2017毕业论文-平顶山市给水厂送水泵站设计.doc

平顶山市给水厂送水泵站课程设计 河 南 城 建 学 院 设计（论文）设 计 题 目：平顶山市给水厂送水泵站设计 系 别： 环境与市政工程系 专 业： 给水排水工程 班 级 学 号： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 2011 年 12 月 29 日目录第一章 设计任务书61.1 设计要求61.1.1 设计题目61.1.2 泵站设计水量61.1.3 设计任务61.2 二级泵站设计资料71.3 设计内容71.4 设计成果7第二章 设计计算说明书82.1 水泵和电机的初步选择82.1.1 二级泵站的组成及特点82.1.2 泵站设计参数的确定92.2 水泵机组基础的设计142.3 水泵吸水管路和压水管路设计162.3.1 吸水管路162.3.2 压水管路172.3.3 管路附件选配172.4 布置机组和管道182.5 泵房形式的选择182.6 吸水井的设计182.7 各工艺标高的设计192.8 复核水泵和电机202.9 消防校核202.10 设备的选择212.10.1 引水设备212.10.2 计量设备212.10.3 起重设备212.10.4 泵房的高度212.10.5 防水锤设备222.11 泵房建筑高度和平面尺寸的确定222.12 设计二级泵站平面图及剖面图22结束语：23参考文献24前言 水泵站课程设计，是这学期的最后一课。在紧张而又充实的这次设计中让我学到了很多。 我的设计任务是平顶山市的给水厂送水泵站，依照前面两周平顶山市给水排水管网设计的一些数据，如，设计流量，设计标高等，结合水泵与水泵站课堂上老师所讲的知识，以及相关的设计资料和设计手册，进行设计。这样，既让我结合了实际，又进一步检验了自己在管道设计中设计数据，揭露了管网设计中忽略的问题。我的送水泵站设计，包括送水泵房的长、宽确定；泵房内泵及附属配件的布置和选用；进、出水管管径的设计；蝶阀、闸阀、止回阀等阀门及弯头的选用与安装；泵的选择等。在设计中相关的管径、管材以及管道上的安全阀件；考虑到经济因素确定泵房高度；根据流量选取水泵和电机，原则就是经济安全。泵房设计时注意泵房的排热，因此设置了较大的窗户，以便排除热空气。 我在绘制设计图中的相关阀件时参考了相关图集，力求做到接近真实，由于是第一次接触泵房设计，其中的问题和纰漏还望老师给予指出。 Preface Pumping station design, is the last lesson. In a tense and fulfilling this design to let me learn a lot. My task is to design the Pingdingshan city water supply pump station, in accordance with the preceding two weeks Pingdingshan city water supply and drainage design of some data, such as, design flow, design elevation, combination of water pump and water pump station class teachers knowledge, and related design data and design manual, design. This is me, a combination of practical, and further test themselves in the piping design in the design data, exposing the pipe network design problems ignored. The pump station design, including a pump house long, wide determine pump and accessories; pump room layout and selection of inlet, outlet pipe; design; butterfly valve, gate valve, check valve and other valves and bends in the selection and installation of pump selection. In the design of pipe diameter, pipe and associated piping safety valves; consider economic factors determine the pumping height; according to the flow selection of pump and motor, principle of economic security. The pumping station design attention to pump heat, thus setting a larger window, in order to eliminate hot air. I am drawing design of relevant valves of reference of the related atlas, and strive to achieve close to reality, because it is the first time to contact pump design, the problems and flaws still hope the teacher gives the points. 第一章 设计任务书1.1 设计要求1.1.1 设计题目：平顶山市给水厂送水泵站设计1.1.2 泵站设计水量：197400m3/d1.1.3 设计任务 城市送水泵站技术设计的工艺部分。根据水量、水压变化情况选泵，工作泵和备用泵型号和台数。泵房型式的选择机组基础设计；平面尺寸及高度计算水泵吸水管和压水管力直径：选用各种配件和阀件的型号、规格种及安装尺寸（说明特点）。吸水井设计：尺寸和水位布置机组和管道泵房中各标高的确定：室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵房建筑高度等。 复核水泵及电机：计算吸水管及泵站内压水管损关、求出总扬程、校核所选水泵，如不合适，则重选水泵及电机。重新确定泵站的各级供水量。 进行消防和转输校核.计算和选择附属设备设备的选择和布置计量设备起重设备排水泵及水锤消除器等确定泵站平面尺寸、初步规划泵站总平面泵房的长度和宽度，总平面布置包括：配电室、机器间、值班室、修理间等。1.2 二级泵站设计资料1.2.1 泵站的设计水量 197400 m3/d1.2.2 管网设计的部分成果 根据用水曲线确定的二级泵站工作制度，分(2)级工作。第一级，从(5)时到(20)时，每小时占全天用水量的(4.8)%；第二级，从(20)时到(5)时，每小时占全天用水量的(3.11)%。 城市的设计最不利点的地面标高(69.01)米，建筑层数(7)层，自由水压(32)米。 管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为(8.8)米； 消防流量为(288)m3/h，消防扬程为(13.63)米。 清水池所在地面标高为(63)米；清水地最低水位在地面以下(0.1)米。1.2.3 城市冰冻线为(0.2)米，最高温度为(3540)，最低温度为(-88)。1.2.4 泵站为双回路供电，电压等级为380v，10kv。1.3 设计内容平顶山市城镇给水厂扩初设计1.4 设计成果1.说明书：包括设计依据、机组选择、台数、泵站形式和建筑面积、启动方式等。2.计算书：写明计算过程并附必要草图。3.图纸：泵站平、剖面图各一张（比例1501200）。第二章 设计计算说明书2.1 水泵和电机的初步选择2.1.1 二级泵站的组成及特点2.1.1.1 二级泵站的组成(1)水泵机组：包括水泵和电动机，是泵站中最重要的组成部分；(2)吸压管路：指水泵的吸水(进水)管路和压水(出水)管路，水泵通过吸水管从吸水井(池)中吸水，经水泵加压后通过压水管路送至用户；(3)引水设备：指真空引水设备(如真空泵、引水罐等)和灌水设备。当水泵工作为吸入式启动时，需引水设备；(4)起重设备：指泵站内设备及管道安装，检修用的吊车、电动葫芦等设备；(5)排水设备：指排水泵、排水沟、集水坑等，用以排除泵站地面污水；(6)计量设备：指流量计、压力计、真空泵、温度计等；(7)采暖及通风设备：指采暖用的散热器、电热器、火炉及通风机等设备；(8)电气设备：指变、配电设备；(9)防水锤设备：指水锤消除器等；(10)其他设备：包括照明、通信、安全与防水设施等。在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外，还设有高低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。2.1.1.2 二级泵站的特点二级泵站通常设在净水厂内，经水厂净化后的水进入清水池储存，清水池中水经管道自流入吸水井，水泵从吸水井吸水，经加压后送入城市输配水管网。其工艺流程如：清水池吸水井送水泵站输配水管网用户。基本特点：泵站埋深较浅，通常建成地面式或半地面式，为了适应用户水量、水质的变化，需要设置多台水泵机组，因而，泵房面积较大，泵房一般为矩形形状，混凝土结构。2.1.2 泵站设计参数的确定2.1.2.1 流量的确定泵站一级工作时的设计工作流量 Q1 = 1974004.8 = 9475.2 m3/h = 2632 L/s泵站二级工作时的设计工作流量 Q1 = 1974003.11 = 6139.14 m3/h = 1705.32 L/sH = = 5.34+32+8.8+2 = 48.14 m其中: H泵站所需扬程（m） 地形高差(m)自由水压(m)；H总水头损失(m)； h泵站内损失（初步估计为2m） 2.1.3 选择水泵2.1.3.1 水泵选择的基本原则 选泵要点：（1）大小兼顾，调配灵活 在用水量和所需的水压变化较大的情况下，选用性能不同的泵的台数越多，越能适应用水量变化的要求，浪费的能量越少。（2）型号齐全，互为备用 希望能选择同型号的泵并联工作，这样无论是电机、电器设备的配套与贮备管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。（3）合理地用尽各泵的高效段 单级双及吸式离心泵是给水工程中常用的一种离心泵（如Sh型、SA型）。它们的经济工作范围（即高效段），一般在0.85Qp1.05Qp之间（Qp为泵铭牌上的额定流量值）。（4）近远相结合的观点在选泵过程应给予相当的重视。特别是在经济发展活跃的地区和年代，以及扩建比较困难的取水泵站中，可考虑近期用小泵大基础的办法，近期发展采用换大泵轮以增大水量，远期采用换大泵的措施。（5）大中型泵站需作选泵方案比较。考虑因素（1）泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部布置等有影响，因而对泵站造价很有关系。（2）应保证泵的正常吸水条件。在保证不发生气蚀的前提下，应充分利用泵的允许吸上真空高度，以减少泵站的埋深，降低工程造价（3）应选用效率较高的泵，如尽量选用大泵，因为一般而言大泵比小泵的效率高。（4）根据供水对象对供水可靠性的不同要求，选用一定数量的备用泵，以满足在事故情况下的用水要求： 在不允许减少供水量的情况下（例如冶金工厂的高炉与平炉车间的供水），应有两套备用机组。 允许短时间内减少供水量情况下，备用泵只保证供应事故用水量。 允许短时间内中断供水时，可只设一台备用泵。城市给水系统中的泵站，一般也只设一台备用泵。通常备用泵的型号可以和泵站中最大的工作泵相同。 当管网中无水塔且泵站内机组较多时，也可考虑增设一台备用泵，它的型号和最常运行的工作泵相同。（5）如果给水系统中具有足够大容积的高地水池或水塔时，可以部分或全部代替泵站进行短时间供水，则泵站中可不设备用泵，仅在仓库中贮存一套备用机组即可。2.1.3.2 管路特性曲线 可用管路特性曲线进行选泵。先求出管路特性曲线方程中的参数，因为HST = 5.34+32=37.34 m，所以因此，为了方便日后水泵的管理和维修，选择三台同样型号的水泵，互为备用，第一级工作时两台水泵并联工作，第二级工作时一台水泵单独工作。管路特性曲线关系见下表一。表一 管路特性曲线关系表Q500600800100012001400160018002000h0.39 0.56 1.00 1.56 2.25 3.06 3.99 5.05 6.24 H37.73 37.90 38.34 38.90 39.59 40.40 41.33 42.39 43.58 Q220024002600280030003200330034003500h7.55 8.99 10.55 12.23 14.04 15.97 16.99 18.03 19.11 H44.89 46.33 47.89 49.57 51.38 53.31 54.33 55.37 56.45 2.1.3.3 型谱图上初选水泵 在型谱图上，扬程在（48.1443.87）m，流量在（877.33568.44）L/s范围内的泵都可用。但应注意，扬程接近48.14m的水泵应选其中扬程较低的水泵，扬程接近43.87m的水泵应选其中扬程较高的水泵。其台数应满足流量变化的要求，从而制定选泵方案。 从S型谱图上查到适合本设计的水泵型号有600s47和800s76J 查给水排水设计手册S型单级双吸离心泵的性能，可得下表：表二 两种S型单级双吸水泵性能表型号流量Q(m3/h)扬程H(m)转速n(r/min)轴功率N(kW)效率()允许吸上真空高度Hs(m)泵重(kg)600s47216056970412808.138503170474618836004045686 800s76J300054585551804788844004967587550043758852.1.3.4 水泵选择方案的确定由上表可知，两种水泵基本上都能满足水厂的需求。按照型号尽量统一的条件下，初步定出两种方案：方案一： 四台600s47水泵，三用一备。方案二： 四台800s76J水泵，三用一备。分别画出两种水泵的供水性能分析图，分析各工况下两个方案的技术指标方面的合理性。见下图1、2。图一 600s47供水性能分析图图二 800s76J供水性能分析图 由上面两个图可以做出各方案在各种工况下水泵的性能表见下表3。表三 水泵性能表水泵运行开机型号及台数水泵工作流量/(L/s)扬程范围/m扬程浪费范围/m水泵效率()水泵扬程需要扬程600s47 3台2580304052545248068085600s47 2台2580484808085800s76J 3台19202650485548440118086800s76J 2台1920444408086 经分析可知：方案一中一级供水需全开三台机组，供水流量2632L/s，浪费扬程5m，水泵效率约为82；二级供水需开两台机组，供水流量1705.32L/s，浪费扬程12m，水泵效率约为80。方案二中一级供水需全开三台机组，供水流量2632L/s，浪费扬程0.1m，水泵效率约为88；二级供水需开两台机组，供水流量1705.32L/s，浪费扬程6m，水泵效率约为85。从以上技术指标来看，明显应该选择方案二。因为它在一级供水时浪费的扬程少，仅为0.1m，二级供水时浪费扬程为6m，也比方案一中的12m小很多。而且一、二级的效率也明显比方案一高，其允许真空吸上高度也比方案一的600s47泵小。综上所述：选择方案二。2.1.3.5 确定电机根据水泵样本提供的配套可选电机，选定Y800-10/1180电机，其参数如下： 型号额定值效率()功率因数(cos)转动惯量(t)重量（）功率（kw）电流(A)转速(r/min)Y800-10/1180 800 96.6 593 94 0.85 0.84 73702.2 水泵机组基础的设计查给排水设计手册第11册，可知：表四 800s76J型单级双吸离心泵外形尺寸表(mm)型号外形尺寸 进口法兰尺寸出口法兰尺寸LbH3DN1D01D1DN2D02D2800s76J2750228521508009501015600725780图三 800s76J型单级双吸离心泵外形尺寸图表五 14sh-9型单级双吸离心泵(不带底座)安装尺寸表(mm)型号电动机尺寸L1HhBA800s76J34541125930875640型号L L2出口锥管法兰尺寸800s76J860500350460505图四 14sh-9型单级双吸离心泵(不带底座)安装尺寸图800s76J型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则基础长度L=电机长+泵总长=5170基础宽度B水泵和电机最外端螺孔间距(宽度方向，取大者)+（400500） 1750+400=2150基础高度H= = 4（7888+7370）/(5.172.152400)2.5m其中：W水泵 水泵重量（kg）;W电机 电机重量（kg）;L基础长度（m）B基础宽度（m）;基础密度（kg/m3）(混凝土密度2400 kg/m3)最终确定水泵占地LBH=5.17m2.15m2.5m。2.3 水泵吸水管路和压水管路设计当泵站为一级供水时，三台800s76J型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=9475.2m3/h=2632L/s，单台水泵出水量Q=877.3L/s当泵站为二级供水时，二台800s76J型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=6139.2m3/h=1705.32L/s，单台水泵出水量Q=852.6L/s；水泵吸、压水管所通过的流量应按Q=877.3L/s(最大)设计，管材采用钢管。2.3.1 吸水管路2.3.1.1 吸水管路布置要求吸水管路通常处在高压状态下工作，所以对吸水管路的基本要求是不漏气、不积气、不吸气，否则会使水泵的工作产生故障。为此常采取一下措施：(1) 为保证吸水管路不漏气，要求管材必须严格。(2) 为使水泵及时排走吸水管路中的气体，吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度。(3) 吸水管的安装与敷设应避免在管道内形成气囊。(4) 吸水管安装在吸水井内，吸水井有效容积应不小于最大一台泵5min的抽水 量。(5) 吸入式工作的水泵，每台水泵应设单独的吸水管。(6) 当吸水池水位高于水泵轴线时，吸水管上应设闸阀，以利于水泵检修。(7) 当水中有大量杂质时，喇叭口下面应设置滤网。(8) 吸水管设计流速一般为：DN250mm时，v=1.01.2m/s；DN2501000mm时，v=1.21.6m/s；DN1000mm时，v=1.52.0m/s.2.3.1.2 吸水管管径当Q=877.3L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=900mm，流速V=1.38m/s，单位管段的水头损失i=2.352.3.2 压水管路2.3.2.1 压水管路布置要求对压水管路的基本要求是耐高压、不漏水、供水安全、安装及检修方便。(1) 压水管路常采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要经常检修处采用法兰接口。(2) 为了避免管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适当位置上设补偿接头或可挠性接头。(3) 离心泵必须要关闸启动。(4) 当不允许水倒流时，需设止回阀。(5) 压水管设计流速为：DN250mm时，v=1.52.0m/s；DN250mm时，v=2.02.5m/s；2.3.2.2 压水管管径当Q=877.3L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=700mm，流速V=2.29m/s，阻力系数i=8.902.3.3 管路附件选配压水管上配置DN600mm*700mm同心渐放管四个（=0.19，L=350mm），钢制焊接90度弯头两个（），钢制异径四通两个（），对夹式传动蝶阀四个（，L=156mm），止回阀四个（=0.06，L=1700）；吸水管上配置DN900mm*800mm偏心渐缩管四个（=0.18，L=350mm），钢制焊接90度弯头两个（），闸阀四个（=0.06，L=780）。2.4 布置机组和管道水泵机组布置的基本要求是：供水安全可靠、管道布置简短、安装与维护方便、机组排列整齐、起重设备简单并留有扩建余地。常见的布置形式有：1、纵向排列适用于IS型单级单吸悬臂式离心泵。采用这种排列形式可以使吸水管保持顺直，机组布置较为紧凑整齐，检修方便，泵房长度较小但宽度较大(IS型水泵轻，可以用移动式吊装设备)。2、横向排列(泵轴线呈一直线布置)横向排列这种布置形式适用于侧向进水、侧向出水的Sh型双吸式水泵，进出水管顺直，水力条件好，这种布置形式虽然泵房长度大些但跨度小，吊装设备采用单轨吊车即可。3、横向双行排列横向双行排列这种排列更为紧凑，节省建筑面积。泵房跨度大、起重设备需考虑采用桥式行车。适用于泵房中机组较多的圆形取水泵站。但这种布置形式两行泵的转向从电机方向看去是彼此相反的，因此，在泵订货时应向水泵厂特别说明，以便水泵厂配置不同转向的轴套止锁装置。我选择的是横向排列。各个间距尺寸要求见课本P116。2.5 泵房形式的选择根据清水池最低水位标高H=63.67m和水泵Hs =4m的条件，确定泵房为矩形地面式。泵房东侧设有大门、检修间和值班室，西侧设有配电室等。2.6 吸水井的设计吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。吸水井最低水位清水池最低水位清水池至吸水井水头损失63.67-1.9961.58m具体尺寸要求为：(1) 吸水管进口淹没水深h0.51.0m，否则应设水平隔板，水平隔板长为2D或3d(D为喇叭口大头直径，d为吸水管直径)，取h=1m；(2) 吸水管进口应设喇叭口，以便吸水管进口水流平稳，减少损失。喇叭口大头直径D(1.31.5)d=1.3d=1200 其中：d为吸水管直径喇叭口的长度为L(3.57.0)(D-d)=1200 喇叭口下缘距吸水井井底距离（0.81.0）D=960 喇叭口距吸水井井壁距离（0.751.0）D =1200喇叭口之间的距离（1.52.0）D =2400所以，考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为23400mm，吸水井宽度为4080mm，吸水井高度为3420mm(包括超高300)。经计算吸水井有效容积为362.5m3，大于泵站一台泵5min的抽水量（为263.2m3），故满足要求。2.7 各工艺标高的设计800s76J型水泵允许吸上真空高度Hs可在水泵性能曲线上查得,当Q=877.3L/s时，Hs =4m。水泵允许安装高度：吸水管长度暂按10m估算，其沿程水头损失：iL=2.3510=0.0235m局部水头损失：式中：吸水管进口喇叭口局部阻力系数，取0.1；90弯头局部阻力系数，取0.68；阀门局部阻力系数，取0.06；偏心渐缩管局部阻力系数，取0.18；V吸水管中流速，1.38m/s V1水泵进口处流速，1.8m/s吸水管总水头损失为hs=iL+ =0.0235+0.1114=0.1349m，但考虑长期运行后，水泵性能下降和管路阻力增加等，为安全起见所以取。则 1、泵轴标高吸水井最低水位+Hss61.58+2.57=64.15m2、基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)64.15-0.6163.54m3、泵房地面标高基础顶面标高-0.3063.54-0.26=63.28m2.8 复核水泵和电机根据已经确定的机组布置和管路情况重新计算泵房内的管路水头损失，复核所需扬程，然后校核水泵机组。 泵房内管路水头损失h泵站内 = hs +hd =1.42+0.196=1.616m其中 ：吸水管总水头损失 hs =1.42m压水管总水头损失hd =iL=1.18.9020=0.196m（系数1.1表示压水管路中局部损失按沿程损失的10%计算.）所以，水泵扬程与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。2.9 消防校核消防时，泵站的供水量Q火=Qd+Qx =2632+240=2872L/s消防时，泵站的扬程其中： HST 泵静扬程，mh 总水头损失，mh泵站内 泵站内损失，m 根据和，在附图上绘制泵站在消防时需要的水泵工况点X时，发现 X点在三台水泵并联特性曲线的下方，所以，三台水泵并联工作就能满足消防时的水量和水压要求，说明所选水泵机组能够满足消防灭火的要求。2.10 设备的选择2.10.1 引水设备启动引水设备，选用水环式真空泵，真空泵的最大排气量 =1.10(0.25+8.45)10.33/300(10.33-2.57)=0.0457m3/s其中 真空泵的最大排气量（m3/s）；漏气系数（1.051.10）；最大一台水泵泵壳内空气容积（m3）；吸水管中空气容积；一个大气压的水柱高度，取10.33；水泵引水时间（h），一般取5min；离心泵的安装高度（m）； 真空泵的最大真空度mmHg其中 真空泵的最大真空度（mmHg）； 离心泵的安装高度（m），最好取吸水井最低水位至水泵顶部的高差。 根据和选取SZB-8型水环式真空泵2台，一备一用，布置在泵房靠墙边处。