泵站课程设计--二级泵站设计.doc

河北农业大学水泵与泵站课程设计说明书 某镇30000m/d二级泵站设计1 泵站的组成及特点1.1 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。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，砖混结构。2 任务及依据根据某镇生产及生活用水量的需求，完成一个该镇水厂输水泵站的设计，该镇的用水资料如下：（1）最高日用水量 30000 m3/d。0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 时%6422.53.54.55.54.55.54.53.52.5 （2）高日用水量变化见下图中曲线。图1 该地区最高日用水量（3）最高日最高时管网水头损失 11米。（4）管网最不利点标高 80米。（5）消防用水量 5000m3。（6）消防时管网水头损失 20 米。（7）火灾发生处标高 75 米。（8） 城市管网无调节水池，建筑物层数为 6 层。（9） 泵站所在地地面标高 60 米。（10） 吸水池最低水位标高 55米，最高水位标高 60 米。（11） 泵站所在地最高水温 30 。（12） 最大冻土深度 0.6 米。（13） 地下水位 2.5 米。（14） 吸水池与泵站距离 200米（净距）。（15） 泵站附近有独立双电源。依据中华人民共和国国际标准泵站设计规范及其相关法规，对该镇进行二级泵站设计。3 泵站的设计参数确定（流量及扬程）3.1 设计工况点（1）流量：采用城市最高日最高时用水量 Qmax (Ls)根据最高日用水量变化曲线，最高时用水量占全天的5.5%，所以最高时段用水量为：30000 (m3/d)5.5%=1650 ( m3/h)1650( m3/h)3600(s)1000 (L/ m3)=458.33(L/s)所以Qmax=458.33(L/s)（2）扬程：HP根据公式HP=(Z0Zp十Hsev十h管网十h输水十h站内)1.05（m）式中：HP 泵站按Qmax供水时的扬程；Z0 管网最不利点的地形标高：80米；Zp 泵站吸水池最低水面标高：55米；Hsev 管网最不利点的自由水头：28米（为保证用户的用水水压设定，泵与泵站建筑工业出版社出版，144页）；h管网 最高日最高时供水量时管网水头损失：12米；h输水 最高日最高时供水量时输水管水头损失：有时输水管很短，这部分损失常包括在h管网内：本次设计包括于h管网内；h站内 泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为22.5m：取2.5米；1.05 安全系数。HP=（80-55+28+11+0+2.5）1.05=69.825（m）3.2 校核工况点（1） 流量：Q=Qmax+Q消 (L/s)Q消=500 m3/h3600 s1000 (L/ m3)=138.89(L/s)Q=458.33+138.89=597.22(L/s)（2）扬程：根据公式：HP=(Z0Zp十10十h管网十h输水十h站内)1.05（m）式中： h管网 消防时管网的水头损失：20米；h输水 消防时输水管水头损失：有时输水管很短，这部分损失常包括在h管网内：本次设计包括于h管网内；h站内 泵站内吸、压水管管路系统水头损失，估算为22.5m：取2.5米；10 消防时的自由水头；HP 消防时泵站的扬程。HP=（80-55+10+20+2.5) 1.05=60.375m大于火灾处标高75米处：75-55=20米,也满足。4、初步选泵和电动机4.1泵的选择利用选泵软件，输入流量：458.33(L/s) 扬程：69.825（m） 精度95%图2 选泵示意图选择方案7，选用300S90A型单级双吸离心泵。根据上表泵的性能参数以及泵的特性曲线，可确定设计方案为：三台300S90A泵并联，其中有一台为备用泵。图3 300S90A水泵特征曲线图图4 300S90A水泵详细信息图 表1 300S90A水泵相关参数表型号流量Q(m3/h)扬程H(m)转速n(r/min)泵轴功率N(kW)效率()汽蚀余量(m)泵重(kg)300S90A5769181602557086145019024770742.68404.2泵的校核校核工况点：按照发生火灾时的供水情况，校核泵站是否能满足消防要求。校核时，应把泵站中备用泵与最大供水时所用的工作泵并联起来（ Q ，HP）=（597.22，60.375），图5 四台300S90A型号泵并联工作曲线Q=597.22（L/s),查图得扬程大于60.375m，合格。4.3 动力设备的配置表2 动力设备配置水泵型号轴功率N(kW)转数n(r/min)电动机型号功率N(kW)效率()电压（V）电机重量（KG）300S90A1901450Y355L1-428071380 19452177424771 5、水泵机组的基础设计及布置5.1水泵机组的基础设计图6 S型泵外形及安装尺寸表3 300S90A型单级双吸离心泵安装尺寸(mm)（不带底座）型号电动机尺寸ELL2L3出口椎管法兰尺寸L1HhBAn-dDN3D03D3n3-d3300S90A15703559056306104-285002743.584845030040044012-23300S90A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=地脚螺栓间距+（400500）=L3+ L2+B+（400500）=280+848+630+（400500）=450+848+630+472=2400mm基础宽度B0=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400500）=A +（400500）=610+（400500）=610+490=1100mm基础高度 图7 泵的尺寸H=地脚螺栓长度+（0.150.2）=24d+（0.150.2）=2428+178=850mm按基础重量校核基础高度H，= 经比较取基础高度为1.32m其中：水泵重量（kg）； 电机重量（kg）；基础长度（m）；基础宽度（m）；基础密度（kg/m3）(混凝土密度2400 kg/m3)。5.2水泵机组的基础布置横向排列(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S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。 图8 泵房平面布置简图泵房总长度为16.70m，总宽度为6m,A为2.246m,B为3.2m,C为2.07m,D为1.3m,E为1.3m。电机容量55千瓦时，相邻两个机组及机组与墙壁间净距 1.2米，A为最大设备宽度+1米，不得小于2米；出水侧基础与墙壁净距B不小于3米；进水侧D不小于1米；C=电机轴长+0.5米。要求C与E相等；主要通道大于1.2米，当考虑就地检修时，至少在每个机组一侧设置大于水泵机组宽度0.5米的通道.经检验，设计满足室外给水设计规范GB500132006。5.3 管径计算二台300S90A型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=458.33L/s，单台水泵出水量Q=229.165L/s吸水管管径: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.当Q=229.165L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=450mm，流速v=1.4m/s，单位管段的水头损失1000i=5.76压水管路：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。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。 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。离心泵必须要关闸启动。当不允许水倒流时，需设止回阀。压水管设计流速为：DN250mm时，v=1.52.0m/s；DN250mm时，v=2.02.5m/s；压水管管径:当Q=229.165L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=350mm，流速v=2.3m/s，阻力系数1000i=21.6。每台水泵都单独设有吸水管，并设有闸阀，型号为 Z73X DN400mm L=80 W=118压水管设有止回阀，型号为 HH44(X)-10， DN350mm，W=480水泵控制阀，型号为D371X,L=78，,W=56.5 DN350mm表4 管路附件选配型号进口法兰尺寸mm出口法兰尺寸mmDN1D11D1n1-d1DN2D12D2n2-d2300S90A30040044512-2230040044012-23表5 管路附件选配详单 名称型号规格单位数量局部水头损失系数喇叭口DN650 450个30.1三通DN350 350个34.590度弯头DN350个20.8990度弯头DN450个31.01闸阀Z41T-10型DN500，L=540个20.06闸阀Z41T-10型DN350，L450个50.07闸阀Z41T-10型DN450mm L=510个30.07止回阀H44T(X)-10DN350 L=800个33.0偏心渐缩管DN450 300个30.19渐扩管DN300 350个30.055.4 管道敷设设立在管沟中，沟底应有1坡度坡向集水坑。6 吸水井的设计6.1喇叭口设计（1）喇叭口垂直布置：（2）喇叭口淹没深度 取h=1.0（3） 水泵吸水管进口喇叭口大头直径D（1.3d=1.5450=675取650mm（4）水泵吸水管进口喇叭口长度H(3.57)(D-d)=5(650-450)=1000mm（5）喇叭口距吸水井井壁距离=(0.751.0)D=0.9650=480mm取600mm（6） 喇叭口之间距离=（1.52.0）D=（1.52.0）650=9751300，取1200mm（7）喇叭口距吸水井井底距离(0.60.8)D=(0.60.8)600=390520,取500mm所以，吸水井的长度=nD+(n-1)(1.5-2.0)D+2（0.75-1.0）D=3650+21200+2600=5550mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为11.47m。6.2吸水井设计吸水井的宽度=（0.75-1.0）D+4D =5650=3250mm吸水井有效高度吸水井最高水位标高吸水井最低水位标高+吸水喇叭口最小淹没深度+吸水喇叭口距井底距离60-55+0.8+0.5=6.3m吸水井有效容积应不小于最大一台泵5min的抽水量。抽水量：229.17300=68749.5L 有效容积：11.473.256.3=234848.25L.满足要求。7 校核泵机组：7.1 校核水泵机组吸水管总水头损失hs=201.45.76+(0.11+1.011+0.19+0.071) 1.4219.6=1.16+0.137=1.297压水管总水头损失 =iL=21.615+(31+0.891+0.071+31+0.051+0.071) 2.3219.6=2.235m泵房内管路水头损失m所以，水泵泵扬程为HP=(Z0Zp十Hsev十h管网十h输水十h站内)1.05=(80-55+28+12+3.532) 1.05=70.9086与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。7.2 消防校核消防时，泵站的供水量消防时，泵站的扬程HP=（80-55+10+20+2.5) 1.05=60.375m与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。8 水泵安装高度计算（1） 300S90A型水泵允许吸上真空高度为3.5mHS= HS-(10.33-ha)-(hva-0.24),查表得的当水温为30C时，hva=0.43HS= HS-(10.33-ha)-(hva-0.24)=3.5-（0.43-0.24）=3.31m泵的安装高度Hss。hs=1.297m, v2/2g=0.1mHss=3.31-1.297-0.1=1.913m（2） 泵轴标高吸水井最低水位+Hss55+1.913=56.913m（3） 基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)56.913-0.33556.578m（4）泵房地面标高基础顶面标高-0.2056.578-0.20=56.378m（5） 水泵进口中心标高=泵轴标高-=56.913-0.268=56.645m（6） 水泵出口中心标高=泵轴标高-=56.913-0.268=56.645m9 设备的选择9.1 真空泵选择真空泵的抽气量：=1.10.453.14(0.45/2)2+2003.14(0.45/2)25(10.33-1.913) 10.33=408.1(h)真空泵所需的真空值毫米汞柱其中：真空泵的抽气量 （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；水泵引水时间（min），一般应小于5min，消防泵应不大于3min；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SZ-3J型水环式真空泵（电动机为Y200）2台，一备一用，布置在泵房靠墙边处。9.2 计量设备选择在压水管上设超声波流量计，选取DCT6488型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。在压水管上设压力表，型号为Y60Z，测量范围为0.01.0MPa。在吸水管上设真空表，型号为Z60Z，测量范围为0760mmHg。9.3 起重设备选择300S90A型水泵的重量840Kg ，Y355L1-4型电机的重量是1945Kg根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机的重量的 型号为型电动葫芦双梁式起重机起重量5t,跨度5.5m，起升高度9m。滑车和电动葫芦总高度1090mm.9.4 泵房的高度 取吊物底部至最高一台机组顶距e=0.5m,则e+f=0.55+0.5=1.05m泵房间地面以上高度为：=a+b+c+d+e+f=4.25a为吊车梁高度 , 取0.5mb滑车和电动葫芦总高度1090mmc最大一台设备高度 1.110md-顶梁上部高度0.5mh为泵房地下部分的高度，3.622m所以，泵房总高度为