泵站設(shè)計計算書例題

3設(shè)計計算說明書3.1流量的確定、設(shè)計揚程的估算3.1.1各級供水量的確定（1）最高日用水量36000（m3/d）（2）二泵站一級供水量Q1=2.5%Qd（m3/h）Q1=1.02*2.5%*50000=1275（m3/h）（3）二泵站二級供水量Q2=4.5%Qd（m3/h）Q2=1.02*4.5%*50000=2295（m3/h）——自用水系數(shù)（取1.02）3.1.2揚程估算H=(H'ST十Hsev)十∑h（管道）十∑h（泵站）十H（安全）二泵站供水至建筑四層：Hsev＝12+(樓層數(shù)-2)*4=12+（3-2）*4=16mH'ST=（120-100）+4.3=24.3H=(24.3+16)+18+2+2=62.33.2選水泵及電動機3.2.1選泵參考特性曲線(ab線)的求算（1）a點：Qa=Q2=2295（m3/h）Ha=H=6（2）b點：Qb=50L/s=180mHb=(H'ST十Hsev)十∑h十H(安全)=(24.3+16)+2+2=44.3所以a,b點的坐標分別為（2295m3/h，62.3m）,(下圖為學(xué)生設(shè)計圖a,b點的坐標分別為（1652.4m3/h，52.5m）,(180m非本例題配套圖僅作參考（5條橫線畫短些）選泵方案比較方案編號用水變化范圍（L/s）運行泵及其臺數(shù)泵揚程（m）所需揚程（m）揚程利用率（%）泵效率（%）第一方案選用兩臺14SA-10A1350～3000兩臺14SA-10A72～62.360～62.383～10081～86<1350一臺14SA-10A>60<60～100<83第二方案選用一臺20SA-10<1652.4一臺20SA-10>55<55～8066～76方案比較：從運行費用方面：方案一，方案二均能滿足用水要求，方案一揚程利用率較高,而方案二揚程利用率較低。且在用水量低時，方案二會造成很大的能耗，方案一較優(yōu)；從運行方面維護方面看：因為使用的是同種型號（或同樣）的水泵，管道附件變化較少，便于施工維護，互為工作、備用泵；發(fā)展方面：方案一起初采用小葉輪，用水量逐漸增大時，將可改換成大葉輪。同時，也為遠期供水預(yù)留了水泵位，具有很好擴容的條件；方案一水泵效率運行在高效段，運行效率比較高。選擇方案一表4水泵性能參數(shù)水泵型號流量Qm3/h揚程Hm轉(zhuǎn)速nr/min軸功率kW電機功率kW效率%汽蝕余量m葉輪直徑mm生產(chǎn)廠14SA—10126064960250280886.9466南京古爾茲108068230876.390070206.5835.13.2.3.2電動機性能參數(shù)表5電動機性能參數(shù)電機型號額定功率（kw）額定電壓（V）重量（kg）Y355-39-428038019903.3機組基本尺寸的確定3.3.1機組尺寸選水泵、電機的外形尺寸及安裝尺寸，進口法蘭及吐出錐管尺寸及其安裝高度見表6機組基本尺寸,圖見圖2SA型泵外形及安裝尺寸。表6機組尺寸型號泵外形尺寸A0A1A2B0B1B2B3B4B514SA-1013917587206001392770790300300續(xù)表泵外形尺寸電動機外形尺寸H0H1H3H4dL1BAbH1017.560033543535979900630800355續(xù)表電動機外形尺寸L4LL3泵的重量（kg）電動機的重量（kg）hh1d212553028300326399212101990圖314SA-10泵安裝信息圖3.3.2計算機組基礎(chǔ)尺寸本設(shè)計采用的是14SA－10水泵，是不帶底座的（1）基礎(chǔ)長度L＝底座長度+400=900+992+600+400=2892mm取2900mm（2）基礎(chǔ)寬度B＝底座螺孔間距+400=630+400=1030mm取1030mm（3）基礎(chǔ)高度H=3.0W/LBrW-機組總重量r-混泥土容重（本次設(shè)計為2400kg/m3）即H=3.0*（1990+1210）/(2400*2.9*1.03)m=1.339m取1.34m3.4決定泵站類型泵站附近的地質(zhì)情況：地面表層約2米為粘土，2米以下為頁巖，高水位自灌，低水位吸水，這樣水泵啟動穩(wěn)定3.5確定水泵吸壓水管直徑，并計算流速3.5Q為每臺泵可能承受的最大流量，即QM＝1350m根據(jù)吸水管DN<250mmV=1．0—1．2m／sDN≥250mmV=1．2—1．6m／s假設(shè)吸水管D≥250mm,取V=1.2m/s根據(jù)（1）式算得D’=630調(diào)整D’為標準管徑600mm,根據(jù)（2）式求得v=在1.2～1.6m/s范圍,符合要求，所以吸水管采用６00mm的管徑。3.5根據(jù)壓水管DN<250mmV=1．5—2．0m／sDN≥250mmV=2．0—2．5m／s假設(shè)壓水管D≥250mm,取V=2.0m根據(jù)（1）式算得D’=4調(diào)整D’為標準管徑450mm在2.0～2.5m/s范圍,符合要求，所以吸水管采用450計算聯(lián)絡(luò)管直徑聯(lián)絡(luò)管計算流量為75%Q2=75%×2295=1721m3/方法同計算壓水管直徑表6吸壓水管有關(guān)參數(shù)泵型管道最大流估計流速計算管徑選用管徑實際流速量（m3/h)v(m/s)D'(mm)D(mm)v(m/s)14SA-10吸水管13501.26306001.33壓水管13502.04894502.36聯(lián)絡(luò)管17212.03.6布置機組與管道，確定泵房平面尺寸3.6圖4清水池中的吸水管設(shè)計3.6（1）泵站內(nèi)的壓水管路要求堅固而不漏水，通常采用鋼管，并盡量采用焊接接口。但為便于拆裝與檢修，在適當?shù)攸c可設(shè)法蘭接口。（2）為了安裝上方便和避免管路上的應(yīng)力傳至水泵，一般應(yīng)在吸水管路和壓路上設(shè)置伸縮節(jié)或柔性的橡膠接頭。為了承受管路中內(nèi)壓力所造成的推力，在一定的部位上(各彎頭處)應(yīng)設(shè)置專門的支墩或拉桿。（3）在不允許水倒流的給水系統(tǒng)中，應(yīng)在水泵壓水管上設(shè)置止回閥。（4）在壓水管與泵和聯(lián)絡(luò)管的連接上由于管徑不一樣，所以要用變徑管來連接3.7水泵機組布置根據(jù)本設(shè)計二泵站一，二級供水的流量，所需揚程選定了SA型水泵，所以水泵排列方式采用橫向排列，泵房內(nèi)有2臺工作泵，一臺備用泵，一臺遠期規(guī)劃預(yù)留泵基礎(chǔ)，其布置給及各部分尺寸具體見下圖。水泵基礎(chǔ)的長×寬=2900×1030圖5泵房布置圖3.8確定泵軸標高和機器間標高3.8.1計算Hss3.8.1.1計算局部水頭損失∑見下表（下表為學(xué)生計算數(shù)據(jù)，本例題吸水和壓水管計算流量為，聯(lián)絡(luò)管和輸水管計算流量為75%Q2=1721m3/h,將表中1045.5改為1148，731.85改為1721進行計算）表7局部水頭損失管件名稱局部阻力系數(shù)流量Q（m3/h）最大流速V(m/s)v2/2g（m）局部水頭損失（m）喇叭口21045.51.480.1120.224彎頭0.961045.51.480.1120.10752維修閘閥0.061045.51.480.1120.00672偏心變徑管0.191045.53.020.4650.08835續(xù)表管件名稱局部阻力系數(shù)流量Q（m3/h）最大流速V(m/s)v2/2g（m）局部水頭損失（m）同心變徑管0.131045.54.110.8620.11206止回閥2.51045.52.310.2720.68000啟動閘閥0.061045.52.310.2720.01632伸縮接頭0.211045.52.310.2720.05712維修閘閥0.061045.52.310.2720.01632變徑管0.041045.52.310.2720.01088等徑四通管3731.852.300.2700.81維修閘閥0.07731.852.300.2700.0189維修閘閥0.07731.852.300.2700.0189等徑三通管1.5731.852.300.2700.405維修閘閥0.07731.852.300.2700.0189維修閘閥0.07731.852.300.2700.0189等徑三通管1.5731.852.300.2700.405（下面內(nèi)容為明天上課內(nèi)容，同學(xué)需預(yù)習）3.8.1.2對允許吸上真空高度的修正水泵工作時需提供的最大流量為290.42L/S查14SA-10泵可得Hs＝4.72m，對允許吸上真空高度進行修正，有H’s＝Hs－（10.33－h(huán)a）－(hva－0.24)＝4.72－(10.33－10.176)－(0.18-0.24)m=4.626m（復(fù)習P82例題）由于水池的最低水位為-4.5，地面2米一下為頁巖，取基礎(chǔ)露出泵房地面0.2m，泵的軸線高度為0.6m，所以假設(shè)安裝高度Hss=2.3m，代入V=1進而可查的水力坡度i=14.54‰由圖5可知聯(lián)絡(luò)管的長度L=（2750+2900）*2mm=11.3m聯(lián)絡(luò)管的沿程水頭損失=11.3*14.54‰=0.1643m查表得水溫為15℃時，水的飽和蒸汽壓hva=0.18m；海拔高度為124m,大氣壓ha=10.176mHV=HSS+i(HSS+LS)+∑+=2.3+5.245‰（2.3+6.765）+0.0112+0.10752+0.00672+0.08835+0.112=2.891m<Hs’其中LS=750/2+750+300+4000+240+300+350+450mm=6.765mm所以取Hss=2.3m3.9求工況點（復(fù)習P33-2.7節(jié)）3.9.1描出水泵的特性曲線和并聯(lián)曲線見圖63.9.2繪管路特性曲線3.9.2.1吸水管路水頭損失（吸）=i(HSS+LS)+∑＝5.245‰（2.3+6.725）+0.224+0.10752+0.00672+0.08835=0.469m3.9.2.2壓水管路水頭損失Ld=350+920+310+600+310+450mm=3.19（壓）=iLd+∑=9.186‰*3.19+0.11206+0.68+0.01632+0.01632+0.01088+0.05712+1.85=2.7783.9.2.3泵房吸壓水管水頭損失=（吸）+（壓）＝0.469+2.778m=3.247m3.9.2.4求管路特性曲線S==(3.247+15)/(522.75*522.75)=6.68*10-5H=HsT+SQ2=42.5+6.68*10-5Q2圖6泵的各種曲線由圖可知泵工況點落在高效段內(nèi)，為87.44%。富余水頭為6.5m，但是泵站的水頭損失為3.247m大于估算的2m所以富余水頭不會過大3.10選擇起重設(shè)備，確定泵房建筑高度3.10.1起重設(shè)備的選擇最大起重設(shè)備重量＝泵重量+電動機重量＋W（電動葫蘆）=1.21+1.99+1.60t=4.8t選LX型電動單梁懸掛式起重機和CD1型電動葫蘆，額定起重重量為5t，跨度為7.5m。3.10.2確定泵房高度圖8泵房高度圖H（泵房）＝a+b+c+d+e+f+g+la取204mmb取197mmc=420mm起重繩的豎直長度d,對于水泵d1=0.85x=0.85*A3=0.85*600=510mm對于電機d2=1.2x=1.2*A=1.2*630=756mm，d取756mme可由安裝尺寸圖得e=600mmf主要是車載物架的高度加上防止摩擦的距離和相對地面的高度即f=2000+1500+150*2mm=3800mmg=3000mml是主梁的寬度=400所以泵房高度H=204+197+420+756+600+3800+3000+400mm=9377mm取9.38m3.11選擇附屬設(shè)備3.11.1引水設(shè)備真空泵的排氣量QV=]K-漏氣系數(shù)本次設(shè)計取1.10Wp-一臺泵泵殼容積，本次設(shè)計Vp=3.14*(0.35/2)2*（1.392+0.35）=0.1675Ws-吸水池最低水位到泵吸水口的空氣容積。查表可得Vs=0.106*（1+2.3+6.765）=1.067mHa-大氣壓水柱高度，取10.33mHss-安裝高度即2.3mT-泵的引水時間，本次設(shè)計取5分鐘QV=1.10*（0.1675+1.067）*10.33/（0.084（10.33-2.3））m3/h=20.96m3/h=最大真空值Hv=(1017.5+200+1500)/13.6=199.82mmHg所以選擇SZB-4的真空泵表8SZB-4真空泵的信息表型號流量真空度(kPa)轉(zhuǎn)數(shù)r/min功率軸功率電動機葉輪直徑（mm）L/minL/s型號功率SZB-43305.5-56.714501.1Y100L-42.21802404.0-67.11.2120