二泵站設(shè)計(jì)計(jì)算

1、計(jì)算與說(shuō)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、限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、限制室及配電室在機(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(jiàn)圖1.配電室限制室值班室泵房機(jī)器間圖1二、泵站設(shè)計(jì)參數(shù)確實(shí)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)用水變化曲線來(lái)確定各時(shí)段中

2、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時(shí)間泵站一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量:3QI 41833.12 4.64% 1941.06m /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% 1154.59m / 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.那么H Hsthshd Hc370.41 314.83 1 2 260.58m其中Hi 設(shè)計(jì)揚(yáng)程Hst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；H

3、c平安水頭2m三、選擇水泵1 .水泵原那么的根本原那么選泵要點(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(wú)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(lái)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常見(jiàn)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 p p p的額流量值).(4)近遠(yuǎn)相結(jié)合的觀點(diǎn)在選泵的過(guò)程中應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾?特別是在經(jīng)

4、濟(jì) 開(kāi)展活潑的地區(qū)和年代,以及擴(kuò)建比擬困難的取水泵站中,可考慮近期用小泵大 根底的方法,近 期開(kāi)展采用還大泵輪以增大水量,遠(yuǎn)期采用換大泵得方法.(5)大中型泵站需要選泵方案比擬.考慮因素：(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,由于一般而言大泵比小泵要要 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

5、,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(wú)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),可以局部或全 部代替泵站進(jìn)行短時(shí)間供水,那么泵站中可不設(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(lái)滿足一級(jí)供水流量和揚(yáng)程的需要,在二級(jí)供水

6、時(shí), 減少并聯(lián)泵臺(tái)數(shù)來(lái)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(kāi)式單級(jí)雙吸離心泵(一用一備)與KQSN350-M9 型中開(kāi)式單級(jí)雙吸離心泵(一用一備)兩種水泵組合來(lái)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-M9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(lái)增大調(diào)節(jié)范圍,減少能量浪費(fèi).所選水泵的性能見(jiàn)表2.水泵型號(hào)規(guī)格流里(L/s)揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)軸功率(kW)效率(%)(NPS

7、H) 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)采用水泵廠家所指定的配套電機(jī),見(jiàn)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)組布置和根底設(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

8、時(shí)也 可簡(jiǎn)化起吊設(shè)備.2 .根底尺寸查?給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第11冊(cè)?得到KQSN300-M9型中開(kāi)式單級(jí)雙吸離心泵與KQSN400-M13型中開(kāi)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-4235212707301840560129576350845728KQSN350-M9453Y355M-4294516208002220700159095161056028根底長(zhǎng)度L 地腳螺釘間距+ (400-500)450 W C400 500450 763 457 5002170mm取 2500mm；根底寬度B =地角螺釘

9、間距+ 400500= 550 40050.550 500 1050mm取 1500mm；根底高度H= 2.54.0 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kgW電機(jī)電機(jī)重重kgL根底長(zhǎng)度mB根底范度m根底密度kg/m3混凝土密度2400kg/m3最終確定KQSN300-M9型水泵根底占地2.5m 1.5m 0.5m.同理KQSN350-M9型泵根底占地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,氣候嚴(yán)寒,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)

10、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?xún)蓷l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(jiàn)表 4水泵 型號(hào)流里(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

11、向聯(lián)絡(luò)管的流量按一級(jí)供水量計(jì)算,Q 539.1L/s,取3d 50Ommv 2.65n/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 0.75 404.39./s,取_ 一一一 _ _3d 700nmv 1.05m/s,i 1.92 10 .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=480

12、mm；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 Z41T-10型明桿楔式閘 閥：DN500mm, L=540mm.管路附件見(jiàn)表5名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格主要尺寸名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格主要尺寸喇叭口 X2DN600< DN450L= 750mm喇叭口 X2DN900< DN600L = 1500mm90 °彎頭X2DN45090.彎頭X2DN600閘閥X2DN450L= 510mm閘閥X2DN600L = 600mm偏心漸縮管X2DN450< DN300L=250m

13、m偏心漸縮管X2DN600< DN350L=650mm漸擴(kuò)管X2DN250< DN350L=350mm漸擴(kuò)管X2DN250< DN400L=450mm止回閥X2DN350L=800mm止回閥X2DN400L=900mm閘閥X2DN350L=450mm閘閥X2DN400L=480mm90 °彎頭X2DN350十字管X2DN700XDN700漸擴(kuò)管X2DN350< DN500L=450mm漸擴(kuò)管X2DN400< DN500L=350mm漸擴(kuò)管X2DN500< DN700L=550mm閘閥X2DN500L=540mm表5六、泵房機(jī)器間長(zhǎng)度與寬度因電機(jī)功率

14、大于55Kw,故根底間距需大于1.2m,本設(shè)計(jì)取2m,根底與墻 壁間距取為2m.除四個(gè)泵根底外,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,水泵根底與 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)是治理、操作的主要通道,水泵根底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

15、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 (1.31.5)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 (0.751.0)D,取1.0 900 900mm；喇叭口之間的距離L (1.52.0)D ,取2.0 900 1800mm；喇叭口距吸水井井底距離 L (0.81.0)D,取1.0 900 900mm；喇叭口淹沒(méi)水深h 0.51.0m,取1.0m ；吸水井井底標(biāo)高：314.83 1 0.9 312.9

16、3m 0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)：Li 9m, is 5.76 10 3吸水管的沿程水頭損失 3hfs isL1 9 5.76 103 0.052m吸水管路局部水頭損失二計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7.吸水管路水頭損失:hshfshls 0.052 0.17

17、7 0.229m管道直徑/mm管件阻力系數(shù)a# /(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 刈00偏心漸縮管0.193.110.490.093合計(jì)0.177表72壓管路水頭損失壓水DN350直管長(zhǎng) L2 12m,idi319.7 10DN500 直管長(zhǎng) L3 6m,idi318.1 10壓水管路沿程水頭損失:hfdiL 19.7 10 3 12 18.1 103 6 0.345m壓水管路局部水頭損失計(jì)算見(jiàn)表8:管道直徑/mm

18、管件阻力系數(shù)油/(L/S)流速 v/ ( m/s)v2/2g水頭損.2失 v/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X20.06 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

19、 0.229 1.643 1.872m2 .水泵的實(shí)際揚(yáng)程Hi Hst hshd Hc370.41 314.83 1.872 2 59.452m可見(jiàn)初選水泵符合要求.十、消防校核就二泵站來(lái)說(shuō),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)忽然 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.可見(jiàn),使泵站的負(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

20、求.校核以消防時(shí)最不利管徑水頭損失增加 20%計(jì),那么H 349.4 314.83 (370.41 349.40 1.872) 1.2 2 64.028 m參照該泵的具體資料,所選泵可以滿足消防時(shí)的要求.十、泵安裝高度確實(shí)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)算公式如下：' v入口.H SS H S hS2g式中Hs 修正后米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.那么 Hss Hs 10.33 ha限 0.244.6 10.33 9.8

21、0.18 0.24 4.13m 所以1382HSS 4.130.229 3.804m ,考慮吸水井最低水包,取 1.50m.2 9.8那么泵軸標(biāo)高 314.83 1.50 316.33m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型泵軸致根底頂面距離 H 0.52 0.16 0.68m泵根底頂面標(biāo)高二泵軸標(biāo)高-泵軸致根底頂面距離316.33 0.68 315.65m根底高出泵房底按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(jiàn)表9水泵型號(hào)進(jìn)水管中心標(biāo)圖/m泵軸致根底頂面圖度/m基

22、軸標(biāo)圖/m出水管中央標(biāo)圖/mKQSN300-M9316.0900.680316.330316.020KQSN350-M9316.2010.825316.475316.119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, 地下局部高度為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,應(yīng)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)的產(chǎn),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

23、度計(jì)算公式如下：H H1H2H1 a b d e h式中H1泵房地面上度 m;單軌吊車(chē)梁的高度m,取900mm；b滑車(chē)高度及起重的產(chǎn)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；H 2泵房地面下列圖度m.那么H1 0.9 0.9 0.85 1.5 1.5 2.0 6.58mH2 泵房外地面標(biāo)高泵房?jī)?nèi)地面標(biāo)高4.15m所以 H H1 H2 6.58 4.15 10.73m ,取 11.5m.十二、附屬設(shè)備的選擇1.引水設(shè)備啟動(dòng)引水設(shè)備