送水泵站(二泵站)課程設(shè)計

1、 課程設(shè)計(論文)說明書課題名稱吉林省某城鎮(zhèn)送水泵站設(shè)計院 （系）市政與環(huán)境工程學(xué)院專 業(yè)給排水工程姓 名學(xué) 號起訖日期2013年12月16日-12月29日指導(dǎo)教師 2013 年 12 月 27 日前 言送水泵站在水廠中也稱為二級泵站，通常建在水廠內(nèi)，它抽送的是清水，所以又稱為清水泵站。由凈水構(gòu)筑物處理后的出廠水，有清水池進(jìn)入吸水井，送水泵站中的泵從吸水井中吸水，通過輸水干管將水輸往管網(wǎng)。送水泵站的供水情況直接受用戶用水影響，其出廠流量與水壓在一天內(nèi)各個時段中是不斷變化的。送水泵站的吸水井，它既有利于泵吸水管道布置，又有利于清水池的維修。吸水井的形狀取決于吸水管道的布置要求，送水泵站一般都呈長

2、方形，吸水井一般也為長方形。送水泵站吸水水位變化范圍較小，通常不超過 34 米，因此泵站埋深較淺。一般可建成地面式或半地下式。送水泵站為了適應(yīng)管網(wǎng)中用戶水量和水壓的變化，必須設(shè)置各種不同型號和臺數(shù)的泵機(jī)組，從而導(dǎo)致泵站建筑面積增大，運行管理復(fù)雜。因此泵的調(diào)速運行在送水泵站中顯得尤為重要。送水泵站在城市供水系統(tǒng)中作用，猶如人體的心臟，通過主動脈以及無數(shù)的支微血管，將血液輸送到人體的各個部位上去。在無水塔管網(wǎng)系統(tǒng)中工作的送水泵站，這種類比性就更加明顯。此外，送水泵站由于其擴(kuò)建比較困難，所以在新建給水工程時，可以采取近遠(yuǎn)期結(jié)合，對于本例中，對于機(jī)組的基礎(chǔ)、吸壓水管的穿插嵌管，以及電氣容量等我們應(yīng)該考

3、慮到遠(yuǎn)期擴(kuò)建的可性，所以用遠(yuǎn)期的容量及揚程計算。水泵及水泵站課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：吉林省某城鎮(zhèn)送水泵站設(shè)計二、設(shè)計任務(wù)：新建給水送水泵站設(shè)計三、設(shè)計階段：初步設(shè)計四、設(shè)計依據(jù)：吉林省某地區(qū)計劃經(jīng)濟(jì)委員會計資字2012第116號文件：“關(guān)于吉林省某城鎮(zhèn)給水送水工程計劃任務(wù)書的批復(fù)”同意該城鎮(zhèn)建設(shè)給水送水泵站。五、主要設(shè)計資料： 1、基礎(chǔ)資料（1）城鎮(zhèn)現(xiàn)狀圖、規(guī)劃總平面圖（2）城鎮(zhèn)地形圖（3）水源地地形圖（4）水源地水文地質(zhì)、工程地質(zhì)資料（5）水源地附近或城鎮(zhèn)的供電、交通等資料（6）當(dāng)?shù)刈匀粴夂驐l件年平均氣溫8.6,凍土深度：1.6m；最高氣溫32.5，最低氣溫-28.3；地面最高水溫28.

4、6，凍土深度：1.20m；地下水位：-2.2m，地耐力：1220T/。2、水文資料（1）最高洪水位（百年一遇）：140.42m（2）最低水位（保證率97%）：128.56m（3）常水位：130.70m（4）河床底標(biāo)高：120.50m（5）河床標(biāo)高：131.00m（6）河水最大流量：360m3/s（7）河水最小流量：60 m3/s3、城市管網(wǎng)資料（1）城市平均日用水量：近期為6.1萬t/d，遠(yuǎn)期為10.1萬t/d，要求不間斷供水；（2）新建城市無用水量變化曲線，參考周邊類似城市選??；（3）城市人口20萬人；（4）根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ锏奶攸c，供水須滿足5層樓所需水壓；（5）城市輸水干管的最高日最高時情況

5、下水頭損失為2.4m，配水管網(wǎng)到達(dá)控制點的水頭損失為12.3m，控制點地面標(biāo)高為136.70m，消防時最不利管段水頭損失增加以20%計。六、設(shè)計內(nèi)容：（1）送水泵站的工藝設(shè)計；（2）送水泵站水力計算；（3）送水泵站消防校核。六、設(shè)計時間安排工藝設(shè)計2天，水力計算2天，編寫計算書2天，繪圖1天。七、設(shè)計成果要求送水泵站平面圖、剖面圖各一張（2#圖），設(shè)計計算說明書一目 錄第1章 設(shè)計流量的確定和設(shè)計揚程的計算-01第2章 初選水泵和電機(jī)-02第3章 機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定-04 第4章 吸、壓水管管徑的確定-04第5章 機(jī)組與管道布置-05第6章 吸、壓水管路中的水頭損失的計算-07第7章 消防校核

6、-09第8章 各工藝標(biāo)高的確定和泵房筒體高度的計算-09第9章 附屬設(shè)備的選擇-10第10章 泵房平面尺寸的確定-11第一章、設(shè)計流量的確定和設(shè)計揚程的估算：（1）部分設(shè)計的成果 本設(shè)計采用分級供水方式，共分兩級，一級工作時間為5時到23時，每小時供水量占全天用水量的4.5，二級工作時間為23時到5時，每小時供水量占全天用水量的3.1。 城市的設(shè)計最不利點的地面標(biāo)高136.7m，建筑層數(shù)5層，自由水壓24m。 泵站至最不利點的輸水管和管網(wǎng)的總水頭損失最大為2.4+12.3=14.7m。 城市人口為20萬人，取同時起火兩處，每處消防用水45L/s，則消防流量為90L/s，消防揚程為1.214.7

7、=17.64m。 清水池所在地面標(biāo)高為132m；清水地最低水位在地面以下4.5m。 城市冰凍線為1.6m，最高溫度32.5，最低溫度為-28.3。 泵站為雙電源。（2）設(shè)計流量Q 經(jīng)查資料知，該地區(qū)的日變化系數(shù)Kd =1.3，即Q=1.361000=79300m3/d 泵站一級工作時的設(shè)計流量Q1=793004.5%=3568.5m3/h=991.25L/s 泵站二級工作時的設(shè)計流量Q2=793003.1%=2458.3m3/h=682.8L/s。（3）設(shè)計揚程H =(136.7-132)+24+14.7+2+2=47.4m :管網(wǎng)控制點的地面標(biāo)高與清水池最低水位的高差，m。 :給水管網(wǎng)中控制

8、點要求的最小的服務(wù)水頭，m。 :管網(wǎng)及輸水管路的水頭損失，m。 :泵站內(nèi)水頭損失(粗估為2m)。 :安全水頭損失，m。第二章、初選泵和電機(jī) （1）初選水泵方案一：近期三臺14sh-13型泵，一調(diào)兩定并聯(lián)工作，并有一臺14sh-13型泵備用。兩臺12sh-9型泵，互為備用。方案二：近期一臺20sh-13型泵，并有一臺20sh-13型泵備用。兩臺14sh-13型泵，互為備用。其中，方案二的泵組在并聯(lián)工作時效率不如方案一。且大型泵臺數(shù)略少，無法滿足遠(yuǎn)期需求。最終，比較后確定選擇方案一，當(dāng)遠(yuǎn)期供水時，添加一臺14Sh-13型號泵。詳見表2-1。表2-1 sh型單級雙吸離心泵的性能表型號流量Q(L/s)

9、揚程H(m)轉(zhuǎn)速n(r/min)泵軸功率N(kW)效率()允許吸上真空高度Hs(m)泵重(kg)14Sh-132704105037147016418079843.5100012Sh-91602706550147012716779844.5773 （2）電機(jī)的選擇根據(jù)14sh-13型泵的要求配用JS-127-4型電動機(jī)，根據(jù)12sh-9型泵的要求配用JS-126-4型電動機(jī)。詳見下表2-2和表2-3。 表2-2 14sh-13型單級雙吸離心泵安裝(mm)（不帶底座）型號電動機(jī)型號泵外型尺寸(mm)14sh-13JS-127-412917136001180560600113462032038334

10、安裝尺寸(mm)b2676893800650300710C990450532 表2-3 12sh-9型單級雙吸離心泵安裝(mm)（不帶底座）型號電動機(jī)型號泵外型尺寸(mm)12sh-9JS-126-41143.5639320102050052089052026530425安裝尺寸(mm)b2918.5959750550500710C990450532第三章、機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定 兩種型號水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則查找上表計算出基礎(chǔ)尺寸。 （1）14Sh-13型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)長度L=713+600+893+450=2656mm基礎(chǔ)寬度B=

11、710+440=1150mm基礎(chǔ)高度 經(jīng)比較取基礎(chǔ)高度為1.0m （2）12Sh-9型水泵不帶底座，所以選定其基礎(chǔ)為混凝土塊式基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)長度L=693+320+959+450=2368mm基礎(chǔ)寬度B=710+440=1150mm基礎(chǔ)高度 經(jīng)比較取基礎(chǔ)高度為1.2m 第四章、吸水管路與壓水管路計算 為了合理的利用水泵的允許吸上真空高度，每臺泵都設(shè)置獨立的吸水管以及壓水管。（1） 已知一臺14Sh-13型水泵的最大工作流量為410L/s。為水泵吸水管和壓水管所通過的最大流量。初步選定吸水管管徑為DN=600mm，壓水管管徑為DN=500mm。當(dāng)吸水管DN=600mm時，流速v=1.45m/s（在

12、1.2-1.6m/s的范圍內(nèi)）。i=4.5 壓水管DN=500mm時，流速v=2.09m/s（在2.0-2.5m/s的范圍內(nèi)）。i=12 （2） 已知一臺12Sh-9型水泵的最大工作流量為270L/s。為水泵吸水管和壓水管所通過的最大流量。初步選定吸水管管徑為DN=500mm，壓水管管徑為DN=400mm。當(dāng)吸水管DN=500mm時，流速v=1.37m/s（在1.2-1.6m/s的范圍內(nèi)）。i=5.1 壓水管DN=400mm時，流速v=2.15m/s（在2.0-2.5m/s的范圍內(nèi)）。i=17 （3） 橫向聯(lián)絡(luò)管的流量為三臺大泵并聯(lián)流量，每條輸水管按最大總流量的75%考慮。本設(shè)計采用DN=80

13、0mm的鋼管。第五章、機(jī)組與管道布置（1）為了布置緊湊，充分利用建筑面積，水泵機(jī)組采用單排順列式布置。由于管徑較大，相應(yīng)的連接配件（如三通，大小頭等）沒有全國通用的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，本設(shè)計中便采用了一些自制配件，在其他設(shè)計中，以選用全國通用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為宜。詳細(xì)的管道附件見下表5-1和5-2。 表5-1 14sh-13型吸壓水管名稱型號規(guī)格主要尺寸mm喇叭口DN600鋼制90彎頭DN600L=600 D=600蝶閥DN600 D3T41X-6-10 L=500 W=544kg偏心漸縮管DN600DN350L=650同心漸擴(kuò)管DN350DN500L=450同心漸擴(kuò)管DN500DN800L=750緩閉止回

14、閥DN500 HH44T-10L=600十字管DN800DN800L=800 D=80090彎頭DN800L=800 D=800電動蝶閥DN500 DX941X-10 L=350 W=544kg表5-2 12sh-9型吸壓水管名稱型號規(guī)格主要尺寸mm喇叭口DN500鋼制90彎頭DN500L=500 D=500蝶閥DN500 D40X-0-5 L=400 W=112kg偏心漸縮管DN500DN300L=550同心漸擴(kuò)管DN300DN400L=350同心漸擴(kuò)管DN400DN800L=950緩閉止回閥DN400 HH44T-10L=500十字管DN800DN800L=800 D=80090彎頭DN8

15、00L=800 D=800電動蝶閥DN400 DX941X-10 L=310 W=450kg (2)機(jī)器間長度 因電機(jī)功率大于55kw，故基礎(chǔ)間距取為1.5m?；A(chǔ)與墻壁間取為1.2m。除6臺水泵外，機(jī)器間左端按最大一臺機(jī)組布置，設(shè)一塊檢修場地，平面尺寸為4.0m3.0m。則機(jī)器間總長度為： L=52.656+22.368+1.2+1.2+41.5+4.0=29.21m (3)機(jī)器間寬度 吸水管蝶閥距墻取1.0m，壓水管蝶閥一側(cè)留1.2m寬的管理道路。水泵基礎(chǔ)與墻壁凈距按水管配件安裝的需要確定。B=1.0+0.5+0.65+0.45+0.6+0.35+1.2+1.15=5.9m考慮到水泵出水側(cè)

16、是管理、操作的主要通道，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)建屋面梁，機(jī)器間平面尺寸最后確定為長31.8米，寬為6.2米。 （4）管路敷設(shè) 為便于與室外凍土層下管道平接，室內(nèi)管道均設(shè)在管溝內(nèi)，溝頂加0.15m厚的鋼筋混凝土蓋板，與室內(nèi)地坪齊平。 （5）吸水井的設(shè)計 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：Hmin=128m 最高水位：Hmax=128+4.5=132.5m 水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑D（1.31.5)d，取1.33600=800mm 水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長度L（3.07.0)(D-d）取3.5200=700mm 喇叭口距吸水井井壁距離

17、（0.751.0)D，取0.9800=720mm 喇叭口之間距離（1.52.0)D，取1.87800=1500mm 喇叭口距吸水井井底距離0.8D，取0.8800=640mm 喇叭口淹沒水深h(0.51.0)m，取1.0m 吸水井井底標(biāo)高為128-1.0-0.64=126.3m 所以，吸水井初定長度為7202+8006+51500=13.74m，初定寬度為7202+800=2.24m。因為吸水井中蓄水量需要滿足最大泵3分鐘的抽水量。即410360=73800L/s=73.8m3 。而初定吸水井枯水期的蓄水量為(128-126.3)13.42.24=53.32m3,初定吸水井面積不滿足用水需要，

18、調(diào)整為長27.8m，寬2.3m。第六章、吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算 （1）水泵安裝高度的驗算根據(jù)管路布置初定的吸水管頂高為132-1.6=130.4m，查樣本，由水泵外形尺寸可知，14Sh-13型泵的軸線泵軸中心線高于進(jìn)水管中心320mm，則其泵軸標(biāo)高130.4-1/20.6+0.32=130.42m，安裝高度為Hss=130.42-126.3=4.12m。同理，12Sh-9型泵的軸線中心線高于進(jìn)水管中心265mm，則其泵軸標(biāo)高Hss=130.42-1/20.5+0.265=130.415m。為使泵房地面取平，按Hss=4.12m驗算。（取較小Hs者）水泵進(jìn)口參數(shù)詳情見表6-1。表6-

19、1 水泵進(jìn)口參數(shù)水泵型號進(jìn)口直徑(mm)進(jìn)口流速(m/s)HS (m)流量L/s14Sh-133503.953.538012Sh-93003.534.5250因當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?36.7m，故近似可取Hs=5.5m。水泵安裝高度校核如下：DN600的吸水管長L1=5m，i=4。沿程水頭損失為50.004=0.02m吸水管路局部水頭損失見表6-2。 表6-2 吸水管路局部水頭損失管徑管件阻力系數(shù)最大流量流速水頭損失DN600喇叭口0.564101.450.05990彎頭1.014101.450.107蝶閥0.154101.450.016600350偏心漸縮管0.24103.950.157合計0.3

20、36m則吸水管路水頭損失之和為0.02+0.336=0.356m。水泵允許最大安裝高度4.34HSS=4.12m，滿足要求。 （2）復(fù)核水泵與電機(jī)取最不利的壓水管路，管長L2=20m，i=6.6。沿程水頭損失為200.0066=0.132m。壓水管路局部水頭損失見表6-3。 表6-2 壓水管路局部水頭損失管徑管件阻力系數(shù)最大流量流速水頭損失DN500止回閥1.74102.090.374蝶閥0.154102.090.033DN800十字管0.24100.810.00690彎頭0.964100.810.032500800漸擴(kuò)管0.424102.090.093350500漸擴(kuò)管0.214104.26

21、0,194合計0.732m則吸水管路水頭損失之和為0.132+0.732=0.864m。則吸壓水管總水頭損失0.356+0.864=1.22m。則水泵的實際揚程為H=(136.7-132)+24+14.7+1.22+2=46.62m。 第七章、 消防校核 Q=90+991.25=1081.25L/s H=(136.7-132)+24+17.64+1.22+2=49.56m當(dāng)備用泵與最高時運行水泵同時啟動時，為四臺14Sh-13和兩臺12Sh-9并聯(lián)工作。在水泵綜合性能圖上繪出六個泵并聯(lián)總和Q-H曲線，與參考管道系統(tǒng)特性曲線的交點為Q=1081.25L/s，H=49.56m，說明所選水泵機(jī)組能夠

22、適應(yīng)設(shè)計地區(qū)的消防滅火要求。第八章、各工藝標(biāo)高的確定和泵房筒體高度計算14sh-13型水泵泵軸標(biāo)高為130.42m，由外形尺寸表可查得泵軸至基礎(chǔ)頂面距離H=0.62m。泵基礎(chǔ)頂面標(biāo)高泵軸標(biāo)高-泵軸至基礎(chǔ)頂面距離130.42-0.62129.8m基礎(chǔ)高出泵房底0.5m計，可得泵房室內(nèi)地坪高程為129.8-0.5=129.3m。 其他工藝標(biāo)高見表8-1。 表8-1 工藝標(biāo)高 (m)水泵型號進(jìn)水管管中心標(biāo)高泵軸至基礎(chǔ)頂面高度泵軸中心線高于進(jìn)水管管中心距離泵軸中心線高于出水管管中心距離泵軸標(biāo)高出水管管中心標(biāo)高14sh-13130.1 0.62 0.320 0.383 130.42 130.03712s

23、h-9 130.15 0.89 0.265 0.304 130.415 130.111 泵房室內(nèi)地坪高程為129.3m，室外地面高程為132m，故泵房為半地下式。地下部分高度為132-129.3=2.7m。 已知控制點標(biāo)高為136.70m，泵房分為地上部分和地下部分，已知地面以下部分2.7m，地面以上的建筑高度根據(jù)起重設(shè)備及起吊高度，采光及通風(fēng)要求可約為8.6m，則泵房總高H=2.7+8.6=11.3m。 所以泵房的高度為H=11m，為了以后的發(fā)展需要，取H=12m。第九章、附屬設(shè)備的選擇 (1)起重設(shè)備 最大起重量為 YR1000-101430型電動機(jī)重量W=9700kg，最大起吊高度為8.12+2.0=10.12m（其中2.0是考慮操作平臺上汽車的高度）。選用環(huán)形吊車。 (2)排水設(shè)備 設(shè)潛水排污泵2臺，一用一備。容積為1.41.01.52.1m3。選取50QW15-7-0.75型潛水排污泵。參數(shù)為Q=15m3 /h；H=7 m；n=2820r/min；N =0.75kW。 (3)通風(fēng)設(shè)備 由于與泵配套的電機(jī)為水冷式，無需專用通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行冷卻，但由于泵房筒體較深，仍選用風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣通風(fēng)。選用兩臺T35-11型軸流風(fēng)機(jī)（葉輪直徑700mm，轉(zhuǎn)速960rmin，葉片角度15度，用量10127m3h，風(fēng)壓90pa，配套電機(jī)YSF-8026,N=0.3