毕业设计（论文）-某城镇取水泵站和送水泵站设计.doc

提供全套毕业设计，欢迎咨询泵与泵站课程设计题 目：某城镇取水泵站和送水泵站设计学 院：环境科学与工程学院专 业：给水排水工程班 级：市政1102学 号：1113300204、09、14、22、24、25学生姓名： 指导教师： 二一四 年 一 月组员分工曾光1113300204取水泵站、送水泵站剖面图史航1113300209取水泵站、送水泵站平面布置图历洛克1113300214送水泵站设计说明书王哲烨1113300222取水泵站、送水泵站设计计算张海荣1113300224取水泵站设计说明书戴梁萍1113300225取水泵站、送水泵站设计计算26目录设计原始资料51.取水泵站的设计51.1取水方式的选择51.2设计流量的确定和设计扬程估算61.2.1设计流量q61.2.2 设计扬程h61.3初选泵和电机71.3.1 初选泵71.3.2初选电机81.4机组基础尺寸的确定81.5吸水管路与压水管路计算91.6机组与管道布置101.7 吸水管路和压水管路中水头损失的计算111.8泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算131.8.1 泵安装高度的确定131.8.2 泵房筒体高度确定131.9泵房高度的确定131.10附属设备的选择131.10.1起重设备131.10.2引水设备131.10.3排水设备131.10.4通风设备141.10.5计量设备141.10.6噪声消除和水锤消除142送水泵站设计152.1泵房形式的选择152.2 设计流量和扬程的计算152.2.1设计流量152.2.2设计扬程152.3初选泵和电机152.3.1选泵152.3.2初选电机172.4机组基础尺寸的确定172.5 吸水管路和压水管路设计计算182.6机组与管道布置182.7吸水井设计192.8吸水管路和压水管路的水头损失的计算202.9泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算232.9.1泵安装高度确定232.9.2 泵房筒体高度计算232.10附属设备的选择242.10.1引水设备242.10.2计量设备242.10.3排水设备242.10.4、起重设备242.10.5通风设备242.10.6消声设备252.10.7水锤设备252.11消防校核25设计原始资料基础资料（同给水排水管网系统课程设计资料）：1、某城镇总平面图（1:5000），共分两个区，i区有火车站、化工厂、印染厂各一处；ii区有医院、造纸厂各一处。2、城镇近期规划人口密度：400人/公顷，给水普及率100%，最高日居民生活用水定额140l/cap d。最高日用水量变化如表1所示。3、居住区建筑为6层。居住区卫生设备：室内有给排水设备和淋浴设备。4、造纸厂生产用水量为2000m3/d，该厂按三班制工作，每班人数200人，每班淋浴人数为30%；印染厂生产用水量为1500m3/d，该厂按两班制工作，每班人数300人，每班淋浴人数为50%；化工厂生产用水量为1000m3/d，该厂按一班制工作，共有工人100人。三个工厂对水质和水压无特殊要求。5、火车站用水量为800m3/d。6、医院用水量为1000m3/d。7、浇洒道路及绿地用水量500m3/d。8、未预见用水量及管网漏水量取值范围15-25%。9、此城镇位于浙江省内，土质为砂纸粘土，无地下水，不考虑冰冻。10、二级水泵站采用二三级制。气象水文资料：1、秋冬枯水期枯水位标高90.5m2、春夏洪水期洪水位标高97.0m3、夏季水温最高不超过34度，冬季水温最低不低于4度4、常年平均水位92m设计资料：1、水厂混凝池高6.5m2、清水池最低水位在地面以下3m3、取水方式采用自流管深入河道中心取水，自流取水管全长100m4、 其它：考虑到城镇快速发展，远期用水量拟增加50%，需考虑消防用水。1.取水泵站的设计1.1取水方式的选择由原始资料确定，本设计采用的取水方式为自流管深入河道中心取水，自流管全长100m。1.2设计流量的确定和设计扬程估算1.2.1设计流量q考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取自用水系数a=1.05，则 近期设计流量为远期设计流量为1.2.2 设计扬程h 1）泵所需静扬程hst通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即按远期考虑，一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时。自流管的流速应取1.52.0m/s，得自流管管径取自流管管径d=500mm，此时流速v=1.63m/s，符合要求。 由海增-威廉公式可计算得到从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失则吸水间中最高水面标高为，最低水面标高为，平均水面标高为。所以泵所需静扬程为：洪水位时， 枯水位时， 平均水位时， 2）输水干管中的水头损失在最不利条件下，即当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（设计流量按按远期考虑），输水干管的流速应取，可计算得输水管管径，取d=400mm，v=2.47m/s，查水力计算表得i=0.0211。所以（式中1.1包括局部损失而加大的系数）。3）泵站内管路中的水头损失 粗估为2m则泵设计扬程为：枯水位时， 洪水位时， 平均水位时， 1.3初选泵和电机1.3.1 初选泵泵的选择对整个取水送水具有关键作用，我们要在满足设计要求的前提下，选择一个更经济的选择。采取多个泵一起工作的方案，提高送给水的安全性；采取至少一台作为后备的方案，满足日后水量增加带来的压力。选泵要点：（1）大小兼顾，灵活备用（2）型号整齐，互为备用（3）合理地用尽各泵的高效段（4）远近期结合，留有小泵换大泵的余地（5）大中型泵站需作选泵方案比较根据近期设计流量q=0.2839m3/s,远期设计流量q=0.4238m3/s,枯水位h=21.19m，在双吸泵选泵参考特性曲线中，确定对应的设计工况点，选出如下两方案：表1.1 选泵方案方案编号一二近期3台10sh-13型泵，2台工作，1台备用3台泵2台250qgw550-22-55型泵，并联1台250qgw550-22-55备用。远期4台10sh-13型泵，3台工作，1台备用3台泵1台250qgw550-22-55型泵1台400qgw1200-20-11型泵并联，1台400qgw1200-20-110型泵备用表1.2 选泵方案比较方案编号运行泵及其台数泵扬程所需扬程扬程利用率（m）（m）()第一方案选用三台10sh-13（两用一备）两台10sh-13192714.6921.1994.4第二方案选三台250qgw550-22-55型泵（两用一备）两台250qgw550-22-552214.6921.1981.5方案一所选择的泵为3台同一型号的泵，一台备用，两台泵并联后的流量与扬程均满足近期设计流量与枯水期设计扬程的要求，远期再增设一台同型号的泵，三台工作，一台备用。泵型号相同，运行管理方便,互为备用，便于运行管理、维修更换。且方案一的扬程利用率更高，更为经济。最后选择方案一。图1.1泵组合曲线比较图1.3.2初选电机电压选择原则：1）功率在100kw以下的，选用380v/220v或220v/127v的三相交流电；2）功率在200kw以上的，选用10kw（或6kw）的三相交流电；3）功率在100kw200kw之间的，则视泵站内电机配置情况而定，多数电动机为高压，则用高压，反之则用低压。根据10sh-13型泵的要求（电机功率为55kw ，转速要求为1470r/min ），查询设计手册资料，选用y250m-4型异步电动机（55kw，380v/220v，ip44水冷式）。泵站内电压选择380v。1.4机组基础尺寸的确定查98s102卧式水泵隔震及其安装，sh型离心泵规格及其安装尺寸表，查得10sh-13型离心泵与y250m-4电机的机组基础平面尺寸为：表1.3 机组尺寸表水泵型号电机型号功率（kw)转速（r/min）l(mm)b(mm)10sh-13y250m-45514701700950机组总重量w=wp+wm=4200+4000=8200n。基础深度h可按下式计算：式中 l基础长度，l=1.700m； b基础宽度，b=0.950m； 基础所用材料的容重，对于混凝土基础，=23520n/m3。基础深度连同泵房底板在内，取2.95m。1.5吸水管路与压水管路计算吸水管路设计要求 不漏气。吸水管路是不允许漏气，否则会使泵的工作发生严重故障。 不积气。如果出现积气，形成气囊，会影响过水能力，严重时会破坏真空吸水。 不吸气。吸水管进口淹没深度不够时，由于进口处水流产生漩涡、吸水时带进大量空气，严重时将破坏泵正常吸水吸水管中的设计流速建议采用以下数值：管径小于250mm时，为1.01.2m/s； 管径等于或大于250mm时为1.21.6m/s； 在吸水管路不长且地形吸水高度不很大的情况下，取1.62.0m/s压水管中的设计流速建议采用以下数值管径小于250mm时，为1.52.0 m/s；管径等于大于250mm时，为2.02.5 m/s；远期取水泵房内有三台工作的泵，一台备用泵，三台泵型号相同，每台泵通过流量相同，有单独的吸水管与压水管，根据吸压水管内的流速要求，分别确定其管径。 已知 （1）吸水管 采用dn350mm，v=1.42m/s，i=0.00822（2） 压水管 采用dn300mm，v=1.94m/s，i=0.01891.6机组与管道布置为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组交错并列布置成两排，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。外形采用矩形，结构简单，充分利用建筑面积，安设吊车时较简易，便于利用标准的建筑构件和起重设备。详见取水泵站管道布置图。图1.2 取水泵房管路平面布置图横向双行排列的各部分尺寸应符合下列要求：（1）泵到墙壁的净距a1等于最大设备宽度加1m，但不得小于2m。（2）两排相邻的机组之间距离b1应为水泵宽度加1m。（3）相邻基础之间的间距c1应0.8m。但是考虑到两机组之间的通道为管理操作主要通道，应不小于3m。（4）相邻的管道与基础的之间的距离d1为1.21.5m。（5）进水侧泵基础与墙壁的净距e1，应按照管道配件的安装要求确定，但不小于1m。（6）出水侧泵基础与墙壁的净距f1，应按照管道配件的安装要求确定，但是不小于1m。因此，泵房的设计总长度为为l总=a1+l+d1+c1+l+d1+a1=2+1.7+1.2+3+1.7+1.2+2=12.8mb总=e1+b+b1+b+f1=1.15+0.95+1.2+0.95+1.975=5.275m但考虑到实际施工中，吸压水管管径对于泵房长度宽度有影响，故应适当放大。取泵厂实际长度为13.06m，实际宽度为6.3m.1.7 吸水管路和压水管路中水头损失的计算取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图（图二）图1.3 最不利管线计算图（1） 吸水管路中水头损失 式中：吸水管进口局部阻力系数， =0.75； dn350蝶阀， =0.15； dn350250渐缩管， =0.19。则 故 (2)压水管路水头损失的计算 式中 dn 200*300渐扩管, =0.16; dn300蝶阀，=0.15； dn300伸缩接头,=0.21; dn300手动蝶阀，=0.15； dn300钢制90弯头，=0.52； dn300钢制45弯头，=0.26； dn300*400渐放管，=0.13； dn400标准铸铁斜顶三通，=0.05； dn400正三通，=1.5； dn400双闸阀，=0.07；因此，泵的实际扬程为：设计枯水位时，hmax=21.22m设计洪水位时，hmin=14.72m由此可见，初选的泵机组符合要求。 表1.4 管路附件选配表 名称规格单位数量蝶阀dn350个4dn300 8伸缩节 dn300个4闸阀dn400个4标准铸铁斜顶三通dn400个245弯头dn=300个490弯头dn=300个8渐放管dn300*400个4渐缩管dn350*250个4渐扩管dn200*300个4丁字弯dn400个41.8泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算1.8.1 泵安装高度的确定为了便于沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一高度处，因为泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需计算。1.8.2 泵房筒体高度确定已知吸水间最低动水位标高（枯水位标高）为90.5m，为保证吸水管正常吸水，取吸水管的中心标高为88.825m（吸水管上缘的淹没深度为90.5-88.825-0.5d=1.5m），取吸水管下缘距吸水间底板0。7m，则吸水间底板标高为88.825-（0.5d+0.7）=87.97m。洪水位标高为97.00m，考虑2m的浪高，则操作平台标高为97+2=99m。故泵房筒体高度为: 1.9泵房高度的确定泵房筒体高度已知为11.05m，操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为5.95m，从平台楼板到房顶底板净高为8m。1.10附属设备的选择1.10.1起重设备最大起重重量为y250m-4型异步电动机wm=408kg，最大起吊高度为11.05+2.0=13.05m（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。为此，选用环形吊车（定制，起重量1t，双梁，cdi1-18d,起吊高度18m）。1.10.2引水设备泵系自灌式工作，不需引水设备1.10.3排水设备由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。取水泵房的排水量一般按20 40 m3/h考虑，排水泵的净扬程按19m计，水头损失大约5米，故总扬程在19+5=24m左右，可选用is80-65-160（q=50m3/h，h=32m，n=6.59kw，n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用1.10.4通风设备由于与泵配套的电机为自然冷却，无需专用通风设备进行空空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台t35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15，风量10127m3/h,风压90pa，配套电机ysf-8026，n=0.37kw）。1.10.5计量设备在净化场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。1.10.6噪声消除和水锤消除（1）噪声消除泵站中的噪声有电机噪声、泵和液力噪声、风机噪声、阀件噪声和变压器噪声等。长期在强噪声环境下工作，轻者会影响人们的正常生活，妨碍睡眠、干扰谈话等，重者会造成职业性听力损失，甚至会诱发一些疾病。防治噪声最根本的办法是从声源上治理，将发声体改为不发声体，这就需要采取吸声、消声、隔声、隔振等噪声控制技术。采用水冷式消声电机该消声器结构简单，消声性能以中高频为主，消声量大，压力损失小，经济实用，外形美观，降噪效果明显。（2）水锤消除离心泵本身供水均匀，正常运行时在泵和管路系统中不产生水锤危害，只有突然停泵才会产生一个停泵水锤。产生突然停泵的原因可能是电力系统或电气设备突然发生故障，雷雨天气引起突然断电或是泵机组突然发生机械故障。可以通过设置下开式水锤消除器来防护停泵水锤。这种水锤消除器的优点是管路中压力降低时发生动作，能够在水锤升压发生之前，打开放水，因而能比较有效地消除水锤的破坏作用。2送水泵站设计2.1泵房形式的选择送水泵站吸水位变化小，不超过3m，因此泵站埋深较浅。本设计将取水泵房设置成半地下室。为了提高泵站运行的安全度，将吸水井形式设置成分离式吸水井。2.2 设计流量和扬程的计算2.2.1设计流量 泵站的设计流量按最高日最高时的用水量确定，=440.8l/s。2.2.2设计扬程吸水井最低工作水位=清水池最低水位0.3=960.3=95.7m；管网控制点的地面标高与吸水井的工作水位高差：；该地区建筑平均6层，所以管网要求的最小服务水头：hc=28m最大用水时的输水管与管网总水头损失：最初假定用水量最大时，泵站内管路水头损失为： 取安全水头；则设计扬程h=静扬程+管网内水头损失+泵站内粗估水头损失+安全水头损失 =5.59+28+7.47+2+245m。2.3初选泵和电机2.3.1选泵 为了在用水量减少时进行灵活调度，减少能量浪费，利用水泵综合性能图，选择几台水泵来并联工作，满足最高时用水量和扬程的需要，而在用水量减少时，减少并联水泵的台数或单泵运行供水都能保持在各个水泵高效阶段工作。根据=440.8，=45m和=30，=37.3m，在选泵的性能曲线图上确定两点，该两点的连线成参考管道特性曲线。泵特性曲线与管道特性曲线相交的水泵如图2.2.1和图2.2.2所示。图2.1 双吸泵的性能曲线图图2.2 lc型泵性能曲线图 由图，初选可用的泵。方案一选用2台6sh-9和1台14sh-13并联，同时，一台14sh-13型泵备用。方案二选用3台300l2-c49并联，一台备用。两方案比较见表2.1表2.1 两个选泵方案比较方案编号用水变化范围(l/s)运行泵及其台数泵扬程(m)所需扬程(m)扬程利用率(%)泵效率(%)第一方案选用一台14sh-13两台6sh-9400440.8一台14sh-13两台6sh-94547444593.9100858679.580355400 一台14sh-13一台6sh-94447434491.510083847578110355一台14sh-13435639.54370.5100688460110两台6sh-939.5403839.5951007279383870第二方案选用3台300l2-c49120015873台4552444584.6100727662012002台4448444287.5100747543436860 通过选泵方案比较，可以看出，第一方案的利用效率高于第二方案，与所需扬程相比浪费能量较少，并且泵的效率较高。并且选用的流量属于1：2：2，这样配置的三台泵可应付5种不同的流量变化，在应用中可灵活调度，故采用方案一。2.3.2初选电机根据14sh-13型泵，6sh-9型泵转速功率要求，查询设计手册，选用配套电机，如下表所示：表2.2电机配置表 水泵型号电机型号电机功率 转速r/min l/mmb/mm14sh-13y355m24220148811809096sh-9y200l223729508006922.4机组基础尺寸的确定查泵与电机样本，可查出大泵机组的重量为（2630kg)小泵机组的重量为455kg,l=1400mm,b=800mm。基础深度h可按下式计算：式中 l基础长度，l=1.40m； b基础宽度，b=0.80m； 基础所用材料的容重，对于混凝土基础，=23520n/m3。基础深度连同泵房底板在内，取 2.02m。2.5 吸水管路和压水管路设计计算吸水管路设计要求，以及吸压水管路内的流速要求均在取水泵站设计书中，有说明，此处不再赘述。在两台6sh-9与一台14sh-13泵并联工况图中，我们可以知道每台6sh-9的通过流量为50l/s,14sh-13泵通过的流量为340.8l/s。图2.3 取水泵站并联工况示意图计算结果见表2.2表2.3吸水管与压水管管径计算表水泵型号流量 吸水管 压水管管径mm流速m/si/ 10-3管径mm流速m/si/10-36sh-19502501.026.632001.5923.214sh-13337.56001.202.724502.1212.32.6机组与管道布置 送水泵房采用单行横向排列，横向排列的方式适用于sh型泵。虽然稍微增加了泵厂的长度，男士减少了跨度。进出水管顺直，水利条件好，减少了水头损失，节省电耗，同时也可简化起吊设备。图2.4 送水泵房横向布置示意图横向排列各部分尺寸应符合下列要求：（1）电机凸出部分与配电设备的净距a2，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定安全距离，其值要求为电机轴长+0.5m,但是抵押配电不应小于1.5m（2）泵基础之间的净距b2与a2要求相同（3）泵凸出部分到墙壁的净距c2与上述横向双行排列的要求，等于最大设备的宽度+1m，但是不得小于2m（4）进水侧泵基础到墙壁的净距d2，也应根据管路附件安装要求确定，但不得小于1m（5）出水侧基础与墙壁的净距e2应按水管配件安装需求决定，考虑到泵出水侧是管理操作的主要通道，故e2不小于3m所以，按照上述要求，送水泵房的总长度和总宽度为l总=a2+b23+c2+2l小+2l大=2+1.53+2.5+21.4+22.2=15.7mb总=d2+b大+e2=1.18+1+3=5.18m考虑到实际施工安装中，吸压水管道的管径对泵房的安装有影响，故需适当放大，取泵房实际长度为16.2m,实际宽度为5.18m。2.7吸水井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，见图2.5图2.5 喇叭口布置要求吸水井水位：95.7m(1)14sh-13型水泵水泵吸水管进口喇叭大头直径喇叭口距吸水井井壁距离喇叭口之间距离喇叭口距吸水井井底距离喇叭口淹没水深(2)6sh-9型泵水泵吸水管进口喇叭大头直径喇叭口距吸水井井壁距离喇叭口之间距离喇叭口距吸水井井底距离喇叭口淹没水深2.8吸水管路和压水管路的水头损失的计算取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀为止。计算线路图如图所示。图2.6 最不利管线示意图(1)吸水管路中水头损失 故式中 喇叭口局部阻力系数，=0.56 钢制90250局部阻力系,=0.87 液控蝶阀250局部阻力系,=0.15 250150渐缩管局部阻力系数，=0.19 (2)压水管路中水头损失 故式中 100200渐放管局部阻力系数，=0.19 200液控蝶阀局部阻力系数，=0.15 200手动蝶阀局部阻力系数，=0.15 200300渐放管局部阻力系数，=0.16 300500渐放管局部阻力系数，=0.29 四通管局部阻力系数，=3 双闸阀局部阻力系数，=0.06 闸阀局部阻力系数，=0.0.06 200钢制90局部阻力系数，=0.72从泵吸水口到输水干管上切换闸间的全部水头损失为：因此泵的实际扬程为：h=5.59+28+7.47+1.22+2=44.28m。由此可见，初选的泵机组符合要求。表2.4 管材附件表名称型号规格数量(个)蝶阀dn2004dn2502dn4504dn6002渐缩管dn2501502dn6003502渐放管dn1002002dn2003002dn3005002dn3004502dn4505002钢制90弯dn2002dn2502dn6002钢制四通dn5002双闸阀dn5001喇叭口dn2502dn60022.9泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算2.9.1泵安装高度确定泵轴安装高度计算公式：式中 泵轴安装高度，m； 修正后的水泵吸上高度，m； 水泵吸上高度，m； 重力加速度，m/s2； 水泵吸水管路水头损失，m。由于当地海拔100m，水温按计算，故离心泵6sh-9的故同理离心泵14sh-13的，。所以取泵的安装高度为2m符合要求。2.9.2 泵房筒体高度计算泵房高度出考虑采光通风条件外，还取决于水泵的安装高度，泵房里有无起重设备，以及起重设备的型号。泵房里的起重设备应该根据最大一台泵或者电机的重量选用。辅助性房屋高度一般采用3m。泵房室内地坪高程96m，室外地面高程99m，所以泵房为半地下式。地下部分为h2=99-96=3m。根据泵机组的重量选择sdl型手动单梁起重机，起重量为110t，起吊高度为310m，即泵房筒体高度不可超过10m，也不可低于3m，由于电动桥式吊车的起重机可在横向移动，故最高设备至室内地平高度g可按跨越处的固定物高度确定，取g=0.5m。所以泵房高度h=8.33+0.5=8.38m2.10附属设备的选择2.10.1引水设备启动引水设备选用水环式真空泵，真空泵最大的排水量为=4.76式中 k漏气系数，一般为1.05-1.10，取1.10 最大一台泵泵壳里的空气容积0.50吸水管中空气的容积0.196按3算大气压水柱高度9.20m离心泵的安装高度1.40m，最大真空值为132.43mmhg。因而选用szb-4型水环式真空泵两台，一用一备，抽气量为5.5l/s，真空值425mmhg，电机功率1.2kw。2.10.2计量设备在压水管路上设ld-