泵与泵站课程设计计算书.docVIP

目 录1设计资料11.1设计任务11.2课程设计题目12 计算12.1 流量和扬程的确定12.1.1 水泵站供水设计流量的计算12.1.2 水泵站供水扬程的计算22.1.3水泵站供水设计流量和扬程汇总32.2 水泵初选及方案比较42.2.1 选泵的主要依据42.2.2 选泵要点42.2.3水泵初选42.2.4 方案比较42.2.5方案比选分析52.3机组基础尺寸的确定52.3.1确定水泵基础尺寸以及水泵安装高度52.3.2绘制机组基础的尺寸草图52.4泵房的布置72.4.1组成72.4.2一般要求72.5布置机组与管道、确定泵房平面尺寸72.5.1机组的布置72.5.2确定泵房平面尺寸72.5.3确定水泵吸、压水管直径，并计算流速82.5.4 确定泵轴标高和机器间标高（绘制草图）92.6泵站范围内吸、压水管路的精确水头损失的计算112.6.1计算吸水管路水头损失112.6.2计算压水管路水头损失112.6.3总水头损失122.7水泵校核122.7.1绘制单个水泵工作曲线122.7.2绘制两台泵并联的特性曲线122.7.3绘制最高时管道系统特性曲线132.8选择起重设备、确定泵房建筑高度142.8.1起重设备的选择142.8.2确定泵房建筑高度152.9选择附属设备152.9.1引水设备152.9.2排水系统162.9.3考虑通风良好161设计资料1.1设计任务本设计采用上学期进行的某城镇的给水管网设计成果，对该镇的净水处理厂的二级泵站进行设计。1.2课程设计题目 题目：某城镇给水二级泵站工艺设计。2 计算2.1 流量和扬程的确定2.1.1 水泵站供水设计流量的计算原始资料给出，该市用于泵站设计计算的最高日设计用水量为41445m3；在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池（水塔）的共同工作状况时，经方案比较后决定二泵站采用五级供水，05点时，每小时供水量为1.75%；57点时，每小时供水量为4.5%；720点时，每小时供水量为5.39%，2022点时, 每小时供水量为4%; 2224点时, 每小时供水量为2.09%则每级供水的的设计流量计算如下：一级供水：二级供水： 三级供水： 四级供水： 五级供水： 根据城市最高时用水量供水曲线可知：最高时供水量为Q最高时=Q三级=2233.89 m3/h消防供水：原始资料给出为2233.89+903.6 =2557.89m3/h2.1.2 水泵站供水扬程的计算 （1）计算公式根据水泵及水泵站中的内容，向城市管网供水扬程可用如下公式计算：式中 H总扬程，mH2O；HST二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差，mH2O；h总损失，包括管路损失和泵站损失，其中泵站内吸压水管路水头损失一般取值2mHsev管网中控制点所需的自由水头，mH2O；h安全安全水头，本设计取为2mH2O。式中 h管网管路总损失，单位mH2O；代表长度、直径一定的管道的沿程阻损与局部阻力之和的系数。 （根据原始资料中给出的三级供水输配水管网中的水头损失为26.03m，即=，推算出管网的阻力系数求得S值为0.000005216） 。流量，单位m3/h（2）.水泵站各级供水扬程计算根据上述公式以及原始资料对各级供水扬程计算如下：管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头为32m；最高时二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差为73.44-72.4=1.04m。一级供水输配水管网中的水头损失为2.74m（根据，计算可得）；则水泵站一级供水的设计扬程：。二级供水输配水管网中的水头损失为18.14m（根据，计算可得）；则水泵站二级供水的设计扬程：。三级供水输配水管网中的水头损失为26.03m；则水泵站三级供水的设计扬程：四级供水输配水管网中的水头损失为14.34m（根据，计算可得）；管则水泵站四级供水的设计扬程：。五级供水：输配水管网中的水头损失为14.34m（根据，计算可得）；则水泵站五级供水的设计扬程：。消防时二泵站吸水池最低水位到控制点的地面高差为73.44-（76.2-3.8-0.5）=1.54m。其中0.5m为清水池的安全储备，管网中控制点（即水压的不利点）所需的自由水头为10m，输配水管网中的水头损失为47.46m；则水泵站消防供水的设计扬程：2.1.3水泵站供水设计流量和扬程汇总表1 各级供水情况下水泵站供水设计流量和扬程汇总表流量（L/s）扬程（m)一级供水725.2939.78二级供水1865.0355.18三级供水2233.8963.07四级供水1657.851.38五级供水866.2040.95消防供水2557.85963.002.2 水泵初选及方案比较2.2.1 选泵的主要依据选泵的主要依据是所需的流量、扬程及其变化规律。2.2.2 选泵要点1) 大小兼顾，调配灵活，合理使用水泵的高效段；2) 型号整齐，互为备用；3) 考虑泵站的发展，实行近期和远期建设相结合；4) 大中型泵站需作方案比较；5) 合理选择水泵的构造形式；6) 保证吸水条件，照顾基础平齐，减少泵站埋深；7) 大小兼顾，合理调配的原则下，尽量选大泵；8) 考虑必要的备用泵，选泵后应进行校核；2.2.3水泵初选由于时间有限，这里只算最高时即第三级的选泵的方案比较根据管网最高日最高时实际需要单台水泵供水扬程扬程水厂底面标高为76.20,m，水压标高为131.47m。清水池最低水位为72.40m，控制点的水压标高为105.44，安全水头为2m，泵内部的损失为2mH最高时131.47- 72.40+2+2=63.07 m Q最高时41445*5.39%=2233.8855m3/h= 620.52 L/s单个泵的流量大概是1116.943 m3/h， 2.2.4 方案比较表2 水泵方案比较表方案编号用水变化范围运行泵及其台数泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）第一方案选用两台350S759721440一台350S75658061.077610085.219442880两台350S75658061.077610085.2第二方案选用两台400S901215-1621一台400S90859661.07647284.024303242两台400S90859661.07647484.02.2.5方案比选分析由表2中可以看出，方案一型号整齐便于安装，管理和维修。供水扬程利用率，方案一均大于方案二。方案一能源利用率比较高，节能效果比较好。综合上述因素，根据选泵的原则，决定选用方案一，选用两台350S752.2.6水泵及电动机的各项参数表表3 水泵外形尺寸表型号泵尺寸进口法兰尺寸出口法兰尺寸LL1L2L3BHH2Dg1D1Dg2D2350S751271.571060050012501008274350505250395 表4 水泵性能参数一览表（不带底座）水泵型号Q(m3/h)H(m)转速r/min轴功率(KW)效率(%)汽蚀余量（NPSH）r （m）叶轮直径D进口法兰DN出口法兰DN泵重(kg)350S75144075145031985.25.82743502501200表5 电动机性能参数电机型号功率(KW)转速r/min电压(V)重量(kg)Y355L-4（IP23）355148038016302.3机组基础尺寸的确定2.3.1确定水泵基础尺寸以及水泵安装高度2.3.2绘制机组基础的尺寸草图（1）查出水泵的外形尺寸及安装尺寸、进出口法兰及吐出锥管尺寸及其安装高度（画出示意图并列表）表6 安装尺寸表（不带底座）泵型号C电动机电机尺寸ELL2吐出锥管尺寸型号功率（kw）电压（V）L1HHBADg2D2350S756Y355L-4(IP23)35538013603557046306105002638930350505（2）不带底座的大中型泵机组基础尺寸按下式计算：基础长度L地脚螺栓孔间距（0.40.5）=D2+L2+B+500=505+930+630+500=2565mm基础宽度B地脚螺栓孔间距（0.40.5）=A+500=610+500=1110mm基础高度W 为机组总重量r 混泥土容重 2400kg/m3（3）基础的校核 基础重量(2.54)W符合要求 基础高度H=1.24m 5070cm 基础顶面高出室内地坪1020cm 基础与管沟深度校核2.4泵房的布置2.4.1组成 泵房一般由水泵间、配电间和辅助房间三部分组成。大多数泵房这三部分可合并建造2.4.2一般要求 （1）泵房布置应预留发展与扩建的可能性。一般应考虑在远期工程中改换较大的水泵机组并预留远期增加水泵机组的位置。（2）机组布置、管路布置、变配电间布置有具体要求。 （3）泵房内应有与水泵间隔音的操作室。 （4）设修配平台。（5）泵房应有一个可供最大设备出入的向外开的门，以便设备装拆检修，并在进门口设有足够面积的起吊平台，使机组设备能置于起重机械的起吊范围内。2.5布置机组与管道、确定泵房平面尺寸2.5.1机组的布置水泵机组的布置应满足设备的运行、维护、安装和检修的要求。卧式水泵及小叶轮立式水泵机组的布置应遵守下列规定： （1） 单排布置时，相邻两个机组及机组至墙壁间的净距：电动机容量不大于 55kW 时，不小于1.0m ；电动机容量大于 55kW 时，不小于 1.2m 。当机组竖向布置时，尚需满足相邻进、出水管道间净距不小于 0.6m 。 （2） 双排布置时，进、出水管道与相邻机组间的净距宜为 0.61.2m 。 （3）当考虑就地检修时，应保证泵轴和电动机转子在检修时能拆卸。 2.5.2确定泵房平面尺寸本设计共有五台泵，采用机组横向排列方式,选择单排布置泵房平面布置图图2.5.3确定水泵吸、压水管直径，并计算流速（1）水泵吸水管及出水管的流速，宜采用下列数值： 吸水管： 直径小于 250mm 时，为 1.01.2m/s ； 直径在 2501000mm 时，为 1.21.6 m/s ； 直径大于 1000mm 时，为 1.52.0 m/s 。 出水管： 直径小于 250mm 时，为 1.52.0 m/s ； 直径在 2501000mm 时，为 2.02.5 m/s ； 直径大于 1000mm 时，为 2.03.0 m/s s（2）计算方法 Q=其中Q每台泵可能承受的最大流量（每台泵单独算）V在设计要求的范围内取值任选一个V，按(1)式算出 D调整D为标准管径D值；用D代入（2）计算流速V看D、V是否符合设计要求的范围，若不符合，则重复的步骤。 列 表表7 计算一览表泵型管 道最大流量Q(m3/h)）估计流速v （ms）计算管径D（mm）选用管径D（mm）实际流速V（ms）水力坡度()350S75泵吸水管0.311.25745001.580.006577压水管0.312.04444002.470.0214832.5.4 确定泵轴标高和机器间标高（绘制草图）（1）计算HSS 计算局部水头损失表8 表吸水管局部水头损失计算序号管件局部阻力系数最大流量()流速v(m/s)局部水头损失（m）1滤水网2.5310.140.810.03350.0842700mm喇叭口0.56310.141580.12740.071390DN500钢制弯头0.96310.141.580.12740.1224DN500液动楔式单闸板闸阀0.06310.141.580.12740.0085DN500DN350偏心渐缩管0.19310.143.220.5290.101吸水管局部水头损失： 对允许吸上真空高度的修正式中 修正后采用的允许吸上真空高度(m)；水泵厂给定的允许吸上真空高度(m)；安装地点的大气压（即），mH2O，海拔高度与大气压（）关系见表2-6；实际水温下的饱和蒸汽压力，mH2O， 水温与饱和蒸汽压力（）的关系见表2-7。表9 水温与饱和蒸气压力水温（）051020304050607090100饱和蒸气压力hva(mH2O)0.06.0.090.120.240.430.751.252.023.177.1410.33 表10 海拔高度与大气压关系海拔（m）-600010020030040050060070080090010002000大气压Pa/r(mH2O)11.310.310.210.19.89.79.69.59.49.39.28.68.4根据该水泵站的具体实际情况：该水泵站海拔即地面标高接近100米，；水温为20，；水泵厂给出350S75在高效段内的汽蚀余量为5.8m。汽蚀余量与允许吸上真空高度之间的关系：即水泵厂给定的允许吸上真空高度修正后采用的允许吸上真空高度： （2）确定安装高度HSS几台泵的计算安装高度不同，可统一按其中HS最低者定HSS，使各泵出水口中心线取平。站内地面的高程按最低的HSS考虑，为使各泵出水口中心线取平，可用各泵基础高低找齐。吸水管道的水头损失350S75型水泵最大安装高度设计时取HSS=2.563.585满足要求2.6泵站范围内吸、压水管路的精确水头损失的计算 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。2.6.1计算吸水管路水头损失吸水管局部水头损失由上面求得 2.6.2计算压水管路水头损失表11 压水管局部水头损失计算序号管件局部阻力系数最大流量()流速v(m/s)局部水头损失（m）6DN250DN400同心渐扩管0.15310.146.322.03790.30577电动蝶阀0.20310.142.470.31130.06188柔性套管伸缩器0.21310.142.470.31130.06489手动闸阀0.15310.142.470.31130.046310DN400DN600同心渐扩管0.04310.142.470.31130.012411DN400DN600四通管3.0310.142.470.31130.9264 2.6.3总水头损失由此可知，泵房中吸压水管路的总水头损失为=（吸）+（压）=0.448+1.5767=2.025m2.7水泵校核2.7.1绘制单个水泵工作曲线计算水泵泵体内虚阻耗系数Sx。首先在水泵高效段内任意选取两点的坐标，代入下式 Sx（H1H2）/( Q22Q12)按水泵厂下载的参数表中的值，对该型号泵，用其扬程和流量的上下限值，如350S75型水泵，其Q1972m3/h，H180），（Q21260m3/h，H274）两点，求出Sx（H1H2）/( Q22Q12)（8074）/(126029722)0.000009333计算水泵在Q0时所产生的虚总扬程Hx（m）。HxH1+SxQ12800.000009333972288.818Hx和Sx代入水泵QH特性曲线方程式SHX+SxQ1288.8180.000009333Q2根据上式方程，列出计算表，绘制单个水泵特性曲线。表12 单水泵特性曲线计算Q(m3/h)04008001200160020002400H(m)88.81887.3247282.8448875.3784864.9255251.48635.059922.7.2绘制两台泵并联的特性曲线计算水泵泵体内虚阻耗系数Sx。首先在水泵高效段内任意选取两点的坐标，代入下式 Sx（H1H2）/( Q22Q12)按水泵厂下载的参数表中的值，对该型号泵，用其扬程和流量的上下限值，如350S75型水泵，其Q11944m3/h，H180），（Q22520m3/h，H274）两点，求出Sx（H1H2）/( Q22Q12)（8074）/(2520219442)0.000002333计算水泵在Q0时所产生的虚总扬程Hx（m）。HxH1+SxQ12800.0000023331944288.819Hx和Sx代入水泵QH特性曲线方程式HHX-SxQ1288.8190.000002333Q2表13 并联水泵特性曲线计算Q(m3/h)04008001200160020002400280032003600H(m)11.0412.2739215.9756822.1452830.7827241.88855.4611271.5020890.01088110.98752.7.3绘制最高时管道系统特性曲线根据管网管道水头损失和流量的关系，计算管道系统特性曲线由h最高时SQ2，计算管网管道损失系数S，即用上学期的计算结果，得知h最高时 =131.47-105.44+2.025=28.055mh最高时SQ最高时2 求得S值为0.000005621，因为管网中的S值在平差完成后，管径已定，则此数值基本不会变动太大，可以作为常数使用。最后，得到管道系统特性曲线计算公式：HHstSQ2式中：Hst最不利点水压标高与水厂清水池生活最低水位的标高差。Hst =105.44-72.40=33.04mHHstSQ2=33.04+0.0000056214Q2 表14 最高时管道特性曲线计算Q(m3/h)04008001200160020002400280032003600H(m)33.040 33.939 36.634 41.127 47.417 55.504 65.388 77.069 90.548 105.823 （4）绘制消防时管道系统特性曲线消防时h=130.90-83.44+2.025=49.515h=SQ消防时2=S（2233.8855+90*3.6）2=S*2557.88552求得S=0.000007571 Hst=83.44-72.40=11.04H=11.04+0.000007571Q2表15 消防时管道特性曲线计算Q(m3/h)04008001200160020002400280032003600H(m)11.040 12.274 15.976 22.145 30.783 41.888 55.461 71.502 90.011 110.988 （5）求工况点 图解法：将单个水泵工作特性曲线、两台泵并联后的工作特性曲 和最高时管道系统特性曲线、消防管道系统特性曲线时绘制在同一坐标系上，可得水泵平衡工况点并联时两泵的工况点为（2600,73），并联单泵的工况点为（1350,73）, 均在水泵的高效段范围内，因此初选的水泵符合要求，不需要另行选泵。2.8选择起重设备、确定泵房建筑高度 泵房内的起重设备，宜根据水泵或电动机重量按下列规定选用，根据机组重量及提升高度选择起重设备，并根据泵房的机组布置选择桥式或单轨式吊车，根据起吊设备决定机器间高度。2.8.1起重设备的选择 1台Y355L-4(IP23)电机和1台350S75水泵，最大总重量为电机的重量，为1630kg，选用LDT1.6S型电动单梁起重机和AS204 4/1电动葫芦（起重机起重量2000kg，跨度7.5m,电动葫芦的提升高度6m）。2.8.2确定泵房建筑高度图 桥式吊车泵房高度的确定根据泵房的布置，泵房高度：H= n+ a2 +c2+d+e+h+H2 =0.1+0.56+1+1.05+1.2+2.1+1.8=7.81m 式中H泵房高度，m；n泵房天花板至吊车最上部的高度，不小于0.1m； a2 单轨吊车梁的高度，0.56m； c2 行车梁底至起重吊钩底部的距离，1m； d起重绳的竖直长度m；（对于水泵为0.85=0.851.24=1.05m，对于电机为0.2=0.20.4=0.08m，为起重部件的宽度，d取其中的大者1.05m） e最大一台水泵或电机的高度，1.2m； h吊起物底部和检修平台地面的距离，考虑吊到运输汽车上，汽车卡斗高度取1.6m，为避免吊到汽车卡斗时与卡斗碰撞，再取0.5m的安全高度，则f取1.6+0.5=2.1m； H2泵房地下部分的高度，1.8m。2.9选择附属设备2.9.1引水设备（1）引水。此法在泵站中采用较为普遍，其优点是水泵启动快，运行可靠，易于实现自动化。目前使用最多的是水环式真空泵，其型号有SZB型、SZ型及S型：种。真空泵选型时，按启动最大一台泵考虑，选两台，一台工作，一台备用。（2）抽气量计算公式如下。QV 式中 QV真空泵的排气量，m3h；WP泵站中最大一台水泵泵壳内空气容积，m3，相当于水泵吸入口面积乘以吸入 口到出水闸阀间的距离, 2.40.352=0.294 m3WS从吸水井最低水位算起的吸水管中空气容积，m3，根据吸水管直径和长度 计算；书上P204 0.1969.4=1.842 Ha大气压的水柱高度，取10.33m； HSS离心泵的安装高度，m； T水泵引水时间，h，一般应小于5min，消防水泵不得超过3min； K漏气系数，一般取1.051.10。 m3/h（3）最大真空值：由吸水池最低水位到水泵最高点的垂直距离计算。HvmaxHssHsmax=Hss760/10.33=188.345Hg=25.05kpa（1mmHg=0.133kpa）因此选择2台SZ2型水环真空泵（一台备用），其性能如下： 抽气量1.36 m3/min,极限真空度-88.5Kpa,耗水量10 L/min，重量W=140kg,配套电机:Y112M-4，功率4Kw，转速n=1450 r/min.2.9.2排水系统一般按排水量2040m3h考虑选用IX165-50-110型排水泵及Y100L-2型电机。2.9.3考虑通风良好3 个人体会 为期一周的泵站课程设计接近尾声，在这一周中我完成设计任务书中规定的相关工作，任务有点多，虽然我们对给水方面比较熟悉，但是是做起来也有一定的难度。因为我们在处理很多设计中的问题仍以理论研究的方