泵与泵站系统课程设计课程设计.doc

華東交通大學 泵与泵站系统课程设计目 录一设计说明11.1课程设计的目的和要求11.2课程设计的任务21.3课程设计基本资料21.4课程设计内容31.5设计成果3二、设计概要4三 设计计算书53.1设计流量的确定和设计扬程估算53.2 初选泵和电机63.3机组基础尺寸的确定73.4吸水管路与压水管路计算83.4.2压水管路的设计93.5机组与管道布置103.6吸水管与压水管的水损计算113.7水泵房安装高度143.8泵房辅助设备设计153.9泵房建筑高度的确定173.10泵房平面尺寸的确定17四参考文献17一设计说明1.1课程设计的目的和要求目的：课程设计的目的是为了培养提高学生综合运用所学的基础理论、基础知识和基础技能解决工程实际问题的能力，培养学生调查研究、查阅文献、收集运用知识的能力，综合分析、制定设计方案的能力，并培养学生计算、绘图、运用工具书和编写说明书的技能，使学生获得水泵站设计的能力。要求：学生设计应按照指导教师下达的任务书，进行扩大初步设计。应能运用所学的基本理论、知识和技能分析和解决给排水工程实际问题；能够运用计算机进行绘图；整个设计必须符合有关规范，没有原则性和理论性的错误，设计计算应细致、准确，图纸表达良好（应做到比例适当、线条粗细分明、图面整洁）；说明书简明扼要，论证充分，文句通顺，并用仿宋字体书写工整；最后要求在规定的时间内完成设计任务。1.2课程设计的任务根据所给资料进行中山市第四水厂取水泵站的工艺设计。1.3课程设计基本资料中山市位于我国华南地区，是广东省辖地级市，位于珠江三角洲中南部，北连广州，毗邻港澳，自然资源丰富，交通便利，是我国沿海开放城市之一，自改革开放以来，全市工农业生产、城市建设得到了迅猛的发展。该地区规划水源为北江。自然条件：（1）地理位置：东径113 北纬22（2）地形地貌：城区地形较平坦，其吴淞标高为32.0米。（3）气象资料 气温：历年最高气温 39 oC 历年最低气温 -1 oC 常年平均气温 22 oC 风向：常年主导风向为东南风 降雨量：年平均为1730毫米 冬季冰冻期： 5天，土壤冰冻深度：0.1米。（4）土壤地质资料：土壤承载力2.4 kg/cm2 浅层地下水离地面 1.6 米 河流水文资料：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。中山市第三水厂近期设计水量80000m3/d，远期发展到120000 m3/d，常水位标高为26.00m，枯水位标高为15.00m（97%频率），水厂反应池前配水井水面标高为38.00m，自流管全长100m，取水泵站到净水厂的输水干管全长700m，试进行该取水泵站的工艺设计。1.4课程设计内容计算设计用水量和估算设计扬程；初选水泵和电机；确定机组基础尺寸；设计吸水管路和压水管路；布置机组和管道；计算吸水管路和压水管路水头损失；确定水泵安装高度并计算泵房有关标高；选择附属设备；确定泵房建筑高度；确定泵房平面尺寸。1.5设计成果1、图纸：一级泵站工艺图一张（一号图）；局部详图一张（2号图）2、设计计算说明书不少于15 页。二、设计概要取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。其从水源中吸进所需处理的水量,经泵站输送到水处理工艺流程进行净化处理。本次课程设计仅以取水泵房为例进行设计，设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应该考虑到远期扩建的可能性，所以用远期的容量及扬程计算。对于机组的配置，我们可以暂时只布置三台500S35型水泵（两台工作，一台备用），远期需要扩建时，再增加一台同型号的水泵。三 设计计算书3.1设计流量的确定和设计扬程估算(1)设计流量 Q根据基本资料显示，取自用水系数为1.05，则设计流量 近期设计：Q=1.0580000/86400=0.972远期设计：Q=1.05120000/86400=1.458(2）设计扬程 H1)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(即一条自流检修，另一条自流管通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.61，则吸水间中最高水面标高：30-0.61=29.39，最低水面标高：15-0.61=14.39。所以泵所需静扬程HST为：洪水位时，HST=38-29.39=8.61枯水位时，HST=38-14.39=23.612）输水干管中的水头损失设采用两条DN800钢管并联作为原水输水干管，当一条输水干管检修时，另一条输水干管应通过75%的设计流量，即：Q=0.751.458=1.0935，查水力计算表得管内流速 =2.19， =0.00685，所以 =1.10.00685700=5.27(式中1.1系包括局部损失而加大的系数）。3）泵站内干管中的水头损失粗估为2，安全水头2， 则泵设计扬程为：枯水位时，=23.61+5.27+2+2=32.88 洪水位时，=8.61+5.27+2+2=17.88 3.2 初选泵和电机选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律 大小兼顾，调配灵活 型号整齐，互为备用 合理地用尽各水泵的高效段 要近远期相结合。“小泵大基础 ”大中型泵站需作选泵方案比较。根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：初选三台500S35型(Q=16202340m3/h，=2840m，n=970rmin,N=219kw,Hs=5.5),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。根据500S35型泵的要求选用Y400-43-6型异步电机(280kw,Hs=6)。3.3机组基础尺寸的确定 机组基础的作用是支撑和固定机组，便其运行不致发生剧烈震动，更不允许产生基础沉陷。因此对基础的要求如下：a) 坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械振动荷载。b) 要浇在较坚实的地基上，不宜浇在松软的地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。结合以上要点及所选泵的类型，本次设计选用混凝土块式基础。由于所选泵均不带底座，所以基础尺寸的确定如下：基础长：L=水泵地脚螺钉间距（长度方向）+（400500）基础宽：B=水泵地脚螺钉间距（宽方向）+（400500）基础高: =3.0/ ()因此，500S35型泵： L=B+L2+L3+（400500）=1350+760+580+450=3140 B=A+450=710+450B+450=1350 取1400 H=3.0（2100+2960）9.8（3.141.423520）=1.44m 电机基础高H0=1.44+0.8-0.4=1.84m3.4吸水管路与压水管路计算3.4.1吸水管路的设计(1) 流量Q1=1312.5 m3/h = 0.365m3/s(2)吸水管路的要求 不漏气 管材及接逢 不积气 管路安装 不吸气 吸水管进口位置 设计流速： 管径小于250时，V取1.01.2 m/s 管径等于或大于250时，V取1.21.6 m/s(3) 吸水管路直径 采用DN6008钢管，则V=1.25m/s ，i=3.17(4) 吸水管路的管件布置喇叭口设计喇叭口扩大直径 D(1.31.5)d=1.4600=840mm 取800mm 手动闸阀 采用Z45T10正齿轮转动暗杆楔式闸阀，其规格为： DN=700，L=660mm3偏心渐缩管 为了防止吸水管积有空气，所以采用偏心渐缩管，查表得： DN700500，L=600mm 90弯头 DN600, L=700mm3.4.2压水管路的设计(1) 流量Q2=1312.5 m3/h = 0.365m3/s(2)压水管路要求要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。压水管的设计流速：管径小于250时，为1.52.0 m/s 管径等于或大于250时，为2.02.5 m/s压水管的选取采用DN4506钢管，则V=2.21 m/s，i=14.4(3)压水管路配件 电动蝶阀 采用Z971X-10，其规格为：DN800，L=1180mm 电动闸阀 采用Z945T10电动暗杆楔式闸阀，其规格为： DN600, L=600mm,W=1018 kg 手动闸阀 设置在水管路上的常开阀门，采用Z45T25暗杆闸阀，其规格为： DN600,L=600mm,W=1540 kg 同心渐扩管 压水管路上的渐扩管规格如下： DN800450mm DN350450mm 90弯头 DN450800 三通管 DN450800,L=1200mm3.5机组与管道布置 基础布置情况见取水泵站祥图。 泵机组布置原则：在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。机组的排列方式采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，适用于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备。 机组与管道布置本取水泵房采用圆形钢筋混凝土结构，此类泵房平面面积相对较小，可以减少工程造价。为了尽可能地充分利用泵房内的面积将四台机组交错并列成两排，两台为正常转向，两台为反向转向，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。对于房内机组的配置，我们可以采用近期购买安装三台500S35型水泵，两台工作，一台备用。远期需扩建时，再添加一台500S35型水泵，三台工作，一台备用。水泵间平面尺寸的确定 水泵机组采用四台交错并列布置成两排,泵房采用圆形钢筋混凝土结构。具体泵间尺寸见详图。3.6吸水管与压水管的水损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(管道长度已除去阀件长度)吸水管路中水头损失h s: h s=h fs+h ls1、吸水管路沿程水头损失:h fs=l1is=3.171.256=0.00398m2、局部水头损失:h ls=(1+2) + 3式中 1吸水管进口局部阻力系数，1=0.752 DN6008钢管闸阀局部阻力系数，按开启度=0.125考虑，2=0.45 3 偏心渐缩管DN700500 ,3=0.20则 h ls=（0.75+0.45）+0.2=0.129m所以吸水管路总水头损失为:hs=hfs+hls=0.00398+0.129=0.13298m压水管路水头损失h d:h d=h fd+h ld1、压水管路沿程水头损失: h fd=il=14.4(4.5+0.675+21+4.5+1.4)+3.021.5=0.47m2、局部水头损失: h ld=（4+25+6+7+28+9+10+211）+212 6華東交通大學 泵与泵站系统课程设计 式中 4同心渐扩管局部阻力系数:0.215DN450 钢制45弯头:0.346DN450液控蝶阀：0.157电动闸阀：0.068 DN450钢制90弯头：0.679同心渐扩管DN450 800mm:0.5410DN450钢制斜三通：0.511DN450钢制正三通：1.512DN800蝶阀：0.15v2压水管的流速:2.21m/sv3压水管的流速:1.45m/s華東交通大學 泵与泵站系统课程设计h ld=(0.21+20.34+0.15+0.06+20.67+0.54+0.5+21.5)+20.15=1.65m所以压水管路总水头损失为h d=h fd+h ld=0.47+1.65=2.12m则泵站内水头损失:h=s+d=0.13+2.12=2.25m，符合假设的水头损失，可见初选的泵机组符合要求。3.7水泵房安装高度 (1) 水泵安装高度 Hss=Hsvhshva 式中 Hss安装高度,泵轴至最低水位的几何高度； Pa 水面上的绝对大气压； Hsv水泵的气蚀余量； hs吸水管路总水头损失； hva实际水温下的饱和蒸汽压力。根据资料，可查得当地的Pa=10.3mH2O 所以：Hss=10.35.50.130.26=4.41 m 吸水间最低水位=15.00-1003.17=14.68m泵轴标高=吸水间最低水位+Hss=14.68+4.41=19.09m（2）泵房中各标高确定泵房内底地面标高=泵轴标高h10.6 =19.090.850.6 =17.64m（0.6为基础突出地面高）水泵进水口中心标高=泵轴标高 H2=19.090.45=18.64m水泵出水口中心标高=泵轴标高- H4=19.090.37=18.72m 洪水位标高为30m,考虑1m浪高，则操作平台标高为31m，考虑到管道埋深 问题，将操作平台楼板 标高定为32m。则泵房筒体高度=操作平台标高泵房内底标高 =32-17.64 =14.36m 3.8泵房辅助设备设计 (1)引水设备选用真空泵作为引水设备，其特点是水泵引水快，运行可靠，易于实现自动化控制，真空泵的排气量计算：Qv= 式中 Qv真空泵排气量，单位为m3/min; Wp泵站内最大一台水泵泵壳内的空气容积，相当于泵吸入口到出水闸阀 的距离乘以吸入口面积，单位为m3; k漏气系数，取k=1.05; Ws 吸水井最低水位算起到吸水管中空气容积，单位为m3; Ha 大气压的水柱高度，取10.33m; Hss 离心泵安装高度，单位为m; T 水泵充水时间，取5 min。 500S35型水泵的各部分参数： Wp=0.7210=3.85 Ws=0.822=1.005 则 Qv= =1.44 m3/min最大真空值： Hvmax=4.473.6=323.84mmHg 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. 69 SZ-2型真空泵外形尺寸（带底座）：（单位：mm）LL1L2L3L4B11001809590527190495B2B3B4H1H2H344539334347228282 基础长度=809+（150200）=809+200=1009，取1000 基础宽度=445+155=600 基础高=82+（150200）=82+200=282，取300(2)起重设备的选择 由前面设计可知，最大设备的重量为Y400436型电动机，其重量为2960，泵房宽18000,据此选用LDH型电动单梁环形轨道起重机，最大起重量为3000，配电葫芦型号为CD13-3