泵站課程設計說明書

1、天津仁愛學院2013年級本科生課程設計送水泵站設計說明書第一章 泵站設計控制值出水量及揚程的確定1.1 設計工況點的確定qmax采用城市高日高時用水量加水廠自用水量，（m） （1）式中管網(wǎng)最不利點的標高（m），為22m；泵站吸水池最低水面標高（m），吸水井最低水位16m；管網(wǎng)最不利點的自由水頭（m），為 28m；最高日最高時管網(wǎng)水頭損失（m）；最高日最高時輸水管水頭損失（m），有時輸水管很短，這部分常包括在內；泵站內吸、壓水管管路系統(tǒng)水頭損失（m），估算為22.5m；1.05安全系數(shù)；泵站按qmax供水時的揚程（m）。 ； 1.2 校核工況點的確定1）高日高時加消防時校核（l/s） （2）（m

2、） （3）式中城市消防用水量（l/s）；消防時泵站總供水量（l/s）；消防時管網(wǎng)的水頭損失（m）；消防時輸水管水頭損失（m）；10低壓制消防時應保證的最不利點自由水頭（m）；消防時泵站的揚程（m）。 800 + 40 = 840l/s 滿足要求。第二章 水泵的選擇水泵的選擇包括確定水泵的型號和臺數(shù)。所選定的泵站中工作泵（并聯(lián)）的最大供水量和揚程應滿足qmax和hp，同時要使水泵的效率較高。選擇單級雙吸泵，若現(xiàn)有水泵不合適時，可以采用調節(jié)水泵性能的方法，如切削葉輪等。2.1 畫設計參考線在水泵綜合性能圖上通過以下兩點連直線，得選泵時可參考的管路特性曲線設計參考線。b點： q=30（l/s），h=

3、z0-zp+h0+38.3ma點： q=800（l/s），h51.8m在水泵綜合性能圖上與設計參考線相交的且并聯(lián)后能滿足設計工況點的泵型，都可作為擬選泵，在組成方案時加以考慮。2.2 選泵方案比較表2-2 選泵方案比較方 案編 號用水量變化 范 圍（l/s）運行泵型號及臺數(shù)水泵揚 程(m)所需揚程(m)揚程利用率 %水泵效率%方案一需要：一臺20sh-9一臺14sh-13兩臺12sh-9a6608001臺20sh-91臺12sh-9a6052505283.33100838083845006601臺20sh-96350495077.781008479420500 1臺14sh-131臺12sh-

4、9a5549484987.27100828382833104202臺12sh-9a5948474879.6610064752303001臺14sh-135747464780.710074832301臺12sh-13464684方案二需要： 一臺14sh-13 三臺12sh-9a6808001臺14sh-133臺12sh-9a6252505280.651008383845006801臺14sh-132臺12sh-9a6250495079.03100828382834205001臺14sh-131臺12sh-9a5649484985.71100828382833104202臺12sh-9a5948

5、474879.6610064752303101臺14sh-135747464780.71007483230 1臺12sh-9a464684對以上兩個方案進行比較，可以看出第二套方案的運行效率高，故選用第二種方案，選用一臺14sh-13和三臺12sh-9a組合，并選用一臺14sh-13作為備用泵。2.3 選泵后的校核選泵后，按照發(fā)生火災的供水情況，校核泵站是否能滿足消防要求。把泵站中備用泵與最大供水時所用的工作泵并聯(lián)起來，畫出并聯(lián)曲線，可以看出消防時所需工況點（q，hp）位于并聯(lián)曲線之下，如圖校核合格。管網(wǎng)事故時泵站供水能力也按上述原則進行校核。第三章 動力設備的配置動力設備采用電動機，水泵選定

6、后，根據(jù)水泵樣本載明的電動機來選擇。列表說明所選水泵配備之電動機的功率、轉數(shù)、電壓及型號。表3-1 電機配置水泵型號水泵重量(kg)軸功率（kw）轉數(shù)(r/min)電動機型號電動機重量（kg）功率(kw)轉數(shù)(r/min)電壓(伏)350s4411051641891450y355m-420202201500552300s58a80999.21311450y315m2-410481601480550第四章 泵站機組的布置確定水泵及電動機之后，機組（水泵與電動機）尺寸大小，從手冊第11冊水泵樣本上查到?；A的平面尺寸和深度依據(jù)機組底盤尺寸或水泵、電機的底腳螺栓的位置。機組布置分為兩種：縱向布置及橫

7、向布置。由于本設計中選用水泵為雙吸式水泵，為保證進出口處的水力條件，節(jié)省電耗，故機組布置采用橫向排列，軸線成一列布置。本次設計采用橫線排列（直線單行），其主要優(yōu)點是跨度小，管配件簡單，水力條件好，檢修場地較寬暢；缺點是泵房長度較大，操作管理路線較長，管配件拆裝較麻煩，但適用于s 、sh、sa 等雙吸離心泵。 機組布置應使泵站工作可靠、管理方便、管道布置簡單，泵站建筑面積及跨度最小，并考慮有發(fā)展的可能。機組布置應滿足下列要求：（參見給水排水工程設計與施工規(guī)范）表4-1 水泵的外形尺寸型號350s441232.56756005001080510690500 9806203003004-34300s

8、58a107358851045010705306205508555102503104-27續(xù)上表：型號進口法蘭尺寸出口法蘭尺寸350s4435046050016-2330040044012-23300s58a30040044012-2325035039012-234.1 基礎的尺寸計算4.1.1 尺寸的計算泵機組安裝尺寸如下表：表4-2水泵機組(不帶底座)的安裝尺寸 單位：mm型號電動機尺寸出口錐管法蘭尺寸350s4415703559056306104-283002807.585435046050016-23300s58a12703158654575084-283002347753300400

9、44012-23計算基礎的尺寸：對于不帶底座的大中型水泵：基礎長度l=水泵機組底腳螺孔長向間距+(0.40.5)m基礎寬度b=水泵或電機底腳螺栓寬度寬向間距較大者+(0.40.5)m基礎高度=水泵底腳螺孔的長度+(0.150.20)m其中對于350s44型水泵：水泵機組底腳螺孔長向間距水泵或電機底腳螺栓寬度寬向間距較大者水泵底腳螺孔的長度因此：對于350s44型水泵：基礎長度基礎寬度基礎深度對于300s58a型水泵：因此， 對于300s58a型水泵：基礎長度基礎寬度基礎深度4.1.2 尺寸高度的校核為保證機組穩(wěn)定工作，應校核基礎的總質量，一般基礎質量應為機組總質量的2.54.0倍。350s44

10、型水泵取基礎質量為機組總質量的2.5倍，則 基礎以鋼筋混凝土澆筑，密度取2.5g/cm3有平面尺寸算出其高度和基礎深度相比，取較大者1.32m。300s58a型水泵取基礎質量為機組總質量的2.5倍，則 基礎以鋼筋混凝土澆筑，密度取2.5g/cm3有平面尺寸算出其高度和基礎深度相比，取較大者1.32m。4.1.3 機組布置應滿足的要求1）相鄰兩個機組基礎間凈距：電機容量0.8m；電機容量55千瓦時，過道寬度1.2m。2）相鄰兩個機組的突出部分間的凈距以及突出部分與墻壁間的凈距：電機容量0.7m；電機容量55千瓦時，凈距1.0m；還應保證泵軸和電機轉子在檢修時能拆卸。3）泵房主要通道寬度不小于1.

11、2m。4）當考慮就地檢修時，至少在每個機組一側設置大于水泵機組寬度0.5m的通道。第五章 吸水管及壓水管的設計5.1 吸水管的設計要求1）不漏氣吸水管管壁或接頭容易漏氣，當吸水管中壓力小于大氣壓時會漏入空氣。因此吸水管應采用不透氣材料（鋼管），接頭采用法蘭接頭。2）不積氣為防止形成空氣氣囊，影響水泵的工作。在敷設吸水管時，應向水泵方向連續(xù)上升，具有不小于0.005的坡度，消除形成空氣囊的條件。3）不吸氣吸水管入口進入深度不夠時入水口處水流形成漩渦而吸入空氣。并且，每臺水泵應有單獨的吸水管，這樣便于水泵迅速啟動，安全運行。為避免吸水管入口吸入空氣，吸水井中最低水位至吸水口的最小淹沒深度h應避免產(chǎn)

12、生有害的渦旋，一般最小淹沒深度不應小于0.51.0m本次設計選定h=1.0m，采用鋼制管材。壓水管路經(jīng)常承受較高壓力，要求堅固耐壓，采用鋼管，與閘閥和逆止閥連接處采用法蘭接頭。5.2 管徑計算吸水管管徑按最大抽水量qmax及設計流速決定。 (qmax指該泵在單獨或并聯(lián)工作中可能出現(xiàn)的最大出水量)設計流速可按下述數(shù)據(jù)決定：dn250mm，v采用1.21.6m/s當為自灌式時，設計流速可增至1.62.0m/s。壓水管管徑按通過的最大流量及設計流速決定，設計流速可按下述數(shù)據(jù)決定：dn 250mm，v采用2.02.5m/s總壓水管管徑在泵站內按上述原則決定，在站外按輸水管管徑?jīng)Q定。 各臺水泵的吸壓水管

13、徑見表5-1：表5-1 吸壓水管管徑計算表水泵型 號水泵最大流量水量（m/h）水泵最大流水量（l/s）設計流速（m/s）吸水管管徑（mm）1000i設計流速（m/s）壓水管管徑（mm）1000i350s4411163101.585006.372.4740021.1300s58a8282301.474506.382.3935023.3因壓水管管徑dn300mm，一般采用電動閘閥。吸水管入口做成喇叭口，直徑d是吸水管管徑1.31.5倍，即350s44型號水泵,d=1.5 x 500=750mm。喇叭口距吸水井底的高度h1應按進口阻力最小確定，根據(jù)實驗資料,h=0.8d=0.8 x 750=600m

14、m。300s58a型號水泵,d=1.5 x 450=675mm。喇叭口距吸水井底的高度h1應按進口阻力最小確定，根據(jù)實驗資料,h=0.8d=0.8 x 675=540mm。5.3 管道敷設地點當泵站內管道直徑大于500mm時，管道設在管溝中不經(jīng)濟，可直接敷設在地板上。本次設計為半地下式泵站，將管道直接設在地板上。管道伸出泵房之后應埋在冰凍線之下。第六章 水泵安裝高度的計算6.1 計算hs由選定的水泵在水泵性能曲線上找出允許吸上真空高度hs，必須注意每臺泵的hs在抽水量不同時也不同，因而應根據(jù)該泵在可能的工作范圍內的最大抽水量來查出對應的hs，如果水泵的安裝地點的氣壓不是10.33m水柱或水溫不

15、是20時，應對hs作出修正，變?yōu)椋醋畲蟪樗繒r的hs計算：查泵的性能曲線可知，12sh-9a最小水量所對應的允許吸上真空高度為4.5m，14sh-13最小水量所對應的允許吸上真空高度為3.5m，且查表知水溫為35時飽和蒸汽壓為0.43，因此：對于350s44型水泵對于300s58a型水泵6.2 計算hss由下式計算該泵的安裝高度hss： （5）式中吸水管中水頭損失；安裝真空表處的水頭損失。應從吸水池最低水位算至泵軸（對大泵則算至吸水口上端）。包括從吸水喇叭口至真空表安裝處的所有水頭損失（沿程與局部）?？梢愿鶕?jù)最大抽水量和真空表處的過水斷面積來計算。 其中吸水管中局部水頭損失局部應按水力公式計

16、算，其中局部阻力系數(shù)由設計手冊查得。 這時由于立管長度未定(見下圖1)，沿程水頭損失未知，但水平的長度l已知，可近似地令：l=10m（認為 hss=x ）。 l真空表hssx圖1吸水管示意圖計算結果如下：表6-1局部水頭損失計算表局部水頭損失計算表350s44管件管徑(mm)局部阻力系數(shù)最大抽水量(m/h)最大流速(m/s)v12/2gh=x(v2/2g)喇叭口7500.111160.70 0.0250.0025鋼制焊接90彎頭5000.9611161.58 0.1270.1219伸縮接頭5000.2111161.58 0.1270.0267偏心漸縮管5003500.1911163.220.5

17、30.1007閘閥5000.0611161.58 0.1270.0076局部水頭損失總和0.2594局部水頭損失計算表300s58a管件管徑(mm)局部阻力系數(shù)最大抽水量(m/h)最大流速(m/s)v12/2gh=*(v2/2g)喇叭口6750.18280.64 0.0210.0021鋼制焊接90彎頭4501.018281.470.110.1111伸縮接頭4500.218281.470.110.0231偏心漸縮管4503000.198283.250.540.1026閘閥4500.078281.470.110.0077局部水頭損失總和0.2466表6-2最大安裝高度計算表型號1000il(m)i

18、lh局 （m）v1/2g （m）hs （m）1+ihss （m）350s446.37100.06370.25940.533.311.006372.44300s58a6.38100.06380.24660.544.311.006383.44由上式計算的為在=x即不安裝喇叭口時，吸水管末端安裝隔板裝置并且與水平面恰好相切的情況下，最大抽水量所對應的允許安裝高度，在選定水泵的安裝高度時可以比小，而不能大。因而按比hss稍小為最不利情況，以此為標準（該臺泵泵軸標高起控制作用）來確定其余各泵和管道的安裝高度。第七章 泵站平面及尺寸的設計泵房設置要求：矩形泵房寬度，根據(jù)水泵尺寸，進出水管道上的閥門，配件等

19、尺寸確定，若采取標準預制構件屋面梁，泵房跨度為6、9、12、15、18、21m等。本次設計選泵房跨度為9m、半地下式泵房。泵房主要通道寬度不小于1.2m?？捎孟聢D2的方法初步確定泵站（機器間）的平面尺寸b和l。 圖中a機組基礎長度， 350s44型=2.614m 300s58a型=2.167m；b機組基礎間距，電機軸長+0.5m，355s44型b=+0.5=2.07m，300s58a型b=+0.5=1.77m；c機組基礎與墻距離，2.11m。，b取8m考慮到檢修面積、配電設備、值班室、變壓器及主通道等面積，泵站平面尺寸：cababaclb泵機器間圖2機器間平面布置示意圖第八章 二泵站吸水井8.

20、1 吸水井的高程計算吸水井最低水位為16m，最高水位為18m，地面標高為19m，地下水位為16.5m，考慮到本次設計吸水管不設閥門，泵軸線應高于或等于吸水井最高水位，這里取泵軸線標高18.00m，則實際安裝高度hss應小于或等于2m，給予安全考慮，取hss =2m，但根據(jù)上述計算結果，350s44型泵的hss =2.44m，吸水井淹沒深度應小于或等于0.44m，吸水喇叭口高0.53m,距井底0.6m,則吸水井總高度19-16+0.44+0.53+0.6=4.57m。則對于300s58a型泵，吸水井淹沒深度為0.5m，吸水喇叭口高取0.53m，距井底0.54m。8.2 吸水井的平面尺寸計算采用最

21、小尺寸法計算吸水井容積，最小容量法校核吸水井容積。1）最小尺寸法：吸水管在吸水井中的位置應滿足：相鄰吸水管中心線間距(1.52.0)，取1.5；喇叭口中心線至側墻的距離取1.5，喇叭口中心線至后墻的距離取(0.81.0)，取，喇叭口中心線至吸水井進口距離同喇叭口距后墻距離取。以最大型號的泵350s44作為參考，則吸水井長度應大于考慮到泵站吸水管直線連接，減少吸水阻力吸水井長度寬度大于 平面尺寸：吸水井的尺寸：2）采用最小容量法校核吸水井容積： （6）式中最小容量(m3)；水泵最大流量(m3/s)；t給定時間(s)，中小型水泵， t=30140s；大型水泵，。上式為計算單泵吸水井的公式，對于聯(lián)合

22、吸水井，最小容量為所有水泵計算容量之和。由吸水井尺寸可知，吸水井容積，滿足校核要求。第九章 起重機設計根據(jù)手冊，起重量大于2.0t，起重設備形式應選擇電動起重設備，由泵及電機的重量可知，起重機可以選擇額定起重量為3.0t的ldh 型電動單梁起重機。相關技術數(shù)據(jù)及外形尺寸如下：表9-1ldh 型電動單梁起重機外形尺寸額定起重量(t)跨度(m) 起重機運行機構 電動葫蘆電動機運行速度(m/min)型號運行速度(m/min)起升高度(m)起升速度(m/min)功率(kw)型號311.5zdy12-445md1或cd1 20、306、9、12、18、24、308、8/0.8 續(xù)表9-1ldh 型電動單

23、梁起重機外形尺寸 單位：mmhh1h2c1c2w1w25801201150819134120002500起重機總重量（包括電動葫蘆）2.72t。第十章 泵房高度計算單梁懸掛式吊車泵房高度計算如下：對于地下式泵房：式中h1泵房地上部分高度(m)；h2泵房地下部分高度(m)。 （7）式中h泵房高度（m）；a1行車軌道的高度（m）；h吊起物底部與泵房進口處室內地坪的距離，不小于0.30.5m，取0.315m；c1行車軌道底至起重鉤中心的距離（m）；d起重繩垂直高度（m），（對于水泵為0.85xm，對于電動機為1.2xm，x為起重部件寬度）；e最大一臺水泵或電動機的高度（m）；n行車梁距房頂?shù)木嚯x，一般不小于0.3m,取0.3m;根據(jù)起重機的外形尺寸可知泵房地坪標高為22.651m，地面標高19m,同時吸水井最低水位為16m，為2m，故軸線的標高為16+2m=18m，則h2=19-18+0.62+0.2=1.82m則泵房高度，取5.5m第十一章 泵站內主要附屬設備的選擇管道上的附件如閘閥、逆止閥及喇叭口均在管道設計時選定，這部分附件已列入材料設備表。11.1 真空泵的選擇一般為了降低泵站造價，二泵站不能埋深太大，往往用真空泵起動，真空泵應按起動最大的一臺水泵計算 ，真空泵的抽氣量在不同的真空度下是不同的，真空泵在抽氣時，實際所