水泵與泵站課程設(shè)計說明書

目錄1設(shè)計任務(wù)和設(shè)計依據(jù) 11.1設(shè)計任務(wù) 11．2設(shè)計依據(jù) 12確定設(shè)計的流量和揚(yáng)程 22.1設(shè)計工況點的確定 22.2校核工況點的確定 23初步選泵和電動機(jī) 33.1選泵 33.1.1水泵的選擇 33.1.2選泵方案比較 43.2動力設(shè)備的配置 54泵站機(jī)組的布置 54.1設(shè)計機(jī)組的基礎(chǔ) 54.1.1機(jī)組的外形及安裝尺寸 64.1.2基礎(chǔ)尺寸 74.2機(jī)組的布置 84.3布置的優(yōu)缺點 85吸水管和壓水管的設(shè)計 85.1管道布置圖式 85.2水泵的吸水管和壓水管的直徑計算 95.3管材及配件規(guī)格決定 96吸水井的設(shè)計 96.1吸水井的布置 96.2吸水井的計算 107校核水泵和電動機(jī) 108確定泵房內(nèi)標(biāo)高和泵房尺寸 118.1水泵安裝高度的計算 118.2泵房尺寸的確定 128.3泵房內(nèi)標(biāo)高的計算 139泵站變配電設(shè)施 1310選定泵站中的附屬設(shè)備 1311水錘防護(hù)及噪聲消除 1411.1水錘防護(hù) 1411.2噪聲消除 14參考文獻(xiàn) 141設(shè)計任務(wù)和設(shè)計依據(jù) 1.1設(shè)計任務(wù)進(jìn)行25萬噸給水泵站設(shè)計選擇水泵、配置動力設(shè)備，布置機(jī)組、設(shè)計吸水及壓水管路和計算確定水泵的安裝高度。另外要進(jìn)行泵站平面和高程設(shè)計及泵站內(nèi)主要附屬設(shè)備的選擇。1．2設(shè)計依據(jù)Ⅰ原始資料:1、最高日用水量40000（每人遞加10000）m3/日。2、最高日用水量變化見下圖中曲線。3、最高日最高時管網(wǎng)水頭損失10（100000以下每人遞增1m，100000以上每人遞增2m）m。4、管網(wǎng)最不利點標(biāo)高65m。5、消防用水量（50000以下為1000，50000-100000為3000，大于100000為5000）m3。6、消防時管網(wǎng)水頭損失15m。7、火災(zāi)發(fā)生處標(biāo)高63m。8、城市管網(wǎng)無調(diào)節(jié)水池，建筑物層數(shù)為3層。9、泵站所在地地面標(biāo)高57m。10、吸水池最低水位標(biāo)高54米，最高水位標(biāo)高56m11、泵站所在地最高水溫30℃12、最大凍土深度0.6m。13、地下水位2.5m。14、吸水池與泵站距離10m（凈距）。15、泵站附近有獨立雙電源。Ⅱ設(shè)計原則：①在滿足最大工況要求的水量和水壓條件下，應(yīng)盡可能減少能量的浪費。②力求泵型統(tǒng)一，使型號整齊，互為備用。當(dāng)用水量與∑h值變化大時，應(yīng)考慮大小泵搭配，但型號不宜過多，電機(jī)電壓盡量一致。③事故時泵站不允許斷水，但可以適當(dāng)降低供水量，其保證率與管網(wǎng)相同。④保證吸水條件，減少泵站埋深以節(jié)省基建投資。2確定設(shè)計的流量和揚(yáng)程2.1設(shè)計工況點的確定Qmax采用城市最高日最高時用水量，()Qmax=250000*5.5%／3600*1000=3819.44L／s，取3820HP=(Z0—Zp十Hsev十h管網(wǎng)十h輸水十h站內(nèi))×1.05（m）式中：HP—泵站按Qmax供水時的揚(yáng)程；Z0—管網(wǎng)最不利點的地形標(biāo)高65m；Zp—泵站吸水池最低水面標(biāo)高54m；Hsev—管網(wǎng)最不利點的自由水頭16(三層)；h管網(wǎng)—最高日最高時供水量時管網(wǎng)水頭損失46m：h輸水—最高日最高時供水量時輸水管水頭損失：有時輸水管很短，這部分損失常包括在h管網(wǎng)內(nèi)；h站內(nèi)—泵站內(nèi)吸、壓水管管路系統(tǒng)水頭損失，估算為2—2.5m取2.5；1.05—安全系數(shù)。HP=(Z0—Zp十Hsev十h管網(wǎng)十h輸水十h站內(nèi))×1.05=(65-54+16+46+0+2.5)*1.05=79.3m取80m2.2校核工況點的確定Q’=Qmax+Q消(L/s)Q消=5000*5.55%/3600*1000=76.4Q’=Qmax+Q消=3820+76.4=3896.4L/s式中：Q消—城市消防用水量；HP’=(Z0—Zp十10十h’管網(wǎng)十h’輸水十h’站內(nèi))×1.05（m）HP’=(65-54+10+15+0+2.5)*1.05=40.43m3初步選泵和電動機(jī)3.1選泵選泵要點：選泵就是要確定泵的型號和臺數(shù)。對于各種不同功能的泵站，選泵時考慮問題的側(cè)重點也有所不同，一般歸納如下：大小兼顧，調(diào)配靈活首先要滿足最高供水工況的流量和揚(yáng)程要求，并使所選水泵特性曲線的高效率范圍盡量平緩，對特殊工況，必要時另設(shè)專用水泵來滿足其要求；選泵時不能僅僅只滿足最大流量和最高水壓的要求，還必須全面顧及用水量的變化。在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數(shù)越多，越能適應(yīng)用水變化的要求，浪費的能量越少。型號整齊，互為備用從泵站運行管理與維護(hù)檢修的角度來看，如果泵的型號太多則不變于管理。一般希望能選擇同型號的泵并聯(lián)工作，這樣無論是電機(jī)、電器設(shè)備的配套與貯備，管道配件的安裝與制作均會帶來很大的方便。但一般盡量減少水泵臺數(shù)，選用效率較高的大泵，但亦要考慮運行調(diào)度方便，適當(dāng)配置小泵，通常取水泵房至少需設(shè)2臺，送水泵房至少2—3臺（不包括備用泵）。合理地用盡各泵的高效段工水泵選擇必需考慮節(jié)約能源，即況點落在高效段內(nèi)是泵工作的點，所以應(yīng)使泵站設(shè)計所要求的流量和揚(yáng)程落在高效段，即泵應(yīng)在高效率段運用行，除了選用高效率泵外，還可考慮運行工況的調(diào)節(jié)，特別對經(jīng)常運行工況。（4）泵與泵站間的聯(lián)系盡可能選用允許吸上真空度值大或必需氣蝕余量值小的泵，以提高水泵安裝高度，減少泵房埋深，降低造價；3.1.1水泵的選擇按照給水泵站的節(jié)能設(shè)計進(jìn)行設(shè)計：若是選用不同型號的的泵兩調(diào)n定，使用公式2Q1+nQ2=QQ1=2Q2H=HP兩調(diào)一定Q1=1528，Q2=764；兩調(diào)兩定Q1=1274，Q2=637；兩調(diào)三定Q1=1092，Q2=546；選用同型號的泵，使用公式：2Q1+nQ1=QH=HPn=1,Q1=1273;n=2,Q1=955;n=3,Q1=764;n=4,Q1=637;以上單位是L／s；其中不同型號的不能找到對于兩個流量都合適的泵，所以選擇同型號的泵，其中n=1,Q1=1273;HP=80m選擇了800s80n=2,Q1=955;HP=80m找不到合適型號的泵n=3,Q1=764;HP=80m選擇了24SA-6n=4,Q1=637;選擇了500s98表SEQ圖表\*ARABIC2泵數(shù)據(jù)表型號800s8024SA-6500s98流量1488-2232L/s888．9L/s1620-2340m3揚(yáng)程89-71m100m114-793.1.2選泵方案比較24SA-6功率大，資料不全，流量供給在并聯(lián)后可能不足，500s98考慮到后期運行以及各種管件的損失可能存在揚(yáng)程不足的問題?？紤]到近遠(yuǎn)期相結(jié)合的觀點，選用800s80，可以在非用水高峰期使用兩臺泵，再用水量較大時啟動三臺泵，隨著人們生活水平的提高可以啟動備用。3.1.3消防校核圖-1800s80性能曲線800s80的性能曲線如上把這個按并聯(lián)的法則畫出來三臺泵的并聯(lián)曲線，發(fā)現(xiàn)（3896.4，40.43）在曲線下，用另一種方法檢驗2800*3*80%=6720>3896.4，即取揚(yáng)程40.43m時的流量，乘以80%。通過消防校核，取用800s80型的泵是可以的。3.2動力設(shè)備的配置選擇電機(jī)時一般考慮四個因素：水泵的軸功率N軸，水泵的轉(zhuǎn)數(shù)n，周圍的環(huán)境和電源電壓。水泵樣本中配有合適的電機(jī)，據(jù)此選擇。所選水泵配備的電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)數(shù)、電壓及型號，列成下表說明。表SEQ圖表\*ARABIC3動力設(shè)備表水泵型號軸功率轉(zhuǎn)數(shù)電動機(jī)型號功率轉(zhuǎn)數(shù)電壓800s801630KW730r/minY2000-8/17302000KW7446000V4泵站機(jī)組的布置機(jī)組布置應(yīng)使泵站工作可靠、管理方便、管道布置簡單，泵站建筑面積及跨度最小，并考慮有發(fā)展的可能。4.1設(shè)計機(jī)組的基礎(chǔ)在確定水泵型號和臺數(shù)及配套的電動機(jī)之后，機(jī)組（水泵與電機(jī)）尺寸大小已經(jīng)確定可以從設(shè)計手冊中查得，根據(jù)尺寸確定基礎(chǔ)大小。4.1.1機(jī)組的外形及安裝尺寸圖2泵外形圖圖3機(jī)組外形圖表3泵外形尺寸表泵型號外形尺寸（mm）LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3n-Φd800s8027271455130010002448108817001350125012507309004-58進(jìn)口法蘭尺寸（mm)出口法蘭尺寸（mm)DN1D01D1n1-Φd1DN2D02D2n2-Φd2800950101524-3360077084020-30表-4電動機(jī)尺寸表4.1.2基礎(chǔ)尺寸由于選用的是大型泵所以沒有底座，計算方法是取地腳螺栓的間距加上0.4~0.5m基礎(chǔ)長度：泵與電機(jī)總長5.28m所以基礎(chǔ)長度取5.78m基礎(chǔ)寬度，泵寬1.08m，電機(jī)寬2.16m，所以基礎(chǔ)寬度取2.66m基礎(chǔ)高度，因不知道地腳螺栓的長度，所以用重量算，圖-4泵機(jī)組及管道布置簡圖H＝{（2.5~4.0）×()÷（L×B×）＝3.5×(1200+2065)÷（3×1.1×2400）＝1.44m其中—水泵重量（kg）;—電機(jī)重量（kg）;—基礎(chǔ)長度（m）;—基礎(chǔ)寬度（m）;—基礎(chǔ)密度（kg/m3）(混凝土密度ρ＝2400kg/m3)泵重7400kg，電機(jī)重5000kg，混凝土的密度2400kg/m3。12400*4/(2400*5.78*2.66)=1.344m,高出地坪0.2m，埋入1.1m4.2機(jī)組的布置布置原則：水泵機(jī)組間距一不防礙操作和維修的需要為原則，機(jī)組布置應(yīng)保證運行安全，裝卸，維修和管理方便。側(cè)向進(jìn)、出水的泵，采用橫向排列的方式比較好。泵機(jī)組的基礎(chǔ)長度較小，因此橫向排列雖然稍增長泵房的長度，且只需要采用一套起重設(shè)備，進(jìn)出水管順直，水利條件好，節(jié)省電耗。故本設(shè)計方案中采用橫向排列如下圖（圖-4）。詳見書本164與后面管道的鋪設(shè)合為一張如圖-4所示。臥式水泵和小葉輪立式水泵機(jī)組的布置應(yīng)遵守下列規(guī)定：A．單排布置時，相鄰兩個機(jī)組及機(jī)組與墻壁間凈距電機(jī)容量≤55千瓦時，≥1.0米電機(jī)容量>55千瓦時，≥1.2米B．還應(yīng)保證泵軸和電機(jī)轉(zhuǎn)子在檢修時能拆卸。C．泵房主要通道不小于l.2米D．當(dāng)考慮就地檢修時，至少在每個機(jī)組一側(cè)設(shè)置大于水泵機(jī)組寬度0.5米其中：A=最大設(shè)備寬+1=2.16+1=3.16mB=泵機(jī)組寬+0.5=2.16+0.5=2.75mC=電機(jī)軸長+0.5=1.982m;取兩米D取1mE=C=1m。4.3布置的優(yōu)缺點優(yōu)點：泵機(jī)組的基礎(chǔ)長度較小，且只需要采用一套起重設(shè)備，進(jìn)出水管順直，水利條件好，節(jié)省電耗。存在的問題：橫向排列稍增長泵房的長度，5吸水管和壓水管的設(shè)計5.1管道布置圖式與機(jī)組的布置合為一張圖，使用聯(lián)絡(luò)管，進(jìn)口處設(shè)喇叭口，管徑為管道的1.5倍?？紤]到檢修在管的兩側(cè)設(shè)計了閘閥，為保證供水量聯(lián)絡(luò)管及輸水管的管徑稍大。每臺泵的壓水管上都設(shè)置了止回閥和閘閥，保證發(fā)生事故時仍能正常供水。站內(nèi)管道大于500毫米，設(shè)在專門的地下室中，這時閘閥應(yīng)在機(jī)器間內(nèi)操作，半地下式泵站，把管道直接設(shè)在地板上。5.2水泵的吸水管和壓水管的直徑計算吸水管管徑應(yīng)根據(jù)泵的最大抽水量及設(shè)計流速決定。最大抽水量是指該泵在單獨工作或并聯(lián)中可能出現(xiàn)的最大出水量，設(shè)計流速根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》GB50013-2006可按下述數(shù)據(jù)決定：d<250mmv采用1.0~1.2m/s；d=250～1000mmv采用1.2~1.6m/s；d≥1000mmv采用1.5~2.0m/s。當(dāng)水泵為自灌式時，設(shè)計流速可增至1.6~2.0m/s。壓水管管徑按通過的最大流量及設(shè)計流速決定，設(shè)計流速可按下述數(shù)據(jù)決定：d<250mmv采用l.5~2.0m/s；d=250～1000mmv采用2.0~2.5m/s；d≥1000mmv采用2.0~3.0m/s。按照以上規(guī)范，計算得到吸水管，壓水管，輸水管直徑及流速如下：表-5管道數(shù)據(jù)表管道名稱吸水管壓水管輸水管管徑（mm）10008001200流速（m/s）1.6172.532.255.3管材及配件規(guī)格決定管材全部使用鋼管吸水管路設(shè)置每條管路喇叭口，漸縮管2個，閥門一個，泵上設(shè)置，壓力表，真空表。壓水管每條管路設(shè)置電磁流量計，橡膠接頭，止回閥，還有閘閥輸水管和聯(lián)絡(luò)管設(shè)置兩個三通，兩個焊接三通，閘閥。因為使用的是大泵，管徑和流量較大，所以都是電動閘閥。6吸水井的設(shè)計6.1吸水井的布置吸水井設(shè)在泵房前，水泵吸水管伸入井內(nèi)吸水。多臺水泵吸水管共用一井，將水井分成二格，中間隔墻上設(shè)置連通管和閘閥。6.2吸水井的計算吸水井的長度=nD+(n-1)×(1.5-2.0)×D+2×（0.75-1.0）D其中，D為喇叭口直徑，n為吸水喇叭口的個數(shù)。吸水井的寬度=（0.75-1.0）D+4D吸水井的有效高度=吸水井的最高水位標(biāo)高-吸水井的最低水位標(biāo)高+吸水喇叭口的最小淹沒深度h1+吸水喇叭口距井底的距離h2。D取1.0~1.5倍，取1.5m吸水井的長度=nD+(n-1)×(1.5-2.0)×D+2×（0.75-1.0）D=4*1.5+3*2*1.5+1.5=16.5m考慮到設(shè)置隔板及泵房的長度很大，所以取20m吸水井的寬度=（0.75-1.0）D+4D=1.5+4*1.5=7.5m吸水井的有效高度=吸水井的最高水位標(biāo)高-吸水井的最低水位標(biāo)高+吸水喇叭口的最小淹沒深度h1+吸水喇叭口距井底的距離h2。=56-54+0.8*2*1.5=4.4m吸水井容積：16.5*7.5*4.4=544.5m最大一臺水泵五分鐘的吸水量1273*60*5=381.9m吸水井尺寸計算出來吸水井的有效容積大于泵站內(nèi)最大一臺泵的5min抽水量。7校核水泵和電動機(jī)表-6水力計算表吸水管管件ξ局部水頭損失（m）喇叭口0.10.013漸縮管0.20.07彎頭1.080.14閥門0.050.067水泵入口10.32壓水管管件ξ局部水頭損失（m）漸放管0.210.22止回閥0.70.54閥門0.060.019電磁流量計00輸水管和聯(lián)絡(luò)管管件ξ局部水頭損失（m）三通1.50.48焊接三通1.80.576閘閥0.060.0192沿程水頭損失為吸水管：(10+1.2)*0.00276=0.309壓水管0.045*4=0.18m每條管道的損失是2.934m，可以滿足揚(yáng)程和流量的要求。8確定泵房內(nèi)標(biāo)高和泵房尺寸8.1水泵安裝高度的計算最大允許吸上真空高度HS，0.2m對HS作出修正，變?yōu)镠S’HS’=HS-(10.33-ha)-(hva-0.24)=HS-(10.33-10.31)-(0.43-0.24)=-0.01m計算該泵的安裝高度Hss。圖-5吸水管布置圖 式中，hs—吸水管中水頭損失；圖-6起重設(shè)備圖—為安裝真空表處的流速頭；hs包括從吸水喇叭口至真空表安裝處的所有水頭損失(沿程與局部)。Hs=0.013+0.07+0.067+0.32+0.309=0.779m可以根據(jù)最大抽水量和真空表處的過水?dāng)嗝娣e來計算。速度取800mm端口處，即泵進(jìn)口法蘭處，速度為2.53m/s。Hss=Hs’-hs-V^2/2g=-0.01-0.779-0.32=-1.109m8.2泵房尺寸的確定選擇起重設(shè)備，查得泵重7400kg，電機(jī)重5000kg，故選用橋式，選用電動雙梁雙鉤橋式起重機(jī)。選用16/3.2，跨度為10.5m的起重機(jī)。H1=0.3+0.1+2.09+0.7+0.85*2.1+2.1+0.3=5mH=5+6=11m平面尺寸：根據(jù)泵機(jī)組、吸水與壓水管道的布置條件以及排水泵機(jī)組和通風(fēng)機(jī)等附屬設(shè)備的設(shè)置情況，求得泵房為(長*寬)33.0m×13.0m。8.3泵房內(nèi)標(biāo)高的計算因為最低水位是54m，Hss為—1.109m,而地坪標(biāo)高57m。而泵軸高1.26m，基礎(chǔ)高出地坪0.2m，采用半地下式。54—1.109—1.26—0.2=51.431m地底標(biāo)高取51.00m地上高5m。9泵站變配電設(shè)施泵站屬于一級供電負(fù)荷，泵站附近有獨立的雙