泵与泵站课程设计计算说明书.doc

泵与泵站课程设计 水泵及水泵站课程设计 题 目 四川省某城镇自来水厂的取水泵站工艺设计 学 院 建筑与环境学院 专 业 给排水工程 学生姓名 呙晓欧 学 号 1043052072 年级 2010级 指导教师 王庆国 二 一四 年 六 月 二十六 日目录一、课程设计任务书21.1设计任务及要求21.2设计资料21.3主要设计步骤3二、设计流量的确定和设计扬程估算32.1设计流量q32.2设计扬程h3三、初选泵和电机53.1选泵5四、机组基础尺寸的确定8五、吸水管路与压水管路计算95.1吸水管路的设计95.2压水管路的设计105.3吸压水管路的敷设10六、机组与管道布置106.1布置原则106.2本设计分析10七、吸水管路和压水管路中水头损失的计算11八、泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算12九、附属设备的选择12十、泵房建筑高度的确定13十一、设计体会13十二、参考资料13一、课程设计任务书1.1设计任务及要求设计题目：四川省某城镇自来水厂的取水泵站工艺设计该城镇规划近期为2020年，远期为2030年。取水泵站设计要求近远期结合，泵房土建部分按远期设计，设备只安装近期要求的设备。1.2设计资料 1.2.1城镇规划资料设计用水量资料该城镇近期设计水量为6000+72100=13200（m/d），远期设计水量为近期的1.4倍。城镇消防供水要求 根据防火规范要求，该城镇同时发生火灾次数为两次，每次消防用水量为45l/s，火灾延续时间按2小时计。消防储水使用后要求24小时内补满。供水安全性要求要求连续供水，事故时输水管供水量不低于正常供水时流量的75%。1.2.2泵站设计资料水文、地质资料在拟建一级泵站河段处百年一遇洪水位为590.60m，常水位为585.20m，97%保证率的枯水位为582.50m。97%保证率的枯水流量为31.5m/s。河流断面见附图1。河流水质符合生活饮用水水源水质标准。在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。由地质柱状图可看出，表层有2m厚的砂粘土覆盖层，以下是中密卵石层或砂岩，适合工程建设。地形资料拟建一级泵站处的地形见附图2。水厂配水井设计水位标高为600.3m。气象资料年平均气温15.8，最高气温39.5，最低气温5.6，最大冻土深度0.30m。河流冬季无结冰现象，夏季最高水温为26。河流主导风向，夏季为东南风，冬季为西北风。1.3主要设计步骤1.设计概述、设计范围、设计资料。2.选泵、配电机方案。3.布置机组和管道、机组基础的设计、吸水管和压水管的设计。4.泵房平面及高程设计。5.其它辅助建筑物或构件的设计。二、设计流量的确定和设计扬程估算2.1设计流量q为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，本设计考虑一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：式中 qr一级泵站中水泵所供给的流量(m3/h)； qd供水对象最高日用水量(m3/d)； 为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取=1.05-1.10； t为一级泵站在一昼夜内工作小时数。考虑到输水干管漏损和水厂本身用水，取自用水系数=1.1，则近期设计流量为q=1.11320024=605m/h=0.1681m/s远期设计流量为q=1.11.41848024=847m/h=0.2353m/s2.2设计扬程h总体布置选择站址、绘制取水泵站枢纽布置图。根据课程设计资料附图2，从河岸到净水厂的距离为6050001000 (m）=300m。在本设计中，从取水头部到泵房吸水间的长度为25m，泵站的长度为22m，则输水干管的长度为300-25-22m=253m。输水干管中的水头损失h查给水工程界限流量表，本设计中使用两条500mm钢管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：q=0.750.2353m/s=0.1765m/s，管内流速v=qa=0.8989m/s,查给水排水设计手册得1000i=3，i=0.003。h=1.10.003253=0.84m（式中1.1系包括局部损失而加大的系数）。泵所需静扬程hst在最不利情况下，从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.00325m=0.08m。则吸水间中最高水面标高为590.600.08=590.52m，最低水面标高为582.500.08=582.42m，所以泵所需静扬程hst为：洪水位时，hst=600.3590.52=9.78m枯水位时，hst=600.3582.42=17.88m泵站内管路中的水头损失hp粗估为2m，并考虑安全水头2m。则泵设计扬程为：枯水位时，h max=0.84+17.88+2+2=22.72m洪水位时，h min=0.84+9.78+2+2=14.62m三、初选泵和电机3.1选泵 近期选用三台凯泉第四代kqw系列单级卧式离心泵，型号为kqw200/285-37/4。近期三台泵，两台工作，一台备用。远期增加一台同型号泵，三台工作，一台备用。 在凯泉网站上查到该型号泵的参数如下。 参数表 尺寸表 特性曲线注：图中有三种型号的泵的特性曲线。我们需要的是标有200/285-37/4的特性曲线。3.2选电机 查给水排水设计手册，根据kqw200/285-37/4型泵的要求选用电动机。根据所要求的最大功率，转矩和转数选用电动机。根据电动机功率大小，参考外电网的电压决定电动机的电压。根据工作环境和条件决定电动机的外形和结构形式。 根据投资少，效率高，运行简单等条件，来确定所选电动机类型。 该泵对电动机的要求： 本设计选用y225s-4型三相鼠笼式异步电动机。 y225s-4 37kw三相异步电动机是一般用途低压三相鼠笼型异步电动机基本系列。该系列可以满足国内外一般用途的需要，机座范围80-315，是全国统一设计的新系列产品。 y系列电动机具有高效、节能、性能好、振动小、噪音低、寿命厂、可靠性高、维护方便、转动转矩大等优点。安装尺寸和功率等级完全符合iec标准，采用b级绝缘，外壳防护等级为ip44，冷却方式为ic411。 y系列电动机，额定电压为380v，额定频率为50hz，绝缘等级为b级、防护等级为ip44。 3kw以下为“y”接法，4kw以上为“”接法。 y225s-4 37kw电机应用于一般无特殊要求的机械设备，如农业机械、食品机械、风机、水泵、机床、搅拌机、空气压缩机等。电机详情产品类别三相异步电动机品牌恒富型号y225s-4极数4极额定功率37kw产品认证ccc应用范围机械设备额定电压(v)380额定转速(rpm)1500参数见下表。四、机组基础尺寸的确定 kqw200/285-37/4型泵的安装尺寸厂家已给出。查给水排水设计手册第11册常用设备，查y225s-4型三相鼠笼式异步电动机的安装尺寸。在本设计中，取基础长度l=(底座长度+0.20)m=770+200=970mm基础宽度b=底座螺孔间距（在宽度方向上）+0.20m=560+200=760mm机组总重量w=560+465=1025kg=10045n。基础深度按下式计算：h=3.0w/(lb)式中 l=0.97m；b=0.76m；=23520n/m（混凝土基础）故h=1.74m设泵房底板为1m，则基础实际深度连同泵房底板在内，为1.74+1=2.74m。五、吸水管路与压水管路计算为了保证泵有良好的吸水条件，减少临近机组的干扰，提高取水的安全性，每台泵都布置有各自单独的吸水管和压水管。为了保证泵吸压水管路有良好的水力条件，且使水流不在管内发生淤积或冲刷，室外给水设计规范要求吸压水管路有不同的流速范围如下表： 由于近期期工作泵的台数为两用一备，则吸、压水管布置3条，其中一条备用，则每条水管的流量q=168.12=84.05l/s。输水管路平行敷设两条管道以提高供水安全性，则输水管每条管的流量q=168.12=84.05l/s。 5.1吸水管路的设计根据各条管的流量采用84.05l/s，根据水力计算表，采用dn275的钢管，其流速v=1.38m/s，1000i=10.8m，满足表中吸水管流速要求。 吸水管路的设计参数： a.设计中通常取吸水管喇叭口（或底阀）扩大部分的直径d为吸水管直径的1.31.5倍，根据吸水管直径为dn275可知d取为350mm，则本设计中吸水管进口高于井底不小于0.8d，即取250mm； b.吸水管喇叭口边缘距离井壁不小于（0.751.0）d，取为250mm； c.在同一井中安装有几根吸水管时，吸水喇叭之间的距离不小于（1.52.0）d，取为550mm； d.本设计采用的是自灌式吸水，则为了减少吸水管进口处的水头损失，吸水管进口通常采用喇叭口形式，不设滤网； e.吸水管进口，即喇叭口在最低水位下的淹没深度不小于0.51.0m，本设计取1.0m。5.2压水管路的设计根据各条管的流量采用84.05l/s，根据水力计算表，采用dn225的钢管，其流速v=2.13m/s，1000i=34.0m，满足表中压水管流速要求。5.3吸压水管路的敷设 敷设平行时，管道外壁相距0.5m，以便维修人员能够无阻地拆装接头和配件； 管路上必须设置供放空管路用的放水口； 管道应敷设在地沟、地下室或地板上；六、机组与管道布置6.1布置原则布置尽量紧凑，充分利用建筑面积。为保证安全供水，输水干管通常设置两条。能使任何一台泵及闸阀停用检修而不影响其他泵的工作。每台泵能输水至任何一条输水管。管路及其附件的布置和敷设应当保证使用和修理上的便利。管理方便。6.2本设计分析将四台机组交错并列布置橙两排，两台为正常转向，两台为反常转向，在订货时应予以说明。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。每台泵能输水至任何一条输水管。泵出水管上设有液控蝶阀和手动蝶阀，吸水管上设手动闸板闸阀和手动蝶阀。为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面。附图取水泵站剖面图和取水泵站平面图。七、吸水管路和压水管路中水头损失的计算取最不利线路为计算线路。吸水管中水头损失hshs=hfs+hlshfs=0.01081.255=0.014mhls=(1+2) v22/（2g） + 3 v12/（2g）1吸水管进口局部阻力系数，本设计取0.75；2闸阀局部阻力系数，本设计取0.15；3偏心减缩管的阻力系数，本设计取0.2；则hls=（0.75+0.15）1.3822g+0.202.722g=0.162m故hs=hfs+hls=0.014+0.162m=0.176m压水管路水头损失hd:hd=hfd+hld、1、压水管路沿程水头损失: hfd =il=0.06m2、局部水头损失:hld=（1+2+3+4+5）v12/2g+(6+7）v22/2g 式中1止回阀局部阻力系数2手动闸阀局部阻力系数3压水管上的电动闸阀局部阻力系数4同心渐扩管局部阻力系数5连接三通的同心渐扩管局部阻力系数6出水管上的电动机闸阀局部阻力系数7三通局部阻力系数v1压水管的流速v2压水管并流后的流速计算得：hld=1.29m所以压水管路总水头损失为hd=hfd+hld=0.06+1.29=1.35m则泵站内水头损失:h=hs+hd=0.176m+1.35m=1.53m枯水位时，h max=0.84+17.88+1.53+2=22.25m洪水位时，h min=0.84+9.78+1.53+2=14.15m符合要求。八、泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算为了便于用沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一高度，因而泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于起允许吸上真空高度，无需计算。 本设计中，吸水间最低动水位标高为581.5m，为保证吸水管的正常吸水，吸取水管的中心标高为579.8,吸水管上缘的淹没深度为581.5m-579.8-0.275/2=1.56m。本设计中，吸水管下缘距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高为579.8-（0.275/2+0.7）=578.96m。洪水位标高为590.60m，考虑一米的浪高，并且考虑到0.1m的安全高度，则操作平台标高为590.60+1+0.1=591.70m。故泵房筒体高度为： h=591.7-578.96=12.74m九、附属设备的选择9.1起重设备最大起重量为kqw200/285-37/4型泵的重量wp=560kg,最大起重高度为12.74+2=14.74m(其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度)。为此，选用吊梁。9.2引水设备泵系自灌式工作，不需引水设备。9.3排水设备由于泵房较深，本设计中采用电动泵排水。沿泵房内壁设置排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。选用两台离心泵，一台工作，一台备用。9.4通风设备由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空-空冷却，但是由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。9.5计量设备在净化厂的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。十、泵房建筑高度的确定 泵房筒体高度已知为12.74m，操作平台以上的建筑高度，考虑起重设备以及起吊高度，电梯井机房的高度，采光及通风的高度，本设计中，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为采用8.00m，从平台楼板到房顶底板净高采用10.00m。十一、