泵站課程設(shè)計(jì)說明書

1、天津仁愛學(xué)院2013年級(jí)本科生課程設(shè)計(jì)送水泵站設(shè)計(jì)說明書第一章 泵站設(shè)計(jì)控制值出水量及揚(yáng)程的確定1.1 設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的確定Qmax采用城市高日高時(shí)用水量加水廠自用水量，（m） （1）式中管網(wǎng)最不利點(diǎn)的標(biāo)高（m），為22m；泵站吸水池最低水面標(biāo)高（m），吸水井最低水位16m；管網(wǎng)最不利點(diǎn)的自由水頭（m），為 28m；最高日最高時(shí)管網(wǎng)水頭損失（m）；最高日最高時(shí)輸水管水頭損失（m），有時(shí)輸水管很短，這部分常包括在內(nèi)；泵站內(nèi)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(shí)的揚(yáng)程（m）。 ； 1.2 校核工況點(diǎn)的確定1）高日高時(shí)加消防時(shí)校核（L/s） （2）（m

2、） （3）式中城市消防用水量（L/s）；消防時(shí)泵站總供水量（L/s）；消防時(shí)管網(wǎng)的水頭損失（m）；消防時(shí)輸水管水頭損失（m）；10低壓制消防時(shí)應(yīng)保證的最不利點(diǎn)自由水頭（m）；消防時(shí)泵站的揚(yáng)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(hào)和臺(tái)數(shù)。所選定的泵站中工作泵（并聯(lián)）的最大供水量和揚(yáng)程應(yīng)滿足Qmax和HP，同時(shí)要使水泵的效率較高。選擇單級(jí)雙吸泵，若現(xiàn)有水泵不合適時(shí)，可以采用調(diào)節(jié)水泵性能的方法，如切削葉輪等。2.1 畫設(shè)計(jì)參考線在水泵綜合性能圖上通過以下兩點(diǎn)連直線，得選泵時(shí)可參考的管路特性曲線設(shè)計(jì)參考線。b點(diǎn)： Q=30（L/s

3、），H=Z0-ZP+H0+38.3ma點(diǎn)： Q=800（L/s），H51.8m在水泵綜合性能圖上與設(shè)計(jì)參考線相交的且并聯(lián)后能滿足設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的泵型，都可作為擬選泵，在組成方案時(shí)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(hào)用水量變化 范 圍（L/s）運(yùn)行泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)水泵揚(yáng) 程(m)所需揚(yáng)程(m)揚(yáng)程利用率 %水泵效率%方案一需要：一臺(tái)20SH-9一臺(tái)14SH-13兩臺(tái)12SH-9A6608001臺(tái)20SH-91臺(tái)12SH-9A6052505283.33100838083845006601臺(tái)20SH-96350495077.781008479420500 1臺(tái)14SH-131臺(tái)1

4、2SH-9A5549484987.27100828382833104202臺(tái)12SH-9A5948474879.6610064752303001臺(tái)14SH-135747464780.710074832301臺(tái)12SH-13464684方案二需要： 一臺(tái)14SH-13 三臺(tái)12SH-9A6808001臺(tái)14SH-133臺(tái)12SH-9A6252505280.651008383845006801臺(tái)14SH-132臺(tái)12SH-9A6250495079.03100828382834205001臺(tái)14SH-131臺(tái)12SH-9A5649484985.71100828382833104202臺(tái)12SH-9A

5、5948474879.6610064752303101臺(tái)14SH-135747464780.71007483230 1臺(tái)12SH-9A464684對(duì)以上兩個(gè)方案進(jìn)行比較，可以看出第二套方案的運(yùn)行效率高，故選用第二種方案，選用一臺(tái)14SH-13和三臺(tái)12SH-9A組合，并選用一臺(tái)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(zāi)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(shí)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(shí)所需工況點(diǎn)（Q'，HP'）位于并聯(lián)曲線之下，如圖校核合格。管網(wǎng)事故時(shí)泵站供水能力也按上述原則進(jìn)行校核。第三章 動(dòng)力設(shè)備的配置

6、動(dòng)力設(shè)備采用電動(dòng)機(jī)，水泵選定后，根據(jù)水泵樣本載明的電動(dòng)機(jī)來選擇。列表說明所選水泵配備之電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)數(shù)、電壓及型號(hào)。表3-1 電機(jī)配置水泵型號(hào)水泵重量(kg)軸功率（kw）轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)重量（kg）功率(kw)轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)電壓(伏)350S4411051641891450Y355M-420202201500552300S58A80999.21311450Y315M2-410481601480550第四章 泵站機(jī)組的布置確定水泵及電動(dòng)機(jī)之后，機(jī)組（水泵與電動(dòng)機(jī)）尺寸大小，從手冊(cè)第11冊(cè)水泵樣本上查到?；A(chǔ)的平面尺寸和深度依據(jù)機(jī)組底盤尺寸或水泵、電機(jī)的底腳螺栓的位置。機(jī)

7、組布置分為兩種：縱向布置及橫向布置。由于本設(shè)計(jì)中選用水泵為雙吸式水泵，為保證進(jìn)出口處的水力條件，節(jié)省電耗，故機(jī)組布置采用橫向排列，軸線成一列布置。本次設(shè)計(jì)采用橫線排列（直線單行），其主要優(yōu)點(diǎn)是跨度小，管配件簡單，水力條件好，檢修場(chǎng)地較寬暢；缺點(diǎn)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(jī)組布置應(yīng)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(jī)組布置應(yīng)滿足下列要求：（參見給水排水工程設(shè)計(jì)與施工規(guī)范）表4-1 水泵的外形尺寸型號(hào)350S441232.56756005001080510690500 980620

8、3003004-34300S58A107358851045010705306205508555102503104-27續(xù)上表：型號(hào)進(jìn)口法蘭尺寸出口法蘭尺寸350S4435046050016-2330040044012-23300S58A30040044012-2325035039012-234.1 基礎(chǔ)的尺寸計(jì)算4.1.1 尺寸的計(jì)算泵機(jī)組安裝尺寸如下表：表4-2水泵機(jī)組(不帶底座)的安裝尺寸 單位：mm型號(hào)電動(dòng)機(jī)尺寸出口錐管法蘭尺寸350S4415703559056306104-283002807.585435046050016-23300S58A12703158654575084-2830

9、0234775330040044012-23計(jì)算基礎(chǔ)的尺寸：對(duì)于不帶底座的大中型水泵：基礎(chǔ)長度L=水泵機(jī)組底腳螺孔長向間距+(0.40.5)m基礎(chǔ)寬度B=水泵或電機(jī)底腳螺栓寬度寬向間距較大者+(0.40.5)m基礎(chǔ)高度=水泵底腳螺孔的長度+(0.150.20)m其中對(duì)于350S44型水泵：水泵機(jī)組底腳螺孔長向間距水泵或電機(jī)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(duì)于350S44型水泵：基礎(chǔ)長度基礎(chǔ)寬度基礎(chǔ)深度對(duì)于300S58A型水泵：因此， 對(duì)于300S58A型水泵：基礎(chǔ)長度基礎(chǔ)寬度基礎(chǔ)深度4.1.2 尺寸高度的校核為保證機(jī)組穩(wěn)定工作，應(yīng)校核基礎(chǔ)的總質(zhì)量，一般基礎(chǔ)質(zhì)量應(yīng)為機(jī)組總質(zhì)量的

10、2.54.0倍。350S44型水泵取基礎(chǔ)質(zhì)量為機(jī)組總質(zhì)量的2.5倍，則 基礎(chǔ)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(chǔ)深度相比，取較大者1.32m。300S58A型水泵取基礎(chǔ)質(zhì)量為機(jī)組總質(zhì)量的2.5倍，則 基礎(chǔ)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(chǔ)深度相比，取較大者1.32m。4.1.3 機(jī)組布置應(yīng)滿足的要求1）相鄰兩個(gè)機(jī)組基礎(chǔ)間凈距：電機(jī)容量<55千瓦時(shí)，過道寬度>0.8m；電機(jī)容量>55千瓦時(shí)，過道寬度>1.2m。2）相鄰兩個(gè)機(jī)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(jī)容量<55千瓦時(shí)，凈距>

11、0.7m；電機(jī)容量>55千瓦時(shí)，凈距>1.0m；還應(yīng)保證泵軸和電機(jī)轉(zhuǎn)子在檢修時(shí)能拆卸。3）泵房主要通道寬度不小于1.2m。4）當(dāng)考慮就地檢修時(shí)，至少在每個(gè)機(jī)組一側(cè)設(shè)置大于水泵機(jī)組寬度0.5m的通道。第五章 吸水管及壓水管的設(shè)計(jì)5.1 吸水管的設(shè)計(jì)要求1）不漏氣吸水管管壁或接頭容易漏氣，當(dāng)吸水管中壓力小于大氣壓時(shí)會(huì)漏入空氣。因此吸水管應(yīng)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(shè)吸水管時(shí)，應(yīng)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(jìn)入深度不夠時(shí)入水口處水流形成漩渦而吸入空氣。并且，每臺(tái)

12、水泵應(yīng)有單獨(dú)的吸水管，這樣便于水泵迅速啟動(dòng)，安全運(yùn)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(yīng)避免產(chǎn)生有害的渦旋，一般最小淹沒深度不應(yīng)小于0.51.0m本次設(shè)計(jì)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(jiān)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(jì)算吸水管管徑按最大抽水量Qmax及設(shè)計(jì)流速?zèng)Q定。 (Qmax指該泵在單獨(dú)或并聯(lián)工作中可能出現(xiàn)的最大出水量)設(shè)計(jì)流速可按下述數(shù)據(jù)決定：DN<250mm，v采用1.01.2m/sDN >250mm，v采用1.21.6m/s當(dāng)為自灌式時(shí)，設(shè)計(jì)流速可增至1.62.0m/s。壓水

13、管管徑按通過的最大流量及設(shè)計(jì)流速?zèng)Q定，設(shè)計(jì)流速可按下述數(shù)據(jù)決定：DN < 250mm，v采用1.52.0m/sDN >250mm，v采用2.02.5m/s總壓水管管徑在泵站內(nèi)按上述原則決定，在站外按輸水管管徑?jīng)Q定。 各臺(tái)水泵的吸壓水管徑見表5-1：表5-1 吸壓水管管徑計(jì)算表水泵型 號(hào)水泵最大流量水量（m³/h）水泵最大流水量（L/s）設(shè)計(jì)流速（m/s）吸水管管徑（mm）1000i設(shè)計(jì)流速（m/s）壓水管管徑（mm）1000i350S4411163101.585006.372.4740021.1300S58A8282301.474506.382.3935023.3因壓水管

14、管徑DN>300mm，一般采用電動(dòng)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(hào)水泵,D=1.5 x 500=750mm。喇叭口距吸水井底的高度h1應(yīng)按進(jìn)口阻力最小確定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料,h=0.8D=0.8 x 750=600mm。300S58A型號(hào)水泵,D=1.5 x 450=675mm。喇叭口距吸水井底的高度h1應(yīng)按進(jìn)口阻力最小確定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料,h=0.8D=0.8 x 675=540mm。5.3 管道敷設(shè)地點(diǎn)當(dāng)泵站內(nèi)管道直徑大于500mm時(shí)，管道設(shè)在管溝中不經(jīng)濟(jì)，可直接敷設(shè)在地板上。本次設(shè)計(jì)為半地下式泵站，將管道直接設(shè)在地板上。管道伸出泵房之后應(yīng)埋

15、在冰凍線之下。第六章 水泵安裝高度的計(jì)算6.1 計(jì)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(tái)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(duì)應(yīng)的HS，如果水泵的安裝地點(diǎn)的氣壓不是10.33m水柱或水溫不是20時(shí)，應(yīng)對(duì)HS作出修正，變?yōu)?，按最大抽水量時(shí)的HS計(jì)算：查泵的性能曲線可知，12Sh-9A最小水量所對(duì)應(yīng)的允許吸上真空高度為4.5m，14Sh-13最小水量所對(duì)應(yīng)的允許吸上真空高度為3.5m，且查表知水溫為35時(shí)飽和蒸汽壓為0.43，因此：對(duì)于350S44型水泵對(duì)于300S58A型水泵6.2 計(jì)算HSS由下式計(jì)算該泵的安裝高度H

16、SS： （5）式中吸水管中水頭損失；安裝真空表處的水頭損失。應(yīng)從吸水池最低水位算至泵軸（對(duì)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?dāng)嗝娣e來計(jì)算。 其中吸水管中局部水頭損失局部應(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(cè)查得。 這時(shí)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(rèn)為 HSS=X ）。 L真空表HssX圖1吸水管示意圖計(jì)算結(jié)果如下：表6-1局部水頭損失計(jì)算表局部水頭損失計(jì)算表350S44管件管徑(mm)局部阻力系數(shù)最大抽水量(m³/h)最大流速(m/

17、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5003500.1911163.220.530.1007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(jì)算表300S58A管件管徑(mm)局部阻力系數(shù)最大抽水量(m³/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

18、°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(jì)算表型號(hào)1000iL(m)iLh局 （m）v1²/2g （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(jì)算的為在=X即不安

19、裝喇叭口時(shí)，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(duì)應(yīng)的允許安裝高度，在選定水泵的安裝高度時(shí)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(biāo)準(zhǔn)（該臺(tái)泵泵軸標(biāo)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(shè)計(jì)泵房設(shè)置要求：矩形泵房寬度，根據(jù)水泵尺寸，進(jìn)出水管道上的閥門，配件等尺寸確定，若采取標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件屋面梁，泵房跨度為6、9、12、15、18、21m等。本次設(shè)計(jì)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(jī)器間）的平面尺寸B和L。 圖中a機(jī)組基礎(chǔ)長度， 350S44型=2.614m

20、300S58A型=2.167m；b機(jī)組基礎(chǔ)間距，電機(jī)軸長+0.5m，355S44型b=+0.5=2.07m，300S58A型b=+0.5=1.77m；c機(jī)組基礎(chǔ)與墻距離，2.11m。，B取8m考慮到檢修面積、配電設(shè)備、值班室、變壓器及主通道等面積，泵站平面尺寸：cababacLB泵機(jī)器間圖2機(jī)器間平面布置示意圖第八章 二泵站吸水井8.1 吸水井的高程計(jì)算吸水井最低水位為16m，最高水位為18m，地面標(biāo)高為19m，地下水位為16.5m，考慮到本次設(shè)計(jì)吸水管不設(shè)閥門，泵軸線應(yīng)高于或等于吸水井最高水位，這里取泵軸線標(biāo)高18.00m，則實(shí)際安裝高度HSS應(yīng)小于或等于2m，給予安全考慮，取HSS =2m

21、，但根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，350S44型泵的HSS =2.44m，吸水井淹沒深度應(yīng)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(duì)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(jì)算采用最小尺寸法計(jì)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(yīng)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(cè)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(jìn)口距離同喇叭口距

22、后墻距離取。以最大型號(hào)的泵350S44作為參考，則吸水井長度應(yīng)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(shí)間(s)，中小型水泵， t=30140s；大型水泵，。上式為計(jì)算單泵吸水井的公式，對(duì)于聯(lián)合吸水井，最小容量為所有水泵計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)根據(jù)手冊(cè)，起重量大于2.0t，起重設(shè)備形式應(yīng)選擇電動(dòng)起重設(shè)備，由泵及電機(jī)的重量可知，起重機(jī)可以選擇額定起重量為3.0t的LDH 型電動(dòng)單梁起重機(jī)。相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及外

23、形尺寸如下：表9-1LDH 型電動(dòng)單梁起重機(jī)外形尺寸額定起重量(t)跨度(m) 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 電動(dòng)葫蘆電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度(m/min)型號(hào)運(yùn)行速度(m/min)起升高度(m)起升速度(m/min)功率(kW)型號(hào)311.5ZDY12-445MD1或CD1 20、306、9、12、18、24、308、8/0.8 續(xù)表9-1LDH 型電動(dòng)單梁起重機(jī)外形尺寸 單位：mmHH1H2C1C2W1W25801201150819134120002500起重機(jī)總重量（包括電動(dòng)葫蘆）2.72t。第十章 泵房高度計(jì)算單梁懸掛式吊車泵房高度計(jì)算如下：對(duì)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

24、(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(jìn)口處室內(nèi)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(duì)于水泵為0.85xm，對(duì)于電動(dòng)機(jī)為1.2xm，x為起重部件寬度）；e最大一臺(tái)水泵或電動(dòng)機(jī)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(jī)的外形尺寸可知泵房地坪標(biāo)高為22.651m，地面標(biāo)高19m,同時(shí)吸水井最低水位為16m，為2m，故軸線的標(biāo)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(nèi)主要附屬設(shè)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(shè)計(jì)時(shí)選定，這部分附件已列入材料設(shè)備表。11.1 真空泵的選擇一般為了降低泵站造價(jià)，二泵站不能埋深太大，往往用真空泵起動(dòng)，真空泵應(yīng)按起動(dòng)最大的一臺(tái)水泵計(jì)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(shí)