取水工程課程設計計算書

1、城市水資源與取水工程課程設計任務書一任務書本課程設計的任務是根據(jù)所給定的原始資料設計某城市新建水源工程的取水泵房。一、設計目的本課程設計的主要目的是把泵與泵站、城市水資源與取水工程中所獲得的理論知識加以系統(tǒng)化，并應用于設計工作中，使所學知識得到鞏固和提高，同時培養(yǎng)同學們有條理地創(chuàng)造性地處理設計資料的獨立工作能力。二、設計基本資料1、近期設計水量6,8,10萬米3/日，要求遠期9,12,15萬米3/日（不包括水廠自用水）。2、原水水質(zhì)符合飲用水規(guī)定。河邊無冰凍現(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 10

2、0 米。3、水源洪水位標高為 73.2米（1%頻率）；估水位標高為 65.5米（97%頻率）；常年平均水位標高為 68.2 米。地面標高70.00。4、凈水廠混合井水面標高為 95.20米，取水泵房到凈水廠管道長 380(1000)米。5、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設計需要由當?shù)貧庀蟛块T提供。6、水廠為雙電源進行。三、工作內(nèi)容及要求本設計的工作內(nèi)容由兩部分組成：1、 說明說 2、 設計圖紙其具體要求如下：1、 說明書（1）設計任務書（2）總述（3）取水頭部設計計算（4）自流管設計計算（5）水泵設計流量及揚程（6）水泵機組選擇（7）吸、壓水管的設計（8）機組及管路布置（9）泵站內(nèi)管路的水力計算（10）輔

3、助設備的選擇和布置（11）泵站各部分標高的確定（11）泵房平面尺寸確定（12）取水構筑物總體布置草圖（包括取水頭部和取水泵站）2、 設計圖紙根據(jù)設計計算成果及取水構筑物的布置草圖，按工藝初步設計要求繪制取水頭部平面圖、剖面圖；取水泵房平面圖、剖面圖及機組大樣圖，圖中應繪出各主要設備、管道、配件及輔助設備的位置、尺寸、標高。繪制取水工程樞紐圖。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在圖紙上應列出泵站和取水頭部主要設備及管材配件的等材料表。二、總述本次設計為一級泵站，給水泵站采用圓形鋼筋混凝土結構，泵房設計外徑為16m，泵房上設操作平臺。自流管采用DN800的鋼管，吸水管采用DN600的鋼管，壓水管為D

4、N450的鋼管，輸水干管采用DN600的鋼管。筒體為鋼筋混凝土結構，所有管路配件均為鋼制零件。水泵機組采用14sh13A型水泵，JS1164型異步電動機，近期二用一備，遠期三用一備。起重機選用DL型電動單梁橋式，排水設備選用WQ20-15型潛水泵，通風設備選用T35-11型軸流風機兩臺。三、取水頭部設計計算1.設計流量Q的確定： 考慮到輸水干管漏損和凈化場本身用水，取水用水系數(shù)=1.05，所以 近期設計流量為：Q近=Qd24h=1.05×6×104×10324×3600Ls=729.17L/s Q遠=Qd24h=1.05×9×104&

5、#215;10324×3600L/s=1093.75L/s2.取水頭部的設計和計算本設計中取水頭部選用箱式取水頭部格柵面積公式：F=Q（v×k1×k2），（m2）式中：Q設計流量，1.09375（m3/s） V過柵流速，取0.4m/s k1柵條的堵塞系數(shù)，取0.75 k2柵條的面積減小系數(shù)，k2=b/（b+s） b柵條凈間距，取40mm s柵條厚度，取10mm則：k2=b/（b+s）=40/（40+10）=0.8F=Q（v×k1×k2）=1.093750.4×0.75×0.8=4.48m2 取水頭部兩面進水，采用4個柵格，單

6、個柵格的面積為f=F/4=4.48/4=1.12m2查給水排水設計手冊第三冊得：選用的柵格尺寸為：B×H=1500mm×1100mm進水口尺寸為：B1×H1=1400mm×1000mm有效面積為：1.18m2標準圖號為S321-1，型號為12四、自流管設計計算采用遠期流量進行計算，由于采用兩條自流管輸水，所以單管的輸水流量Q輸=Q遠2 =546.88L/s，根據(jù)輸水管的流速范圍1.0-1.5m/s，選取V=1.2 m/s，得D=4Q輸1.2=761.75mm，因此輸水管采用800mm的鋼管。五、水泵設計流量及揚程1.取水頭部到泵房吸水間的水頭損失在正常工

7、作最大流量下的情況下，由于有兩條自流管，當一條自流管檢修時，另一條輸水管應通過75%的設計流量，即Q'=Q遠×75%=1093.75×0.75L/s=820.31L/s查給排水設計手冊中的鋼管水力計算表，選用兩條DN800的鋼管作為自流管，查水力計算表得：Q1=820 L/s 時， V1=1.63m/s， 1000i1=3.81 Q2=830 L/s 時， V1=1.65m/s， 1000i2=3.90利用內(nèi)插法求得，Q'=820.31 L/s時，1000i=3.86，V=1.63 m/s<2 m/s,符合要求。由式h=il（l=100m），得h自流管

8、=1.1×3.86×10-3×100=0.42m(1.1是包括局部水頭損失而加大的系數(shù))。取水頭部的水頭損失取h2=0.4m；所以從吸水頭部到吸水井的水頭損失H=h自流管+ h2=0.82m2.水泵所需的凈揚程HST因為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高：H洪=（73.2-0.82）m=72.38mH枯=（65.5-0.82）m=64.68m所以所需的凈揚程HST為： 洪水位時，HST洪=95.20-72.38=22.82m 枯水位時，HST枯=95.20-64.68=30.52m3.輸水干管中的水頭損失h輸（按遠期考慮）設采用兩條

9、DN800鋼管并聯(lián)作為原水輸水干管， 一條管管檢修時，另一條輸水管應通過75%的設計流量（按遠期考慮），即： Q2=0.75Q遠=820.31L/s查水力計算表得管內(nèi)流速V=1.63 m/s，1000i=3.86，所以：h輸=1.1×3.86×10-3×380=1.61m（式中1.1為局部損失加大系數(shù)）4.泵站內(nèi)管路的水頭損失粗估為2m，考慮安全水頭為2m 則泵設計揚程為： 估水位時，Hmax=30.52+1.61+2+2=36.13m 洪水位時，Hmin=22.82+1.61+2+2=28.43m六、水泵機組選擇1.初選泵和電機近期三臺14Sh-13A型泵（Q=

10、240370L/s，H=4130m，N=121136kW，Hs=3.5m，m1=1000kg），兩臺工作，一臺備用。遠期增加一臺同型號泵，三臺工作，一臺備用。根據(jù)14Sh-13A型泵的要求選用JS-116-4型異步電動機（N=155kW, n=1470r/min, m2=1080kg）2. 機組基礎尺寸的確定查泵與電機安裝尺寸，計算出14Sh-13A型泵機組基礎平面尺寸為2468mm×1020mm，機組總重量W=Wp+Wm=10548+9800=20348NH1=3.0WL×B× 式中L基礎長度，L/m B基礎寬度，B/m 基礎所用材料的容重，對于混凝土基礎，=2

11、3520N/m3所以H=3.0WL×B×=3.0×203482.468×1.02×23520=1.03m七、吸壓水管的設計1.吸水管已知 Q遠=10943=365L/s，因此吸水管采用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、機組及管路布置為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺機組交錯并列布置成兩排，兩臺為正常轉(zhuǎn)向，兩臺為反常轉(zhuǎn)向，在訂貨時應予以說明。每臺水泵有單獨的吸水管，吸水管與壓水管采用直進直出方式布置，壓水管引出泵房后兩兩連接起來。泵出水

12、管上設有止回閥（H44T（X）-10型）、電動蝶閥（D941型）和手動蝶閥（D341型），吸水管上設手動閘閥（Z45W-10型）。為了減少泵房建筑面積，閘閥切換井設在泵房外面，兩條DN900輸水管用DN900蝶閥（D341型）連接起來，每條輸水管上各設切換用的蝶閥（D341型）一個。九、泵站內(nèi)管路的水力計算按一條最不利路線（見如下草圖）路徑所涉及的管件局部阻力系數(shù)見下表：14sh-13A型水泵吸水管路編號設備名稱規(guī)格型號局部阻力系數(shù)1吸水管進口DN6000.52手動閘閥DN=600，Z45T-2.5暗桿楔式閘閥,L=6000.15（按ad=18）3偏心漸縮管DN600×350,L=5

13、560.25 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電動蝶閥DN450，D941X-10型電動蝶閥，L=3300.158伸縮接頭DN4500.219手動蝶閥A型對夾式蝶閥，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電動蝶閥DN800，D940X-0.5，L=2600.151.吸水管路中的水頭損失 hs其中， V1-

14、偏心漸縮管出口流速，2.壓水管路的水頭損失hd其中， V3-漸放管進口流速， V4-壓水管路DN450流速，V4=2.22m/s V5-輸水干管在事故時流速，V5=1.63m/s因此，h=hs+hd=0.238+2.164=2.402m水泵實際揚程：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，初選水泵機組符合要求。十、輔助設備的選擇和布置1.起重設備最大起重量為JS-116-4型電機重量Wm=1080kg，最大起重高度為11.77+2.013.77m（其中2.0m是考慮操作平臺上汽車的高度

15、）。選用DL型電動單梁橋式起重機（定制，起重量為2t，跨度19.5m，起重高度18m）。2.引水設備 水泵是自灌式工作，不需要引水設備。 3.排水設備 由于泵房較深，故采用電動水泵排水。沿泵房內(nèi)壁設排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后抽回到吸水間去。 取水泵房的排水量一般按2040m3/h考慮，排水泵的靜揚程15.5m計，水頭損失大約5m，故總揚程在15.5+5=20.5m左右，可選用IS65-50-160A型離心泵（Q=1528m3/h，H=2722m，N=3kW，n=2900r/min）兩臺，一用一備，配電機為Y100L-2。4.通風設備 由于與水泵配套的電機為水冷式，無需專用通風設備進行空空

16、冷卻，但由于泵房筒體較深，仍選用風機進行換氣通風。選用兩臺T35-11型軸流風機（葉輪直徑700mm，轉(zhuǎn)速960r/min，葉片角度15°，風量10127m3/h，風壓90Pa，配套電機YSF-8026，N=0.37kW）。5.計量設備 在凈水廠的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計統(tǒng)一計量，故本泵站內(nèi)不再設計量設備。 十一、泵站各部分標高的確定1.水泵安裝高度的確定為了便于用沉井法施工，將泵房機器間底板放在與吸水間底板同一標高，因而水泵為自灌式工作，所以水泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度，無須計算。2.泵房筒體高度的計算已知吸水間最低動水位標高為64.68m，為保證吸水管的正常吸水，取吸水管的中心標高為63.12m（吸水管上緣的淹沒深度為64.68-63.12-（D/2）=1.16m）。取吸水管下緣距吸水間底板0.7m，則吸水間底板的標高為63.12-（D/2+0.7）=62.02m。洪水位標高為73.20m，考慮1.0m的浪高，則操作平臺標高為73.20+1.0=74.20m。故泵房筒體高度為：H=74.2-62.4