《泵與泵站》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

可編輯版/課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱《泵與泵站》課程設(shè)計(jì)題目名稱送水泵房設(shè)計(jì)專業(yè)給水排水工程年級(jí)班別12給水排水〔2學(xué)號(hào)xxxxxxx學(xué)生姓名xxx指導(dǎo)教師xxx20XX1月16日

《泵與泵站》課程設(shè)計(jì)說明書本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)所給定的原始資料設(shè)計(jì)某城市新建給水工程的送水泵房。一、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的主要目的是把《泵與泵站》中所獲得的理論知識(shí)加以系統(tǒng)化,并應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作中,使所學(xué)知識(shí)得到鞏固和提高,同時(shí)培養(yǎng)同學(xué)們有條理地創(chuàng)造性地處理設(shè)計(jì)資料的獨(dú)立工作能力。二、設(shè)計(jì)基本資料1、某城市最高日用水量為4萬m3/d,時(shí)變化系數(shù)Kh=1.6,日變化系數(shù)Kd=1.3,管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為12m,最不利點(diǎn)地面標(biāo)高為20m,樓房一般四層〔服務(wù)水頭20m,泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)設(shè)兩條輸水管〔均為鑄鐵管,每條長(zhǎng)500m,管徑500mm,泵站處地面標(biāo)高為17.2m,吸水井最高水位17.70m,最低水位14.20m,按一處火災(zāi)核算,消防流量30L/s,發(fā)生火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)起點(diǎn)至最不利點(diǎn)水頭損失為17.50m,管網(wǎng)中無水塔。2、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設(shè)計(jì)需要由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供。3、水廠為雙電源進(jìn)行。三、工作內(nèi)容及要求本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容由兩部分組成：1、說明書2、設(shè)計(jì)圖紙其具體要求如下：1、說明書〔1設(shè)計(jì)任務(wù)書〔2總述〔3水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程〔4水泵機(jī)組選擇〔5吸、壓水管的設(shè)計(jì)〔6機(jī)組及管路布置〔7泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算〔8輔助設(shè)備的選擇和布置〔9泵站各部分標(biāo)高的確定<10>泵房平面尺寸確定1、設(shè)計(jì)圖紙根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算成果及取水構(gòu)筑物的布置草圖,按工藝初步設(shè)計(jì)要求繪制送水泵房平面圖、剖面圖及機(jī)組大樣圖,圖中應(yīng)繪出各主要設(shè)備、管道、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標(biāo)高。泵站建筑部分可示意性表示或省略,在圖紙上應(yīng)列出泵站主要設(shè)備及管材配件的等材料表?？偸霰驹O(shè)計(jì)中,送水泵房為矩形,長(zhǎng)為23.472m,寬為9.340m。泵房為半地下式,泵房上設(shè)有操作平臺(tái),建筑總高為9.447m。水泵采用兩臺(tái)12Sh-9A型泵、兩臺(tái)20sh-9A型水泵〔一備一用,電機(jī)分別配JS-116-4型和JSQ-1410-6型。吸水管采用DN700和DN500兩種規(guī)格,壓水管采用DN600和DN400兩種規(guī)格。管材為鋼管,采用管路配件均為鋼制零件。起重機(jī)選用LD-A型電動(dòng)單梁起重機(jī),起重量為5t。設(shè)200×200排水溝,選用50QWDL-15潛水排污泵,真空泵選用兩臺(tái)SZ-1J型真空泵,一用一備。二、設(shè)計(jì)流量的確定與設(shè)計(jì)揚(yáng)程的估算：〔1輸水管管徑的確定查規(guī)范可得：輸水鑄鐵管的設(shè)計(jì)流速范圍1.0~1.5m/s,最高日用水量為4萬m3/d,有兩條輸水管,按每條輸水管承擔(dān)2萬m3/d。通過計(jì)算,當(dāng)管徑為500mm時(shí),輸水管的流速為1.18m3/s,符合要求〔2設(shè)計(jì)流量的確定該城市管網(wǎng)無設(shè)置水塔,因此設(shè)計(jì)的泵站采取分級(jí)供水方式,既設(shè)計(jì)流量Q按最高日最高時(shí)用水量計(jì)算,已知：最高日用水量Qd=4×104m3/h,時(shí)變化系數(shù)Kh=1.6,因此最高日最高時(shí)用水量為：〔3設(shè)計(jì)揚(yáng)程的估算1水泵所需的靜揚(yáng)程的HST：當(dāng)吸水井水位最高時(shí)：HST=20.00－17.70=2.30m當(dāng)吸水井水位最低時(shí)：HST=20.00－14.20=5.80m水泵所需的靜揚(yáng)程由供水的最不利點(diǎn)決定,故水泵所需的靜揚(yáng)程為5.80m2泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)的水頭損失∑h輸：泵站至管網(wǎng)起點(diǎn)的水頭損失,以最不利情況計(jì)算,既當(dāng)一條輸水管檢修時(shí),另一條輸水管應(yīng)通過75％的設(shè)計(jì)流量。由此計(jì)算得出每條輸水管的設(shè)計(jì)流量：Q’=0.75Q=0.75×741L/s=556L/s由《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)》401頁的水力計(jì)算表可查得當(dāng)Q=550L/s時(shí),V=2.80m/s,1000i=20.7當(dāng)Q=560L/s時(shí),V=2.85m/s,1000i=21.4利用"內(nèi)插法"可求得Q’=500L/s輸水管的水力坡度i為：1000i=21.089v=2.83m/s所以輸水管的水頭損失為：∑h輸=1.1×21.089×10-3×500=11.60〔其中1.1是包括局部損失而加大的系數(shù)3泵站內(nèi)的管道水頭損失hp初估計(jì)為2m4安全水頭初估計(jì)為2m已知管網(wǎng)最不利點(diǎn)的水頭損失為12m,服務(wù)水頭為20m。則水泵的設(shè)計(jì)總揚(yáng)程為：H=HST+Hsev+∑h輸+∑h網(wǎng)+hp+安全水頭=5.80+20.00+11.60+12.00+2+2=53.40m三、初選泵和電機(jī)〔1可選用的泵及其性能在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中,只考慮sh型水泵。當(dāng)在最不利的情況下,流量和揚(yáng)程要求最大時(shí),Q=471L/s,H=53.40,在sh型水泵性能曲線型譜圖上畫出a點(diǎn)〔741,53.40流量和揚(yáng)程要求最小時(shí),Q=30L/s,由于流量極小。泵站、輸水管和配水管網(wǎng)中的水頭損失也很小,現(xiàn)假定此三者之和為2m,則該點(diǎn)的揚(yáng)程為：H=HST+Hsev+2+hp+安全水頭H=5.80+20+2+2=29.8m,故Q=30L/s,H=29.8m。在Sh型水泵性能曲線型譜圖上畫出b點(diǎn)〔30,29.8。連接a、b兩點(diǎn),選泵的范圍即落在與ab連線相交的泵高效段內(nèi)。初選結(jié)果如下：12Sh-9A12Sh-9B20Sh-920Sh-9A各泵的參數(shù)見下表：泵型號(hào)流量

<L/s>揚(yáng)程

<H>轉(zhuǎn)數(shù)

<r/min>功率<KW>效率<％>吸上高度

Hs<m>葉輪直徑

<mm>重量

<kg>軸功率電動(dòng)機(jī)

功率12Sh-92155804.540280920049115.683248421317812Sh-9B14047.2147099.2135804.537880919043115.683232371317820Sh-94306697034052082468225705605939083680504337720Sh-9A39058970300380744640257053050347756304236072〔2管道的特性曲線管道的的沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)之和S=〔∑h輸+∑h網(wǎng)+hp/Q2=〔11.6+12+2/0.7412=46.66〔S2/m2故管道的特性曲線方程為H=HST+SQ2=<5.8+20+2>+46.66Q2=27.8+46.66Q2〔3泵的組合方案及比較：根據(jù)初選泵組合不同的方案,查手冊(cè)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)材料設(shè)備續(xù)冊(cè)二》112頁,在坐標(biāo)紙上做出各泵的單泵特性曲線和不同組合下并聯(lián)的特性曲線,以及管道特性曲線〔見附圖,結(jié)合附圖與表格比較兩個(gè)方案,選出最佳方案方案編號(hào)用水變化范圍

<L/s>運(yùn)行泵及其臺(tái)數(shù)泵揚(yáng)程

<m>所需揚(yáng)程

<m>揚(yáng)程

利用率

<％>泵效率

<％>方案一選用

兩臺(tái)12Sh-9A

一臺(tái)20Sh-9A690-760兩臺(tái)12Sh-9A

一臺(tái)20Sh-9A56-5550-5589-10080-83

73-78590-690一臺(tái)12Sh-9A

一臺(tái)20Sh-9A54-5044-5081-10081-83

70-78520-590一臺(tái)20Sh-9A50-4440-4478-10070-78290-520兩臺(tái)12Sh-9A56-4032-4063-10075-83＜290一臺(tái)12Sh-9A＞32＜32＜83方案二選用

一臺(tái)12Sh-9A

一臺(tái)12Sh-9B

一臺(tái)20Sh-9680-760一臺(tái)12Sh-9A

一臺(tái)20Sh-958-5549-5585-10080-82

75-78470-680一臺(tái)20Sh-9A63-4938-4960-10070-78290-470一臺(tái)12Sh-9A

一臺(tái)12Sh-9B48-3832-3867-10070-77

75-82260-290一臺(tái)12Sh-9A39-3131-3280-10070-75＜260一臺(tái)12Sh-9B＞31＜31＜80經(jīng)過對(duì)比可得出：方案一的揚(yáng)程利用率高于方案二,同時(shí)方案一的泵效率優(yōu)于方案二,并且方案一泵的型號(hào)整齊簡(jiǎn)單,易管理和維護(hù),因此最終選擇方案一,既為兩臺(tái)12Sh-9A,兩臺(tái)20Sh-9A〔一臺(tái)20Sh-9A為備用泵<4>電動(dòng)機(jī)的選擇查看《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第十一冊(cè)》第一版〔其余的參考手冊(cè)為第二版,從泵的功率和轉(zhuǎn)數(shù),選擇與之相匹配的電動(dòng)機(jī),最終確定電動(dòng)機(jī)的方案水泵型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)功率

<Kw>轉(zhuǎn)數(shù)

<r/min>重量

<kg>電壓

<V>12Sh-9AJS-116-41551470108038020Sh-9AJSQ-1410-638098535506000〔5機(jī)組基礎(chǔ)的確定機(jī)組的基礎(chǔ)尺寸機(jī)組基礎(chǔ)搭配總長(zhǎng)

<mm>總寬

<mm>水泵重量

<kg>電機(jī)重量

<kg>總重量

<kg>12Sh-9A、JS-116-4225410208091080188920Sh-9A、JSQ-1410-63282134025703550612012Sh-9A泵與JS-116-4電動(dòng)機(jī)組基礎(chǔ)20Sh-9A泵與JSQ1410-6電動(dòng)機(jī)組基礎(chǔ)基礎(chǔ)高度的確定12-Sh-9A型水泵與JS-116-4型電機(jī)的基礎(chǔ)高度：20Sh-9A型水泵與JSQ-1410-6型電機(jī)的基礎(chǔ)高度：四、吸、壓水管路的設(shè)計(jì)〔1查《給水排水快速設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得吸壓水管的流速要求如下：管徑〔mmd＜250250≤d＜1000吸水管流速〔m/s1.0~1.21.2~1.6壓水管流速〔m/s1.5~2.02.0~2.5〔2在水泵的單泵特性曲線、并聯(lián)特性曲線和管道的特性曲線圖上可看出：1單臺(tái)12Sh-9A水泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí),最大流量Q=290L/s,吸水管采用鋼管,查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)》367頁：吸水管：D=500mm,V=1.42m/s,1000i=5.23壓水管：D=400mm,V=2.24m/s,1000i=17.32單臺(tái)20Sh-9A水泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí),最大流量Q=590L/s,吸水管采用鋼管,查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)》367頁：吸水管：D=700mm,V=1.53m/s,1000i=4.0壓水管：D=600mm,V=2.02m/s,1000i=8.3五、機(jī)組及管路布置〔1機(jī)組布置本設(shè)計(jì)的送水泵站為矩形,機(jī)組布置采用橫向排列的方式。每臺(tái)泵都有單獨(dú)的吸水管,各泵的壓水管引出泵房后在連接起來,最后匯到兩臺(tái)DN500的鑄鐵管輸水管中。管路的布置管路布置見下圖：管路布置圖12Sh-9A水泵的管路的配件見下表泵型號(hào)管路編號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格<mm>局部阻力

系數(shù)數(shù)量12Sh-9A吸水管路1吸水喇叭口DN500×DN750

H1=530,H2=1190.52290°同徑彎頭DN5000.6423柔性穿墻套管DN500,L=500/44手動(dòng)閘閥Z41T-10型明桿楔式

DN=500,L=5400.0625柔性接頭可曲撓橡膠接頭

DN=500,L=2550.2126偏心漸縮管DN500×DN300,L=7150.22壓水管路7同心漸擴(kuò)管DN400×DN300,L=5100.228柔性接頭可曲撓橡膠接頭

DN=600,L=2600.2129止回閥H44X-10旋啟式

DN=400,L=9001.7210電動(dòng)蝶閥D971X型電動(dòng)對(duì)夾式

DN400,L=1550.2211柔性穿墻套管DN500,L=400/212異徑三通DN500×DN4001.5213同徑三通DN500×DN5003214手動(dòng)蝶閥D371X型蝸輪傳動(dòng)對(duì)夾式

DN=500,L=1270.2115電動(dòng)蝶閥D971X型電動(dòng)對(duì)夾式

DN500,L=1550.2120Sh-9A水泵的管路的配件見下表泵型號(hào)管路編號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格<mm>局部阻力系數(shù)數(shù)量20Sh-9A吸水管路1吸水喇叭口DN700×DN10500.562H1=740,H2=159290°同徑彎頭DN7000.6823柔性穿墻套管DN700,L=500/44手動(dòng)閘閥Z41T-10型明桿楔式0.062DN=700,L=6605柔性接頭可曲撓橡膠接頭0.212DN=700,L=2606偏心漸縮管DN700×DN500,L=7060.22壓水管路7同心漸擴(kuò)管DN600×DN300,L=5200.3428柔性接頭可曲撓橡膠接頭0.212DN=600,L=2609止回閥H44TX-10旋啟式1.72DN=600,L=130010電動(dòng)蝶閥D971X型電動(dòng)對(duì)夾式0.22DN600,L=1551190°異徑彎頭DN600×DN5000.67212柔性穿墻套管DN600,L=500/2說明：1>12Sh—9A的吐出錐管尺寸為DN200×DN300,L=500mm。20Sh—9A的吐出錐管尺寸為DN300×DN500,L=1000mm2>為了節(jié)省面積,閘門井設(shè)在泵房外,井的直徑為2000mm,閘門井中設(shè)的是一個(gè)DN500的電動(dòng)蝶閥和DN500的手動(dòng)蝶閥六、泵站內(nèi)管道的水頭損失計(jì)算取一條最不利線路,從20Sh-9A吸水口經(jīng)過閘門井最終到輸水干管為計(jì)算線路圖〔如下圖所示泵站內(nèi)部最不利線路〔1吸水管路的水頭損失∑hs本設(shè)計(jì)取吸水管長(zhǎng)為8m,由四〔2可得,吸水管中的流速為V1=1.53m/s,流入泵中的速度V2為：吸水管的水力坡度1000i=4.00,因此：〔2水泵本身的水頭損失〔3壓水管路的水頭損失∑hd本設(shè)計(jì)取壓水管長(zhǎng)為20m,由四〔2可得,壓水管中的流速為V3=2.02m/s在DN500的輸水管的流速V4為：壓水管的水力坡度1000i=8.3,因此：<注：根據(jù)最不利點(diǎn)各個(gè)三通的水流特點(diǎn),分別取0.1、0.1、1.5>終上所述可得：泵站內(nèi)部的水頭損失為：水泵所需的實(shí)際揚(yáng)程為：H=HST+Hsev+∑h輸+∑h網(wǎng)+∑h泵站+安全水頭=5.80+20.00+11.60+12.00+2.59+2=53.99m七、消防校核消防按一處發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行計(jì)算可得：消防所需揚(yáng)程：H=HST+Hsev+∑h輸+∑h網(wǎng)+∑h泵站+安全水=5.8+10+11.60+17.50+2.59+2=49.49m〔該式中消防的服務(wù)水頭取10m消防所需流量：Q=741+30L/s。在坐標(biāo)紙上做出點(diǎn)〔771,49.49,可得所選的水泵在發(fā)生火災(zāi)時(shí)無需備用泵也能滿足消防要求八、輔助設(shè)備的選擇和布置〔1起重設(shè)備水泵和電機(jī)是不帶底座的,因此泵和電機(jī)可以分開起吊。最大的起重設(shè)備為電機(jī)JSQ-1410-6,重量3550kg。泵房大概跨度為8米多,查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第十一冊(cè)》670頁,選擇LD-A型電動(dòng)單梁起重機(jī),跨度Lk=7.5米,起重量為5噸。真空泵的選擇啟動(dòng)引水設(shè)備選用真空泵,真空泵的排氣量Q為〔注：20Sh-9A的吸水口到出水閘閥的距離為3.6m真空泵的最大真空度Hvmax查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第十一冊(cè)》173頁,選用兩臺(tái)SZ-1J型真空泵<一用一備排水設(shè)備在泵房?jī)?nèi)設(shè)排水溝200×200,另設(shè)50QWDL-15潛水排污泵<4>通風(fēng)設(shè)備泵房設(shè)計(jì)為半地下室泵房,采用自然通風(fēng)設(shè)有高低窗,并且保證足夠的開窗面積九、泵站各部分標(biāo)高的確定〔1泵的安裝高度12Sh-9A水泵的允許吸上真空高度Hs=4.5m,20Sh-9A水泵的允許吸上真空高度Hs=4.0m,所以按20Sh-9A水泵來計(jì)算安裝高度Hss〔假設(shè)水溫為20℃,海拔為100m所以安裝高度取2.5m〔2吸水井高度的確定按照規(guī)范,從吸水井最低水位到喇叭口的浸沒深度不應(yīng)小于0.5~1.0m,取浸沒深度為1.0m,故喇叭口的標(biāo)高為 H喇叭口=14.20－1.0m=13.20m按照規(guī)范,從吸水井井底到喇叭口的距離應(yīng)符合0.8D,D為喇叭口的最寬出口的直徑。即H井底=13.20－0.8×1.050m=12.36m〔3各泵軸、管軸和基礎(chǔ)的標(biāo)高確定1由九〔1可得安裝高度為2.5m,則泵軸的標(biāo)高H泵軸=14.20+2.5m=16.70m,查手冊(cè)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)材料設(shè)備續(xù)冊(cè)二》得：泵型號(hào)泵軸與吸水管軸

的距離〔mm泵軸與壓水管軸

的距離〔mm泵軸與基的距離〔mm12Sh-9A26530452020Sh-9A425545900220Sh-9A各標(biāo)高的確定吸水管的管軸標(biāo)高吸軸=16.70－0.425m=16.27