚程揚程利用率泵效率兩臺14sh-9一臺10sh-6740~767.580~73.569~73.586~10080~8478~79兩臺14sh-9560~74078~6961~6978~10078~83一臺14sh-9一臺10sh-6400~56072~6156~6177~10078~8375~80一臺14sh-9200~40080~5648~5661~10078~82一臺10sh-6<200>48<48<83方案二：兩臺12sh-6和一臺14sh-9并聯(lián)流量范圍泵揚程所需揚程揚程利用率泵效率兩臺12sh-6一臺14sh-9670~767.581~73.568~73.584~10083~8570~75一臺14sh-9一臺12sh-6520~67080~6664~6680~10066~7076~80兩臺12sh-6400~52080~6456~6470~10070~75一臺14sh-9250~40080~6050~5662.5~10077~82一臺12sh-6<250>60<50<77比照兩種方案的特性曲線，同時當(dāng)流量為1級工況流量時，方案一三的臺泵一起工作，在Q=767.5L/s的時候，H=75.96m;方案二在Q=767.5L/s的時候，H=75.744m，雖然此時方案二比方案一計算得揚程更接近以及工礦量程，然而方案一在常用流量附近的泵效率更高，同時考慮到兩種方案均為“三用一備”，從長遠(yuǎn)打算來看，顯然方案一更適合，所以選擇方案一。動力設(shè)備的選擇通過查看《給水排水設(shè)計手冊第11冊》，根據(jù)泵的功率、轉(zhuǎn)數(shù)等參數(shù)，來確定對應(yīng)電機的型號，具體型號參數(shù)如下表：額定電壓380V10sh-6型離心泵電動機型號功率(kw)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)/分)重量(kg)參考價格(元)Y315M2-416014801048額定電壓6000V14Sh-9型離心泵電動機型號功率(kw)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)/分)重量(kg)參考價格(元)Y400-440014853420泵房機械間的布置水泵機組的根底設(shè)計機組〔泵和電動機〕安裝在共同的根底上。根底的作用是支承并固定機組，使它運行平穩(wěn)，不致發(fā)生劇烈振動，更不允許產(chǎn)生根底沉陷。因此，對根底的要求是：堅實牢固，出能承受機組的靜荷外，還能承受機械振動荷載：要澆制在較堅實的地基上，不宜澆制在松軟地基或新填土上，以免發(fā)生根底下沉或不均勻沉陷。通過查看《給水排水設(shè)計手冊材料設(shè)備續(xù)冊2》采用無底座的形式。〔圖：10sh-6型離心泵;14sh-9型離心泵外形及安裝尺寸〕1.10sh-6型水泵根底尺寸根底長度：L=L1+l+L3+(0.4～0.5)＝L1-0.5×L2+L3+C+B+(0.4～0.5)=618-0.5×410+320+457+216+494=1900mm=1.9m?。篖=1.9m根底寬度：B＝b+(0.4～0.5)＝508+492=1000mm=1m?。築＝1m根底高度：H＝〔2.5～4〕W/(L×B×γ)＝3.8×(598+1048)/(1.9×1×2400)＝1.37m?。篐＝1.4m 式中：L1—水泵與電機地腳螺釘間距；L2—電機地腳螺釘間距；L3—水泵地腳螺釘間距；l—電機地腳螺釘間距;b—電機地腳螺釘在寬度方向的間距W—水泵與電機總重量kg；γ—混凝土容重2400kg/M3；由此確定10sh-6型水泵占地1.9m×1m×1.4m=2.66m3。2.14sh-9型水泵的根底尺寸根底長度：L=L1+l+L3+(0.4～0.5)＝L1-0.5×L2+L3+C+B+(0.4～0.5)=822-0.5×510+440+335+1000+500=2842mm=2.842m?。篖=3.0m根底寬度：B＝b+(0.4～0.5)＝710+490=1200mm=1.2m?。築＝1.2m根底高度：H＝〔2.5～4〕W/(L×B×γ)＝3×(1200+3420)/(3.0×1.2×2400)＝1.60m?。篐＝1.6m 式中：L1—水泵與電機地腳螺釘間距；L2—電機地腳螺釘間距；L3—水泵地腳螺釘間距；l—電機地腳螺釘間距;b—電機地腳螺釘在寬度方向的間距W—水泵與電機總重量kg；γ—混凝土容重2400kg/M3；由此確定14SH-9型水泵占地3.0m×1.2m×1.6m=5.76m3。二、吸水管與壓水管路的計算水管路和壓水管路是泵站的重要組成局部，正確設(shè)計、合理布置與安裝吸、壓水路，對于保證泵站的平安運行、節(jié)省投資、減少電耗有很大的關(guān)系。每臺水泵設(shè)有單獨的吸水管和壓水管。因為單泵工作時的流量比3個泵并聯(lián)時各泵的流量要大，所以確定管徑時那么根據(jù)單泵時選定。d＜250毫米V采用1.0～1.2米/秒d≥250毫米V采用1.2～1.6米/秒當(dāng)水泵為自灌式時，設(shè)計流速可增至1.6～2.0米/秒。壓水管管徑按通過的最大流量及設(shè)計流速決定，設(shè)計流速可按下述數(shù)據(jù)決定：d＜250毫米V采用1.5～2.0米/秒d≥250毫米V采用2.0～2.5米/秒總壓水管管徑在泵站內(nèi)按上述原那么決定。在站外按輸水管管徑?jīng)Q定。本設(shè)計；1臺14Sh-9型水泵工作時，單泵流量Q＝347.5L/s，為吸水管和壓水管所通過的最大流量。

吸水管采用DN=600mm的鋼管，那么v1=1.19m/s，i=2.90‰；壓水管采用DN=450mm的鋼管，那么v2=2.11m/s，i=13.2‰。1臺10Sh-6型水泵工作時，單泵流量Q＝72.5L/s，為吸水管和壓水管所通過的最大流量。吸水管采用DN=300mm的鋼管，那么v1=1.2m/s，i=8.18‰；壓水管采用DN=250mm的鋼管，那么v2=1.85m/s，i=25.7‰。水頭損失的計算通過取一條最不利線路，從吸水口到切換井中閘閥止為計算管路。來求得管段的最大水頭損失?，F(xiàn)在以14sh-9型泵所在線路進(jìn)行計算。1.吸水管的水頭損失〔假定吸水管長8m〕名稱Φ900鋼制喇叭口吸水管濾水網(wǎng)〔無底閥〕〕Φ600鋼制90°彎頭閘閥600-350偏心漸縮管水泵入水口DN〔mm〕900900600600600-350350數(shù)量111111局部阻力系數(shù)0.22.01.010.060.21.0∑hs=∑hf+∑hl=∑ξ(v12/2g)+∑(l×i)=(4.31×1.132/2/9.8)+8×8.18/1000=0.345m2.壓水管的水頭損失〔假定壓水管長10m〕名稱漸縮管止回閥閘閥三通三通DN〔mm〕250-450450-700600700集合流分支劉數(shù)量21713局部阻力系數(shù)0.300.570.063.01.5∑hs=∑hf+∑hl=∑ξ(v12/2g)+∑(l×i)=(8.79×1.492/2/9.8)+10×8.18/1000=8.79×0.113+0.0818=1.07m3.總水頭損失：h=hs吸水+hs壓水=1.07+0.345=1.415m四.吸水井的設(shè)計為減少泵房跨度，吸水井設(shè)在泵房外。吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進(jìn)口喇叭口的要求。此處用最大吸水管管徑來計算，此時肯定能滿足較小吸水管的要求。吸水井地面標(biāo)高=清水池地面標(biāo)高=16.7m吸水井最高水位標(biāo)高=清水池地面標(biāo)高-清水池至吸水井水頭損失=16.7-0.2=16.5m吸水井最低水位標(biāo)高=清水池最低水位標(biāo)高－清水池至吸水井水頭損失=〔〕-0.2=12.7m水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑D≥〔1.3～1.5〕d=1.5×600=900mm水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長度L≥〔3.0～7.0〕×〔D－d〕=4×(900-600)=1200mm喇叭口距吸水井井壁距離≥〔0.75～1.0〕D=1.0×900=900mm喇叭口之間距離≥(1.5-2.0)D=2.0×900=1800mm喇叭口距吸水井底距離≥(0.8～1.0)D=1.0×900=900mm喇叭口淹沒深度≥〔0.5～1.0〕m取1m吸水井底標(biāo)高=吸水井最低水位標(biāo)高-喇叭口淹沒深度-喇叭口距吸水井底距離-喇叭口長度=12.7-1-0.9-1.2=9.6m為了平安起見，設(shè)計以抽空清水池作校核，那么可設(shè)吸水井底在清水池底下1.0m,取超高0.3m,那么吸水井高為：H=(地面標(biāo)高+超高0.3m)-吸水井底標(biāo)高=16.7+0.3-9.6=7.4m綜合實際，吸水井長度19.1m,寬度2.7m〔最終調(diào)整為3m〕,高度為7.4m(包括超高300)五水泵安裝高度確實定泵軸安裝高度按右式計算：HSS=HS-v12/2g-∑hS其中Hs—水泵允許吸上真空高度v1—水泵吸入口流速∑hS–吸水管沿程及局部水頭損失之和本設(shè)計中包含兩種不同型號的水泵，應(yīng)選用允許吸上真空高度Hs最低的那種泵來計算確定泵安裝高度。其中，14sh-9型水泵Hs=3.5m，10sh-6型水泵Hs=5.5m。因此，按14sh-9A型泵進(jìn)行計算。Hss=Hs-v12/2g-∑hS=〔3.5-0.54+0.24〕-1.132/2×9.8-〔8×8.18/1000+4.31×1.132/〔2×9.8〕〕=2.76m六泵房內(nèi)標(biāo)高兩種型號的泵統(tǒng)一壓水泵軸標(biāo)高。14sh-9型水泵水泵軸線到根底外表的高度：H1=560mm水泵軸線到吸入口中心線高度：H3=260mm水泵軸線到出口中心線高度：H4=360mm泵軸標(biāo)高=吸水井最低水位+HSS=12.7+2.76=15.46m泵殼頂標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-H1+H=15.46-0.56+1.11=16.01m泵站室內(nèi)地面標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-泵軸到根底頂高-地面上根底高=15.46-0.56-0.22=14.68m吸水口標(biāo)高：吸水口軸高=泵軸標(biāo)高-H3=15.46-0.26=15.20m壓水口標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-H4==15.10m10sh-6型水泵水泵軸線到根底外表的高度：H1=480mm水泵軸線到吸入口中心線高度：H3=240mm水泵軸線到出口中心線高度：H4=300mm泵軸標(biāo)高=吸水井最低水位+HSS=12.7+2.762=15.46m泵殼頂標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-H1+H=15.46-0.48+0.84=15.82m泵站室內(nèi)地面標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-泵軸到根底頂高-地面上根底高=15.46-0.48-0.30=14.68m吸水口標(biāo)高：吸水口軸高=泵軸標(biāo)高-H3=15.46-0.24=15.22m壓水口標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-H4==15.16m七泵站布置根據(jù)清水池最低水位標(biāo)高H=16.7-3.8=12.9m和水泵Hs=3.5m的條件，確定泵房為矩形半地下式；因為都是采用SH型泵，所以泵機組采用單排順列式布置。單排順列式布置優(yōu)缺點優(yōu)點缺點跨度小管配件簡單水力條件好檢修場較寬暢泵房長度較大操作管理路線較長管配件拆裝較麻煩輔助設(shè)備一．引水設(shè)備為了充分利用水泵的吸上真空高度，減少泵房埋深，本設(shè)計采用水環(huán)式真空泵作為引水設(shè)備。1.最大一臺泵內(nèi)部存氣體積Wp：吸入口面積：S=〔π/4〕D2=(π/4)×0.62=0.283㎡吸入口至閘閥距離=水泵寬+漸放管長+止回閥長=1300+(2×(600-350)+150)+720=2670mm=2.67m因此Wp=2.67×0.283=0.75561m3=0.76m3.吸入管內(nèi)空氣量Ws：吸入管徑為600mm，通過查表，每米管長空氣容積為0.282m3/m,吸入管為8米Ws=8×0.282=2.256m32.真空泵抽氣量的計算:Qv=｛K×(Wp+Ws)｝×Ha/｛T×(Ha-Hss)｝式中Qv—真空泵的抽氣量〔m3/h〕；Wp—泵站中最大一臺水泵泵殼內(nèi)的空氣容積〔m3〕；相當(dāng)于水泵吸入面積乘以吸入口到出水閥間的距離；Ws—從吸水井最低水位算起的吸水管中的空氣容積〔m3〕，根據(jù)吸水管徑和長度計算。Ha—大氣壓的水柱高度，取10.33m；Hss—水泵最大安裝高度m；T—水泵引水時間(h)，生活用水取5min，消防水泵取3min。K—漏氣系數(shù)，一般取〔1.05—1.10〕，這里取1.10；那么：QV=1.10×(0.76+2.256)×10.33/[5×(10.33-2.76)]=0.90m3/min=900L/min3.真空泵的最大真空度:：=760×〔〕/10.33=243.37mmHg式中：—真空泵的最大真空度〔mmHg〕；H—吸水井最低水位到水泵最高點的距離。根據(jù)QV、Hvmax，查真空泵產(chǎn)品規(guī)格，選取SZB-8型水環(huán)式真空泵2臺，1臺工作，1臺備用.二.起重設(shè)備本設(shè)計中最大起重量為Y400-4電機，重量為3420kg。選用LH型電動葫蘆雙梁橋式起重機LH-5，起重量為5噸。配套選用CD15-9D型電動葫蘆HfLH型電動葫蘆雙梁橋式起重機LH-51200CD15-9D型電動葫蘆1090三.計量設(shè)備泵房內(nèi)設(shè)儀表屏，共設(shè)置儀表有：LD型電磁流量計〔DN:6--800mm〕2臺〔各出水管1臺〕；在壓水管上設(shè)壓力表，型號為Y－60Z，測量范圍為0.0～1.0MPa。在吸水管上設(shè)真空表，型號為Z－60Z，測量范圍為-1.01×105～0Pa。四水錘消除設(shè)備為防止停泵水錘事故，每臺水泵出口設(shè)HH44X-10型緩閉式止回閥，安裝在水泵與壓水管上的閥門中間。五.通風(fēng)設(shè)施由于與水泵配套的電機為水-空冷卻，同時泵房為半地下式，采用自然通風(fēng)即可取得良好的換氣效果，無須設(shè)置專用通風(fēng)設(shè)備。六.排水設(shè)備由于泵房較深，故采用潛污泵排水。沿泵房內(nèi)壁設(shè)排水溝，將水聚集到集水坑內(nèi)，然后用泵抽回到吸水間去.取水泵房的排水量一般按20~40考慮，排水泵揚程在20米之內(nèi)，應(yīng)選用50QW25-15-3型離心泵〔Q=25，H=15m,N=3kW,n=1430r/min〕兩臺，一用一備。七.消防設(shè)備手提式二氧化碳滅火器，型號：MT7