二泵站設(shè)計(jì)計(jì)算

1、計(jì)算與說明一、泵房形式的選擇及泵站平面布置泵房主體工程由機(jī)器間、配電室、控制室和值班室等組成。機(jī)器間采用矩形半地下形式， 以便于布置吸壓水管路與室外管網(wǎng)平接， 減少?gòu)濐^ 水力損失，并緊靠吸水井西側(cè)布置，直接從吸水井取水壓送至管網(wǎng)。值班室、控制室及配電室在機(jī)器間北側(cè)， 與泵房合并布置， 與機(jī)器間用玻璃 隔斷分隔。 最北側(cè)設(shè)有配電室， 雙回路電源用電纜引入。 平面布置示意圖見圖 1配電室控制室值班室泵房機(jī)器間圖1二、泵站設(shè)計(jì)參數(shù)的確定1. 設(shè)計(jì)流量該城市最高日用水量為 41833.12m3 / d由于分級(jí)供水可減小管網(wǎng)中水塔的調(diào)節(jié)容積，故本設(shè)計(jì)采用分級(jí)供水的形 式。二級(jí)泵站一般按最大日逐時(shí)用水變化

2、曲線來確定各時(shí)段中泵的分級(jí)供水線。 參照相似城市的最大日用水量變化曲線， 確定本設(shè)計(jì)分兩級(jí)供水， 并確定分級(jí)供 水的流量。最大日用水量變化曲線1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 1415 16 17 18 1920 212223 24 時(shí)間）%（量水用日大最占泵站一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量：3QI 41833.12 4.64% 1941.06 m3 /h 539.18L /s泵站二級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量：3QII 41833.12 2.76% 1154.59 m3 / h 320.72L / s2. 設(shè)計(jì)揚(yáng)程根據(jù)設(shè)計(jì)要求假設(shè)吸水井水面標(biāo)高為 318.83m。則H HSThs

3、hd Hc370.41 314.83 1 2 260.58m其中 HI 設(shè)計(jì)揚(yáng)程H ST 靜揚(yáng)程 （ m）；hs 吸水管路水頭損失（ m），粗估為 1m；hd 壓水管路水頭損失（ m），粗估為 2m；Hc 安全水頭 2m三、選擇水泵1. 水泵原則的基本原則選泵要點(diǎn) ：（1）大小兼顧，調(diào)配靈活 再用水量和所需的水壓變化較大的情況下，選用性能不同的泵的臺(tái)數(shù)越多， 越能適應(yīng)用水量變化的要求，浪費(fèi)的能量越少。（2）型號(hào)齊全，互為備用 希望能選擇同型號(hào)的泵并聯(lián)工作， 這樣無論是電機(jī)、 電氣設(shè)備的配套與設(shè)備 管道配件的安裝與制作均會(huì)帶來很大的方便。（3）合理的用盡各泵的高效段 單級(jí)雙吸是離心泵是給水工程中

4、常見的一種離心泵（如 SH 型、 SA型）。 他們的經(jīng)濟(jì)工作范圍（即高效段） ，一般在 0.85Qp 1.05Qp之間（Qp 為泵銘牌上 的額流量值）。（4）近遠(yuǎn)相結(jié)合的觀點(diǎn)在選泵的過程中應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾?，特別是在經(jīng)濟(jì) 發(fā)展活躍的地區(qū)和年代， 以及擴(kuò)建比較困難的取水泵站中， 可考慮近期用小泵大 基礎(chǔ)的辦法，近 期發(fā)展采用還大泵輪以增大水量，遠(yuǎn)期采用換大泵得辦法。（5）大中型泵站需要選泵方案比較?？紤]因素：（1）泵的構(gòu)造形式對(duì)泵房的大小、結(jié)構(gòu)形式和泵房?jī)?nèi)部布置等有影響，因 而對(duì)泵站的造價(jià)很有關(guān)系。（2）應(yīng)保證泵的正常吸水條件，在保證不發(fā)生汽蝕的前提是下，應(yīng)充分利 用泵的允許席上真空高度，以減少泵

5、的埋深，降低工程造價(jià)。（3）應(yīng)選擇效率較高的泵，勁量選用大泵，因?yàn)橐话愣源蟊帽刃”靡?效率高，（4）根據(jù)供水對(duì)象對(duì)供水可靠性的不同要求，選用一定數(shù)量的備用泵，以 滿足在事故情況下的用水要求： 再不允許減少供水量的情況下，應(yīng)有兩套備用機(jī)組 允許短時(shí)間內(nèi)減少供水量的情況下，備用泵只保證事故用水量。 允許短時(shí)間內(nèi)中斷供水時(shí)， 可只設(shè)一臺(tái)備用泵， 城市給水系統(tǒng)中的泵站， 一般也只設(shè)一臺(tái)備用泵，通常備用泵的型號(hào)可以和泵站中最大的工作泵相同。 當(dāng)管網(wǎng)中無水塔且泵站內(nèi)機(jī)組較多時(shí)， 也可考慮增設(shè)一臺(tái)備用泵， 它的型 號(hào)和最長(zhǎng)運(yùn)行的工作泵相同。（5）如果給水系統(tǒng)中就有足夠大容積的高的水池或水塔時(shí)，可以部分或

6、全 部代替泵站進(jìn)行短時(shí)間供水， 則泵站中可不設(shè)備用泵， 僅在倉(cāng)庫(kù)中貯存一套備用 機(jī)組即可。2. 初選水泵本設(shè)計(jì)為了在一級(jí)供水是進(jìn)行靈活調(diào)度， 減少能量浪費(fèi)， 利用選泵參考特性 曲線選擇幾臺(tái)水泵并聯(lián)工作來滿足一級(jí)供水流量和揚(yáng)程的需要，在二級(jí)供水時(shí)， 減少并聯(lián)泵臺(tái)數(shù)來滿足二級(jí)供水需要。在選泵參考特性曲線上作出設(shè)計(jì)揚(yáng)程曲線 H 60.43m ，選取與其相交的水泵并 聯(lián)。可選用 KQSN300-M9 型中開式單級(jí)雙吸離心泵 （一用一備）與 KQSN350-M9 型中開式單級(jí)雙吸離心泵 （一用一備） 兩種水泵組合來滿足供水要求。 一級(jí)供水 時(shí)，一臺(tái) KQSN300-M9 型水泵與一臺(tái) KQSN350-M

7、9 型水泵并聯(lián)供水， 二級(jí)供水 時(shí)，一臺(tái) KQSN350-M9 型水泵供水。選一臺(tái) KQSN350-M9 型水泵加上變頻裝置 改成變頻泵，來增大調(diào)節(jié)范圍，減少能量浪費(fèi)。所選水泵的性能見表2。水泵型號(hào)規(guī)格流量（L/s）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（ r/min ）軸功率（kW）效率（%）（NPSH）r（m）重量（kg）KQSN300-M9445131.7681480124.9704.6606219.460153.784270.053175.480KQSN350-M9453188.9771480193.5685.91204315.063235.583378.155258.079表23. 確定電機(jī)采用水泵廠家所指

8、定的配套電機(jī)，見表 3水泵型號(hào)規(guī)格電動(dòng)機(jī)型號(hào)電機(jī)功率 (Kw)質(zhì)量( kg)KQSN300-M9445Y315M-4185985KQSN350-M9453Y355M-42801530表3四、機(jī)組布置和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1.機(jī)組布置采用單行順列布置，便于吸、壓管路直進(jìn)直出布置，減少水力損失，同時(shí)也可簡(jiǎn)化起吊設(shè)備。2.基礎(chǔ)尺寸查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第 11 冊(cè)得到 KQSN300-M9 型中開式單級(jí)雙吸離心 泵與 KQSN400-M13 型中開式單級(jí)雙吸離心泵安裝尺寸如表 (mm)：水泵型號(hào)規(guī)格電動(dòng)機(jī) 型號(hào)LL1L2L3BHWACKKQSN300-M9445Y315M-423521270730184056012

9、9576350845728KQSN350-M9453Y355M-4294516208002220700159095161056028基礎(chǔ)長(zhǎng)度 L 地腳螺釘間距 +( 400500)450 W C （400500）450 763 457 5002170 mm取 2500mm；基礎(chǔ)寬度 B地角螺釘間距 +（ 400500）550 （400500） 550 500 1050mm 取 1500mm；基礎(chǔ)高度 H 2.5 4.0 W水泵 W電機(jī) / L B3.0 606 985 / 2.5 1.5 24000.38m（取0.5 m）其中 W水泵 水泵重量（ kg）W電機(jī) 電機(jī)重量（ kg）L 基礎(chǔ)長(zhǎng)度（

10、 m）B 基礎(chǔ)寬度（ m）基礎(chǔ)密度（ kg/m3）（混凝土密度2400kg / m3）最終確定 KQSN300-M9 型水泵基礎(chǔ)占地 2.5m 1.5m 0.5m 。 同理 KQSN350-M9 型泵基礎(chǔ)占地 3.0m 1.5m 1.0m。五、吸水管和壓水管路設(shè)計(jì)1.管路布置根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，氣候寒冷，泵房選用半地下式，吸、壓水管可與室外 0.7m 凍土層下的管道平接。 每臺(tái)水泵設(shè)有獨(dú)立的吸水管直接從吸水井吸水， 各泵在泵 房?jī)?nèi)以橫向聯(lián)絡(luò)管相連接，且以兩條輸水干管送至管網(wǎng)。吸水井中最高水位為 318.83m，吸水管上設(shè)閘閥，以便停泵檢修時(shí)使用。吸 水井中最低水位為 314.83m，此時(shí)水泵為自吸式

11、引水，需要相應(yīng)的引水設(shè)備，管 路布置如圖 2 所示。圖22.管徑計(jì)算根據(jù)每臺(tái)泵的設(shè)計(jì)流量初步選定吸水管和壓水管管徑，計(jì)算結(jié)果見表 4水泵 型號(hào)流量 （L/s）吸水管壓水管管徑 (mm)流速（ m/s）1000i管徑 (mm)流速（ m/s）1000iKQSN300-M92204501.385.763502.2019.7KQSN350-M93206001.132.694002.4721.1表4橫向聯(lián)絡(luò)管的流量按一級(jí)供水量計(jì)算， Q 539.18L / s，取3d 500mm,v 2.65m/ s, i 18.1 10 。每條輸水管按近期一級(jí)供水量的 75%考慮，即 Q 539.18 0.75 4

12、04.39L / s，取3d 700mm,v 1.05m/ s,i 1.92 103 。3. 管路附件選配吸水管 路選 用 Z41T-10 型明 桿楔式閘閥：DN450mm，L=510mm， DN600mm,L=600mm；選用偏心漸縮管： D=450/300mm， L=250mm；選用 90° 彎頭。壓水管路選用 Z41T-10 型明桿楔式閘閥： DN350mm，L=450mm，DN400mm ， L=480mm ；選用 H44T（X）-10 型旋起式止回閥：DN350mm，L=800mm，重量 300kg， DN400mm， L=900mm，重量 508kg；聯(lián)絡(luò)管上閘閥采用 Z

13、41T-10 型明桿楔式閘 閥： DN500mm，L=540mm。管路附件見表 5名稱型號(hào)規(guī)格主要尺寸名稱型號(hào)規(guī)格主要尺寸喇叭口 ×2DN600× DN450L 750mm喇叭口 ×2DN900× DN600L 1500mm90°彎頭 ×2DN45090 °彎頭 ×2DN600閘閥 ×2DN450L 510mm閘閥 ×2DN600L 600mm偏心漸縮管 ×2DN450× DN300L=250mm偏心漸縮管 ×2DN600× DN350L=650mm漸擴(kuò)管

14、 ×2DN250× DN350L=350mm漸擴(kuò)管 ×2DN250× DN400L=450mm止回閥 ×2DN350L=800mm止回閥 ×2DN400L=900mm閘閥 ×2DN350L=450mm閘閥 ×2DN400L=480mm90°彎頭 ×2DN350十字管 ×2DN700×DN700漸擴(kuò)管 ×2DN350× DN500L=450mm漸擴(kuò)管 ×2DN400× DN500L=350mm漸擴(kuò)管 ×2DN500×

15、DN700L=550mm閘閥 ×2DN500L=540mm表5六、泵房機(jī)器間長(zhǎng)度與寬度因電機(jī)功率大于 55Kw ，故基礎(chǔ)間距需大于 1.2m，本設(shè)計(jì)取 2m，基礎(chǔ)與墻 壁間距取為 2m。除四個(gè)泵基礎(chǔ)外，機(jī)器間右端按最大一臺(tái)機(jī)組布置，設(shè)一塊檢 修場(chǎng)地，平面尺寸為 3.0m 1.5m ，故得機(jī)器間總長(zhǎng)度：L 2.5 2 3.0 3 2 5 24m吸水管閘閥距墻取 2m，壓水管閘閥一側(cè)留 1.5m寬的檢修通道， 水泵基礎(chǔ)與 墻壁凈距按水管配件安裝的需要確定，故得機(jī)器間寬度：B 2.0 0.6 0.65 1.5 0.45 0.9 0.48 3 9.58m 考慮到水泵出水側(cè)是管理、操作的主要通

16、道， 水泵基礎(chǔ)與墻壁凈距不宜小 于 3m ，機(jī)器間采取標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件屋面梁，機(jī)器間平面尺寸最后確定為長(zhǎng)24m，寬 10m。七、吸水井設(shè)計(jì)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。 吸水井最低水位 314.83m ；水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑 D (1.3 1.5)d ,取1.5 600 900mm ； 水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長(zhǎng)度L (3.0 7.0) (D d) ,取5.0 (900 600) 1500mm ； 喇叭口距吸水井井壁距離 L (0.75 1.0)D,取1.0 900 900mm； 喇叭口之間的距離 L (1.5 2.0) D ,取2.0 900 1800mm；喇叭口距吸水井井

17、底距離 L (0.8 1.0) D ,取1.0 900 900mm ；喇叭口淹沒水深 h （0.5 1.0）m,取1.0m ；吸水井井底標(biāo)高： 314.83 1 0.9 312.93m 。所以，吸水井長(zhǎng)度為 10800mm（根據(jù)水泵機(jī)組之間距離調(diào)整為 20000mm），吸水井寬度為 2700mm（最終調(diào)整為 3000mm），吸水井高度為 6770mm（包括超 高 0.37m）。計(jì)算草圖如下：九、復(fù)核水泵與電機(jī)根據(jù)已經(jīng)確定的機(jī)組布置和管路情況， 重新計(jì)算泵房?jī)?nèi)的管路水頭損失， 復(fù) 核所需揚(yáng)程，然后校核水泵機(jī)組。取最不利管線，如圖 3 所示。圖31. 吸水管路水頭損失DN450吸水管直長(zhǎng)： L1

18、9m，is 5.76 10 3 吸水管的沿程水頭損失3hfs isL1 9 5.76 10 3 0.052m吸水管路水頭損失：吸水管路局部水頭損失hls 計(jì)算結(jié)果見表 7。管道直徑/mm管件阻力系數(shù)流量/（L/s）流速 v（/ m/s）v2/2g水頭損 失 v2/2g450喇叭口0.12201.380.100.01090°彎頭0.671.380.100.067閘閥0.071.380.100.007450×300偏心漸縮管0.193.110.490.093合計(jì)0.177表7hshfshls 0.052 0.177 0.229m2.壓管路水頭損失壓水DN350 直管長(zhǎng) L2 1

19、2m,idl19.7 10DN500直管長(zhǎng) L3 6m, idl 18.1 10 3 壓水管路沿程水頭損失：hfdiL 19.7 10 3 12 18.1 10 3 6 0.345m壓水管路局部水頭損失計(jì)算見表 8：管道直徑/mm管件阻力系數(shù)流量（/ L/S ）流速 v/（ m/s）v2/2g水頭損 失 v2/2g350止回閥3.02202.200.250.750閘閥0.070.01790°彎頭0.890.223250 ×350漸擴(kuò)管0.154.481.020.153350 ×500漸擴(kuò)管0.212.200.250.053500閘閥 ×20.06 

20、15;2539.182.650.360.043500 ×700十字管0.99404.391.050.060.059合計(jì)1.298表8壓水管路總水頭損失：hdhfdhld 0.345 1.298 1.643m從水泵吸水口到輸水管上切換蝶閥之間的全部水頭損失：h2hshd 0.229 1.643 1.872m2. 水泵的實(shí)際揚(yáng)程H H SThshd H c370.41 314.83 1.872 2 59.452m可見初選水泵符合要求。十、消防校核就二泵站來說，消防屬于緊急情況。 消防用水其總量一般占整個(gè)城市或工廠 的供水量的比例雖然不大， 但因消防期間供水強(qiáng)度大， 使整個(gè)給水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)突然

21、 加重。因此，應(yīng)作為一種特殊情況在泵站中加以考慮。Q 41833.12m3 /d 673.40L / s，按兩處同時(shí)著火計(jì)， qt 60L/s ?？梢姡贡谜镜呢?fù)荷增加 8.9%，流量增為 733.4L / s，可選用兩臺(tái) KQSN300-M9 型泵與 一臺(tái) KQSN350-M9 型泵并聯(lián)運(yùn)行滿足消防用水需求。校核以消防時(shí)最不利管徑水頭損失增加 20%計(jì),則H 349.4 314.83 (370.41 349.40 1.872) 1.2 2 64.028m參照該泵的具體資料，所選泵可以滿足消防時(shí)的要求十、泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計(jì)算1.水泵最大安裝高度即泵軸距水面高度 HSS 計(jì)算公式如

22、下：' v入口HSS H S' 入口hSSS S 2gS式中 HS' 修正后采用的允許吸上真空度 (m)；H S 水泵廠給定的允許吸上真空度 (m)，取 4.6m；ha 安裝地點(diǎn)的大氣壓值 (m)，取 9.8m；hva 實(shí)際水溫下的飽和蒸汽壓力 (m)，取 0.18m。則HS' S HS (10.33 ha) (hva 0.24)4.6 (10.33 9.8) (0.18 0.24) 4.13m所以1.382HSS 4.13 1.38 0.229 3.804m ，考慮吸水井最低水位，取 1.50m。 SS 2 9.8則泵軸標(biāo)高 314.83 1.50 316.3

23、3m十一、各工藝標(biāo)高設(shè)計(jì)KQSN300-M9 型泵軸標(biāo)高為 316.33m，由給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第 11 冊(cè)可查 KQSN300-M9 型泵軸致基礎(chǔ)頂面距離 H 0.52 0.16 0.68m泵基礎(chǔ)頂面標(biāo)高 =泵軸標(biāo)高 - 泵軸致基礎(chǔ)頂面距離316.33 0.68 315.65m基礎(chǔ)高出泵房底按 0.3m 計(jì)，可得泵房室內(nèi)地坪高程為315.65 0.3 315.35m其他工藝標(biāo)高見表 9水泵進(jìn)水管中泵軸致基礎(chǔ)泵軸標(biāo)高出水管中心型號(hào)心標(biāo)高 /m頂面高度 /m/m標(biāo)高 /mKQSN300-M9316.0900.680316.330316.020KQSN350-M9316.2010.825316.47

24、5316.119表9泵房室內(nèi)地坪高程為 315.350，室外地坪高程為 319.500，故泵房為半地下式， 地下部分高度為 4.15m。計(jì)算草圖如下：2.起重設(shè)備最大起重設(shè)備為電機(jī)， 重量為 1530kg，故選用 LX 型電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)， 性能 參數(shù)：最大起重量為 2.0t，跨度 8.0m，起升高度 12m，選用 ZDY12-4 型電機(jī)， 運(yùn)行速度 20m/min，配套 CD1 型電動(dòng)葫蘆，起升速度 8m/min，運(yùn)行速度 20 m/min。 5.3.5.3 泵房筒體高度 泵房高度計(jì)算公式如下：H H1 H 2H1 a b d e h式中 H1 泵房地面上高度 (m)；單軌吊車梁的高度 (m)，取 900mm；b 滑車高度及起重葫蘆在鋼絲繩繞緊狀態(tài)下的長(zhǎng)度（m），取 900mm；d 起重繩的垂直長(zhǎng)度 （m），（對(duì)于水泵為 0.85B）； B最大一臺(tái)水泵或電機(jī)的寬度 （m），B取 1500mm；e 最大一臺(tái)水泵或電機(jī)高度 （m），取 1.50m；h 吊起物底部與泵房進(jìn)口處室內(nèi)地坪高差 （m），取 2.0m；H2 泵房地面下高度 （m）。則H1 0.9 0.9 0.85 1.5 1.5 2.0 6.58mH 2 泵房外地面標(biāo)高 泵房?jī)?nèi)地面標(biāo)高4.15m所以 H H1 H 2 6.58 4.15 10.73m ，取 11.5m。十二、附屬設(shè)備的選擇1.引