取水泵站設(shè)計(jì)說明書.

1、EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY水泵與水泵站取水泵站設(shè)計(jì)說明書專業(yè):環(huán)境工程 學(xué)號:201120080235姓名：馮欣怡2014年 1月 6日泵與泵站課程設(shè)計(jì)目錄1概述11.1 建站目的11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)11.3 資料分析11.4 設(shè)計(jì)所依據(jù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 22設(shè)計(jì)計(jì)算32.1 設(shè)計(jì)流量的確定和設(shè)計(jì)揚(yáng)程估算 32.2 初選泵和電機(jī)42.3 機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定52.4 吸水管路與壓水管路計(jì)算 72.5 機(jī)組與管道布置72.6 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算 82.7 泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計(jì)算 102.8 附屬設(shè)備的選擇112.9 泵房建筑高度的確定

2、112.10泵房平面尺寸的確定 123參考文獻(xiàn)13泵與泵站課程設(shè)計(jì)1.1建站目的某市地處華東平原，為滿足城市生活及生產(chǎn)用水需要，擬新建給水工程。根 據(jù)水源及用水量資料，經(jīng)取水水源方案論證，企業(yè)水廠從河流取水，本設(shè)計(jì)要求 完成水廠取水泵站工藝設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)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(diǎn)， 所以河道的水 文、水運(yùn)、地質(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(gòu)形式以及工程造價(jià)等。設(shè)計(jì)中通過粗估流量以及揚(yáng)程的方法粗略的選取水泵；作水泵并聯(lián)工況點(diǎn)判斷各水泵是否在各自的高效段工作， 以此來評估經(jīng)

3、濟(jì)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(gòu)， 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(shè)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(shè)計(jì)取水泵房時(shí)， 在土建結(jié)構(gòu)方面應(yīng)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(yīng)有周詳?shù)挠?jì)算。在施工過程中，應(yīng)考慮到爭取在河道枯水位時(shí)施工， 要搶季節(jié)，要有比較周全的施工組織計(jì)劃。 在泵房投產(chǎn)后，在運(yùn)行管理方面必須 很好地使用通風(fēng)、采光、起重、排水以及水錘防護(hù)等設(shè)施。此外，取水泵站由于 其擴(kuò)建比較困難，所以在新建給水工程時(shí)，可以采取近遠(yuǎn)期結(jié)合。1.3資料分析

4、1.3.1 地形及氣象資料：某市地處華東平原，年平均氣溫 15.6 C，最高氣 溫39.5 C,最低氣溫8.6 C,最大凍土深度0.44m。主導(dǎo)風(fēng)向，夏季為東南風(fēng)， 冬季為東北風(fēng)。1.3.2 水源及用水量資料：設(shè)計(jì)供水量近期為12萬噸/日，遠(yuǎn)期為24萬噸/日。采用固定取水泵泵房，采用兩條自流管從江中取水，自流取水管全長511m水源洪水位標(biāo)高為146.23m,枯水位標(biāo)高為143.56m。取水泵站到自來水 廠的輸水干管全長 1123m自用水系數(shù)a =1.05-1.1 ，泵房底板高度取1.0 1.5m。(一級供水每小時(shí)供水量為設(shè)計(jì)日工水量的5.5 %，此時(shí)輸配水管網(wǎng)壓力損失值為23.00mH20)1

5、.3.3 凈水廠設(shè)計(jì)資料：凈水構(gòu)筑物前配水井的水面標(biāo)高為155.57m。凈水廠地面標(biāo)咼149.42m。1.4設(shè)計(jì)所依據(jù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)按照經(jīng)濟(jì)、合理的原則，在已給地形圖上選擇站址，布置泵站樞紐建筑物(一級泵站包括取水頭部、取水自流管、吸水井、閥門井和泵站主體等。)1.4.1當(dāng)供水可靠性要求較高時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)兩條引水管和壓水管路。1.4.2在確定水泵工作方式、水泵組合以及水泵型號時(shí)，選擇兩到三個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，一級泵站考慮采用切削調(diào)節(jié)。確定方案時(shí)應(yīng)注意以下要點(diǎn)：(1) 大小兼顧，調(diào)配靈活。(2) 型號整齊，互為備用。(3) 合理地用盡水泵的高效段。(4) 考慮近、遠(yuǎn)期相結(jié)合。1.4.3須考慮泵

6、站噪音消除、水錘消除等問題。1.4.4泵房結(jié)構(gòu)型式根據(jù)河流斷面形式、地質(zhì)地貌、地下水位等情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。1.4.5泵房內(nèi)部布置及各部分尺寸的擬定應(yīng)以操作、維修方便，能保證安全運(yùn)行，便于管理為原則，并適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)合理性，布置水泵機(jī)組和管路。應(yīng)嚴(yán) 格遵守泵站設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。1.4.6進(jìn)行工況校核一般可按以下三種情況進(jìn)行校核：(1) 正常供水時(shí)(兩條輸水管路同時(shí)工作，輸出設(shè)計(jì)流量)。(2) 輸水管路發(fā)生事故時(shí)(一條管路損壞，另一條管路要求能通過設(shè)計(jì)流量的75%)。(3) 發(fā)生火災(zāi)時(shí)水泵流量和揚(yáng)程的校核(一級泵站可不考慮此項(xiàng)校核)。2設(shè)計(jì)計(jì)算2.1設(shè)計(jì)流量的確定和設(shè)計(jì)揚(yáng)程估算2.1.1 設(shè)

7、計(jì)流量Q為了減小取水構(gòu)筑物、輸水管道各凈水構(gòu)筑物的尺寸，節(jié)約基建投資,在這種情況下，量應(yīng)為：我們要求一級泵站中的泵晝夜不均勻工作。因此，泵站的設(shè)計(jì)流QdQrT式中 Qr一級泵站中水泵所供給的流量（m3/ h）;Qd供水對象最高日用水量（m3/d）;a為計(jì)及輸水管漏損和凈水構(gòu)筑物自身用水而加的系數(shù)，一般取a =1.05-1.1T為一級泵站在一晝夜內(nèi)工作小時(shí)數(shù)?？紤]到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取水自用系數(shù)a =1.05,則：近期設(shè)計(jì)流量為Q=1.05X 120000/24=5250m3/h=1.46 m3/s遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量為Q=1.05X 180000/24=7875m3/h=2.19 m3/s

8、2.1.2設(shè)計(jì)揚(yáng)程HST1 ）靜揚(yáng)程Hst的計(jì)算通過取水部分的計(jì)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(shè)計(jì)流量時(shí)），從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失 為1m （根據(jù)管段的管徑及經(jīng)濟(jì)流速 v=2.09m/s，d=1000mm，用管道水力計(jì)算 軟件算得沿程水頭損失為 0.912m，其局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)算，為0.0912,從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失取1m）。則吸水間中水面標(biāo)高為146.23-1.00=145.23m,最低水面標(biāo)高為143.56-1.00=142.56m所以泵 所需靜揚(yáng)程HSt為：洪水位時(shí)，HST=155.57-145.2

9、3=10.34m枯水位時(shí)，HST=155.57-142.56=13.01m2 ）輸水干管中的水頭損失刀h設(shè)采用兩條DN1000的鋼管并聯(lián)作為原水輸水干管，當(dāng)一條輸水管檢修，另一條輸水管應(yīng)通過75%的設(shè)計(jì)流量（按遠(yuǎn)期考慮），即Q=0.75X7875=5906m/h=1.64m3/s,查水力計(jì)算表得管內(nèi)流速 v=2.09m/s,i=4.67%。校核由公式Q=v A=v n dA2/4對v進(jìn)行經(jīng)濟(jì)流速選擇 v=1.80m/s 2.20m/s,貝U, d=950m 1077mm 可知，原輸水管可用，所以輸水管路水頭損失：a h=1.1 X 0.00467 X 1123=5.77m（式中1.1包括局部損

10、失而加大的系數(shù)）3 ）泵站內(nèi)管路中的水頭損失刀h粗估2m安全水頭2m則泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：洪水位時(shí)：Hnin=10.34+5.77+2+2=20.11m枯水位時(shí)：Hna=13.01+5.77+2+2=22.78m2.2初選泵和電機(jī)2.2.1初選泵和電機(jī)選泵的主要依據(jù)：流量、揚(yáng)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(yuǎn)期相結(jié)合。小泵大基礎(chǔ)” 大中型泵站需作選泵方案比較。根據(jù)上述選泵要點(diǎn)以及離心泵性能曲線型譜圖和選泵參考書綜合考慮初步擬定以下選泵方案：萬案水泵型號轉(zhuǎn)速r/mi n流量l/s揚(yáng)程m軸功率kw電機(jī)功率效率%124SA-18D73073020.5

11、167.7520087.492500LZ-24970547.526.39156.4418585.3820 血 卻誡劉 加加創(chuàng)血3KJ 0 5)0 600 1005009測100叩明70M50帕3020200炯009080706050403020IPJ9 nuv 7 6 EJ方案一：近期三臺24SA-18D型泵，兩臺工作，一臺備用。遠(yuǎn)期增加一臺同型 號泵，三臺工作，一臺備用。方案二：近期三臺500LZ-24型泵，三臺工作。遠(yuǎn)期增加一臺同型號泵，四臺工 作。根據(jù)方案比較選用 方案一 23SA-18D 型泵，（Q=0.73m3/s, H=20.5m, n=730r/min，N= 167.75kW,

12、n =87.49%,汽蝕余量為 5.1m）。根據(jù)4臺24SA-18D型水泵的要求選 Y400-50-8型電動機(jī)4臺。2.3機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定查泵與電機(jī)樣本，計(jì)算出 24SA-18D型泵機(jī)組基礎(chǔ)平面尺寸為 4100mrhC 1670mm 機(jī)組總重量： W = Wp + Wm =3300X 9.80+ 2700X 9.80=58800N.查給水排水設(shè)計(jì)手冊1124SA-18D型泵安裝尺寸計(jì)算，所選水泵不帶底座。表3-2基礎(chǔ)計(jì)算水泵電機(jī)W/kgL/mB/mH/m型號Wpkg型號wmg24SA-18D3300Y400-50-8270060004.11.672.0基礎(chǔ)深度H可按下使計(jì)算H=3. 0/L

13、X BXy式中 L 基礎(chǔ)長度，L=4.10mB 基礎(chǔ)寬度，B=1.67m丫 一一基礎(chǔ)所用材料的容重，對于混泥土基礎(chǔ)， 丫 =23520N/m故H=3.0X 58800/3.4 X 1.4 X 23520=1.10m基礎(chǔ)實(shí)際深度連同泵房底板在內(nèi)，應(yīng)為1.9mSII2OKI西覽W唧怦嚴(yán)斗嵋疋二24SA-出D水泵與宜機(jī)礎(chǔ)剖面圖1:50H11JfiSiaxj3D41r r irc -p佝n j. 1的 J. 7時(shí)丁qn dPSRfl師郭120 120何4 12JSA-1WD菇杲占曳機(jī)基磋回圖1:50 15圖3-2 24SA-18D水杲坯礎(chǔ)大樣圈600sH-丿JL._砌IB240一217181141SA

14、世泵外邢圧安裝尺寸2.4吸水管路與壓水管路計(jì)算每臺泵有單獨(dú)的吸水管與壓水管(1) 吸水管吸水管路的要求 不漏氣管材及接逢 不積氣管路安裝 不吸氣吸水管進(jìn)口位置 設(shè)計(jì)流速：管徑小于250 mm時(shí)，v取1.01.2 m/s管徑等于或大于250 m時(shí)，v取1.21.6 m/s33已知流量Q仁7875/3=2625m /h=0.73 m /s采用 DN800I岡管，貝U v=1.45m/s , 1000i=3.02(2) 壓水管壓水管路要求 要求堅(jiān)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(dāng) 地點(diǎn)可高法蘭接口。為了防止不倒流，應(yīng)在泵壓水管路上設(shè)置止回閥。 壓水管的設(shè)計(jì)流速：管徑小于

15、 250伽時(shí)，v為1.52.0 m/s管徑等于或大于250 m時(shí)，v為2.02.5 m/s采用 DN600鋼岡管，貝U v=2.48m/s，1000i=12.72.5機(jī)組與管道布置1基礎(chǔ)布置基礎(chǔ)布置情況見取水泵站祥圖。泵機(jī)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。2機(jī)組的排列方式考慮近遠(yuǎn)期發(fā)展，以及工程建筑造價(jià)、施工難度等因素，泵房選擇將四臺 機(jī)組呈一字型并列布置成一排，并預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展所需水泵基礎(chǔ)。每臺水泵有單獨(dú) 的吸水管，壓水管在泵房內(nèi)相互并聯(lián)連接起來。水泵出水管上設(shè)有D941型電動法蘭式電動蝶閥和手動蝶閥(D371X-0.6)，吸水管設(shè)手動閘板閘閥(Z

16、548T-10型 傘形齒輪傳動法蘭暗桿平行式雙閘板閘閥)。為了減少泵房建筑面積，閘閥切換 井設(shè)在泵房外面，兩條 DN1200的輸水干管用DN1200蝶閥(D41X-0.6)連接起來，每條輸水管上各設(shè)切換用的蝶閥（D41X-0.6） 個(gè)2.6吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算取一條最不利線路，從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計(jì)算線路9 DNfiOOx EMOff胄蟲 lO)Nl2OO iftLI-DSWOSfr|90焊接育壬2.6.1吸水管路中水頭損失刀h s刀 h sh fs + 刀 h is1 、吸水管路沿程水頭損失：刀 h fs =lix i s=3.02 %x 3=0.0091m2 、局

17、部水頭損失：21刀 h is =（ Z+Z）+ Z2g2g式中 Z吸水管進(jìn)口局部阻力系數(shù)，Z=0.75ZDN120（鋼岡管閘閥局部阻力系數(shù)，按開啟度 a =0.125考d慮，Z=0.15ZDN1000鋼制90焊接彎頭，=1.1Z偏心漸縮管DN1000 x 600，=0.21則 刀 h is = (0.75+0.15+1.1 )X 1.452/2g 錯(cuò)誤！未指定書簽。 + 0.21 X3.252/2g=0.33m故吸水管路總水頭損失為刀 h s=E h fs+E h is =0.0091+0.33 =0.34m2.6.1壓水管路水頭損失E h dE h d =E h fd +E h id1) 壓

18、水管路沿程水頭損失：E h fd =(l 2 + l 3+1 4 + 1 5)i dl+l 6X i d2E h fd =(0.91+0.90+0.50+1.75+1.95) X 12.7 %。+4.51 X 4.67 %。=0.1m2) 局部水頭損失：2 2 2 E hld=ZV3/2g+( Z+Z+Z+Z+2Z+Zo) V4 /2g+( Z1+Z2+Z3) V 5 /2g式中 ZDN600X 800漸進(jìn)管，Z=0.23;ZDN800可 曲撓接頭，Z=0.48;ZDN80止回閥，Z=0.34;ZDN800手動蝶閥，Z=0.15;ZDN80電動蝶閥，Z=0.15;ZDN800*1200*120

19、0異徑正三通，Z=0.86;ZDN120正三通，Z=1.5;Z2DN1200鋼制正三通，Z=1.5;Z3DN1200岡制 90 焊接彎頭，Z=1.1;則2 2Ehld= 0.23X4.30 /2g+(0.48+0.34+0.15+0.15+0.86) X2.48 /2g+(1.10+1.5)2X 2.09 /2g=0.217+0.621+0.579=1.417m所以壓水管路總水頭損失為E h d=E h fd+E h ld =0.1+1.417=1.517m從泵吸水口到輸水干管上切換閘閥間的全部水頭損失為：Eh=Es+Ed=1.857m,符合假設(shè)的實(shí)際水頭損失。3) 泵的實(shí)際揚(yáng)程設(shè)計(jì)枯水位時(shí)，

20、13.01 +5.77 +1.857 +2=22.64 m設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，21.72 +5.77 +1.857 +2=19.97m由此可見，初選的泵機(jī)組符合要求。2.7泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計(jì)算根據(jù)選定的水泵可在手冊水泵性能曲線上找出汽蝕余量，必須注意每臺泵的Hs在抽水量不同時(shí)也不同，因而應(yīng)根據(jù)該泵在可能的工作范圍內(nèi)的最大抽水量來 查出對應(yīng)的如果水泵的安裝地點(diǎn)的氣壓不是 10.33米水柱或水溫不是20C 時(shí)，應(yīng)對Hs作出修正，變H/為，并由下式計(jì)算該泵的安裝高度 Hss：ll = Pa rbs一?gHv hs 一 hva式中H SS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

21、壓；Hsv水泵的氣蝕余量；刀hs吸水管路總水頭損失；hva實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力。對臥式泵Hss應(yīng)從吸水池最低水位算至泵軸（對大泵則算至吸水口上端） 。hs 包括從吸水喇叭口到真空表安裝處的所有水頭損失（沿程與局部） 。Vi2/2g可以 根據(jù)最大抽水量和真空表處的過水?dāng)嗝娣e來計(jì)算。當(dāng)管道布置已定時(shí)，配件與管徑也已定，所以吸水管中局部水頭損失h局部應(yīng)按水力公式計(jì)算，其中局部阻力系數(shù)由設(shè)計(jì)手冊查得。為了保證吸水喇叭口安全吸水及管道安裝方便， 將吸水間底板設(shè)置在比泵房機(jī)器 間底板低的位置，查表知24SA-18D型泵汽蝕余量為5.1m,則泵允許幾何安裝高度:Hss=10.33-5.1-0.34-0.

22、5 =4.39m已知吸水間最低動水位標(biāo)高為142.56 m,為保證吸水管的正常吸水，取吸水管的中心標(biāo)高為140.22m （吸水管上緣的淹沒深度為142.56 -140.22 -（D/2） =1.94m）。取壓水管下緣距泵房底板0.5m,考慮喇叭口安全吸水高度及吸水管的布置 方便，取吸水間底板標(biāo)高為土 0.00m。則泵房機(jī)器底板標(biāo)高為140.22 - （ D/2+0.5） =139.32m。洪水位標(biāo)高為146.23m,考慮1.0m的浪高，則操作平臺標(biāo)高為 146.23+1.0=147.23m 故泵房筒體高度為：H=147.23-139.32 =7.91 m2.8附屬設(shè)備的選擇2.8.1 起重設(shè)備

23、最大的起重重量為 24SA-18型電機(jī)重量=3500kg,最大起吊高度為 7.91 +2.0=9.91 m （其中2.0m是考慮操作平臺上汽車的高度）。為此，選用長直行吊車（定制，起重量10t，雙梁，跨度12.00m, CDi-10電動葫蘆，起吊高度13m）。2.8.2引水設(shè)備采用自灌式工作，不需要引水設(shè)備。2.8.3排水設(shè)備由于泵房較深，故采用電動泵排水。沿泵房內(nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水 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2040 /h考慮，排水泵的靜揚(yáng)程按10.00 m計(jì)，水頭 損失大約5m故總揚(yáng)程在10.00 +5=15.00 m左右，可以選用IS65-50-125A型離 心泵（Q=22.4 /h，H=16m N=1.46kWn =67%,n=2900r/min ）兩臺，一臺工作， 一臺備用，配套電機(jī)為Y100L-2。2.8.4 通風(fēng)設(shè)備由于與泵配套的電機(jī)為水冷式，無須專用通風(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)行換風(fēng)通風(fēng)。選用兩臺T35-11型軸流風(fēng)機(jī)（葉輪直 徑700