课程设计任务书指导书.doc

水泵及水泵站课程设计 1 泵站课程设计任务书 1 1 引黄入市供水工程取水泵站设计 1 1 1 兴建缘由 某市是我国严重缺水的城市之一 境内主要河流水资源缺乏 又多属季节性河 流 城市生活和生产用水全部依靠开采地下水 水位降落漏斗已超过 500 平方公里 并逐年增大 继续超采下去 有可能引起环境地质问题 为保障人民生活和满足工 业生产用水需要 减少地下水的超采 使该市经济建设持续发展 开辟新的水源 拟建设引黄入市工程 1 1 2 工程总体概况 引黄入市供水工程由取水泵站 预沉厂区 送水泵站 输水工程和调蓄水库组 成 供水规模为 40 万 m3 d 取水泵站将黄河原水抽送至设在 2 73 公里处台地上的 预沉厂区稳压井内 水流被分配到各沉淀池处理后 再经送水泵站加压后输送至 66 37km 处的调蓄水库 最终自流到净水厂进行进一步处理 1 1 3 设计任务 设计黄河岸边取水泵站 将黄河原水输送至设在 2 73 公里处台地上的预沉厂区 稳压井内 1 1 4 基本资料 1 站址 经规划 引黄入市供水工程岸边取水泵站站址选在黄河岸边 该处河床稳定 主流近岸 站址处原地面高程为 990 5 991 5m 2 设计流量 夏季设计取水流量 6 7m3 s 冬季设计取水流量 5 83m3 s 3 水位 取水口前黄河设计水位 P 1 989 03m 1 取水口前黄河校核水位 P 0 1 989 66m 取水口前黄河多年平均水位 986 00m 取水口前黄河最低水位 P 97 983 40m 预沉厂区稳压井水位 1069 10m 4 工程地质 河床及岸边表层覆盖第四系全新统冲洪积层 厚度为 3 6 8 7 米 岩性为灰黄 色 灰色 深灰色的壤土 沙壤土极细纱 细沙等 其下为第三系上新统地层以泥 岩 砂岩为主 夹油砂砾岩透镜体 岸边泥岩高程为 984 米 河堤泥岩高程 975 982 米之间 泥岩 3 允许承载力为 350Kpa 砂岩 4 允许承载力为 340Kpa 引水管线经过地段基础允许承载力大于 183 Kpa 5 其他资料 该地区冬季多年平均气温 6 8 极端最低气温 36 3 夏季平均气温约 22 极端最高气温 38 4 灌溉期间最高水温 25 最大风速 18 0 m s 多东西 北风 最大冻土深 1 37 米 岸边冰层最大厚度 1 12 米 最大积雪厚度 25cm 站址处交通方便 厂区北侧拟建进场公路 并有 10 千伏电网通过 1 1 5 设计成果 1 绘制图纸 4 张 1 泵站平面布置图 采用 1 100 比例尺 该图应包括进水构筑物 泵房 进出水管道 在该图上还应标出纵 横剖视图所剖位置 2 泵站纵 横剖视图 采用 1 100 比例尺 泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线 与进 处水管轴线平行 的一个 剖面 图中表现的内容与平面图相同 泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线 与进 处水管轴线垂直 的一个剖面 图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设 备 3 水泵工作点求解图 图中要作出工作点参数表 在平面图及剖面图上应作出必要的说明 包括 设备型号和台数 泵的基本性 能参数 平面尺寸的单位 mm 立面尺寸的单位 mm 等 上述图纸中要求有一张 CAD 图 2 2 编制设计 计算说明书一份 1 2 引黄入市供水工程送水泵站设计 1 2 1 兴建缘由 某市是我国严重缺水的城市之一 境内主要河流水资源缺乏 又多属季节性河 流 城市生活和生产用水全部依靠开采地下水 水位降落漏斗已超过 500 平方公里 并逐年增大 继续超采下去 有可能引起环境地质问题 为保障人民生活和满足工 业生产用水需要 减少地下水的超采 使该市经济建设持续发展 开辟新的水源 拟建设引黄入市工程 1 2 2 工程总体概况 引黄入市供水工程由取水泵站 预沉厂区 送水泵站 输水工程和调蓄水库组 成 供水规模为 40 万 m3 d 取水泵站将黄河原水抽送至设在 2 73 公里处台地上的 预沉厂区稳压井内 水流被分配到各沉淀池处理后 再经送水泵站加压后输送至 66 37km 处的调蓄水库 最终自流到净水厂进行进一步处理 1 2 3 设计任务 设计引黄入市供水工程送水泵站 将预沉厂沉淀处理后的水输送至 66 37km 处 的调蓄水库 以备净水厂进一步处理 1 2 4 基本资料 1 站址 经规划 引黄入市供水工程送泵站站址选在距离岸边泵站 2 73 公里处台地上的 预沉厂区内 站址处原地面高程为 1065 5 1066 5m 2 设计流量 全年设计送水流量 5 83m3 s 3 水位 加压泵站进水池设计水位 1063 70m 加压泵站进水池最高水位 1064 70m 加压泵站进水池最低水位 1061 80m 3 调蓄水库正常蓄水位 1048 55m 4 工程地质 预沉厂区及加压泵站表层为第四系全新统风积层 沉积厚度为 1 2 15 米 岩 性为粉沙 极细纱 细沙等 其下为第四系全新统风积黄土状砂壤土 壤土层 具 有湿陷性 地基允许承载力为 340Kpa 5 其他资料 该地区冬季多年平均气温 6 8 极端最低气温 36 3 夏季平均气温约 22 极端最高气温 38 4 灌溉期间最高水温 25 最大风速 18 0 m s 多东西 北风 最大冻土深 1 37 米 岸边冰层最大厚度 1 12 米 最大积雪厚度 25cm 站址处交通方便 厂房南侧拟建厂区道路 厂区东侧有 10 千伏电网变电站 1 2 5 设计成果 1 绘制图纸 4 张 1 泵站平面布置图 采用 1 100 比例尺 该图应包括进水构筑物 泵房 进出水管道 在该图上还应标出纵 横剖视图所剖位置 2 泵站纵 横剖视图 采用 1 100 比例尺 泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线 与进 处水管轴线平行 的一个 剖面 图中表现的内容与平面图相同 泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线 与进 处水管轴线垂直 的一个剖面 图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设 备 3 水泵工作点求解图 图中要作出工作点参数表 在平面图及剖面图上应作出必要的说明 包括 设备型号和台数 泵的基本性 能参数 平面尺寸的单位 mm 立面尺寸的单位 mm 等 上述图纸中要求有一张 CAD 图 2 编制设计 计算说明书一份 4 1 3 岱海三星灌溉泵站设计 1 3 1 兴建缘由 三星乡境内降雨量少 十年九旱 水利设施以抗旱为主 除部分已有蓄水池塘 周围的农田与井灌区外 大部分为旱田 为利用岱海水资源扩大灌溉面积 实现当 地农业的可持续发展 经规划 拟建设岱海三星灌溉泵站 1 3 2 工程总体概况 凉城县三星乡灌区位于凉城县北部 南临岱海 北靠西山 灌区可耕地面积为 6 万亩 其中坡地为 4 万亩 滩地为 2 万亩 三星灌溉泵站拟从岱海西北岸取水 用两条长约 210m 的引水涵管 穿越梁集公路 使水向北自流至取水泵站吸水井 泵站将水抽送至 500m 处设于的山包顶上的出水池中 再经灌溉干渠向灌区供水 1 3 3 设计任务 设计岱海三星灌溉泵站 从岱海西北岸取水 送水至出水池 1 3 4 基本资料 1 站址 三星乡灌区地势南低北高且向东南方向倾斜 岱海三星供水工程取水泵站站址 选在三星乡西南的西山咀南端 站址北端有高岗地可修建出水池 站址周围地面高 程为 1227 5 1228 5 地面平坦 无大的起伏变化 站址各地面特征点高程如表 1 所示 表 1 三星供水工程站址地面各特征点高程 桩号0 0000 1800 2100 2400 2400 320 高程 m 1226 51227 61227 81227 91228 41228 8 地形特征点取水口 引水涵洞与 公路交叉点 下滩地起点下滩地终点上滩地起点上滩地终点 桩号0 3200 3780 3900 4200 500 高程 m 1230 01245 01245 21250 91252 5 地形特征点坡地起点 坡地末台地 起点 台地末坡地 起点 坡地山包顶 5 2 设计流量 泵站设计流量 2 3m3 s 最小流量 1 15m3 s 加大流量 2 3m3 s 3 设计水位 岱海设计正常水位 1224 50m 岱海设计最高水位 1226 0m 岱海设计最低水位 1223 0m 出水池设计水位 1257 0m 4 工程地质 站址附近和出水管线沿途为滩地 坡地 高岗地 多为黄粘土 其湿容重 1 9t m3 内摩擦角 凝聚力 C 1 0t m2 回填土内摩擦角 凝聚力 25 20 C 0 地基允许承载力为 340Kpa 5 其他资料 该地区冬季极端最低气温 30 夏季极端最高气温 34 灌溉期间最高水温 27 最大风速 18 0 m s 多东西北风 最大冻土深 1 4 米 最大冰冻厚度 1 5 米 最大积雪厚度 25cm 站址处交通方便 站前有梁集公路通过 厂区西侧 500m 有 10 千伏电网通过 1 3 5 设计成果 1 绘制图纸 4 张 1 泵站平面布置图 采用 1 100 比例尺 该图应包括进水构筑物 泵房 进出水管道 在该图上还应标出纵 横剖视图所剖位置 2 泵站纵 横剖视图 采用 1 100 比例尺 泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线 与进 处水管轴线平行 的一个 剖面 图中表现的内容与平面图相同 泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线 与进 处水管轴线垂直 的一个剖面 图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设 备 3 水泵工作点求解图 图中要作出工作点参数表 在平面图及剖面图上应作出必要的说明 包括 设备型号和台数 泵的基本性 6 能参数 平面尺寸的单位 mm 立面尺寸的单位 mm 等 上述图纸中要求至少有一张 CAD 图 2 编制设计 计算说明书一份 1 4 新能源化工基地供水工程取水泵站设计 1 4 1 兴建缘由 某地以天然气和煤炭资源为原料的化工工业的发展 创造了前所未有的经济发 展条件 当地政府决定在旗内兴建一区三基地 为保证其中的新能源化工基地的正 常运行 拟建设供水工程 1 4 2 工程总体概况 新能源化工基地供水工程由取水泵站 净水厂 送水泵站和输水工程组成 供 水规模为 1 6m3 s 取水流量 1 6m3 s 取水泵站将某两河交汇处的水库水抽送至设在 7 3 公里处的净水厂内 净水厂处理后的水 再经送水泵站加压后输送至能源化工基 地 1 4 3 设计任务 设计取水泵站 将水库水输送至 7 3 公里处的净水厂内 1 4 4 基本资料 1 站址 经规划 取水工程站址选在某两河交汇处的水库岸边 站址处原地面高程为 1083 7 1087 85m 2 设计流量 设计取水流量 1 9m3 s 设计取水保证率 97 3 水位 水源最高水位 P 0 5 1084 51m 水源设计水位 P 2 0 1084 18m 水源最低水位 P 97 1079 45m 7 净水厂稳压井设计水位 1136 3m 4 工程地质 取水口区细砂层地基承载力基本值采用 150KPa 弱风化泥岩地基承载力基本 值采用 295KPa 细砂岩地基承载力基本值采用 314KPa 输水管线区风积细砂地基承载力基本值采用 100kpa 冲积细砂采用 150kpa 冲 积湖积细砂采用 240kpa 泥岩采用 295kpa 细砂岩采用 314kpa 5 其他资料 该地区多年平均气温为 7 6 极端最低气温 29 极端最高气温 38 4 灌 溉期间最高水温 25 多年平均风速 3 6 m s 最大风速 27 m s 多西北风 最大冻 土深 1 46 米 最大冰冻厚度 1 4 米 最大积雪厚度 25cm 站址处交通方便 厂区北侧拟建进场公路 并有 10 千伏电网通过 1 4 5 设计成果 1 绘制图纸 4 张 1 泵站平面布置图 采用 1 100 比例尺 该图应包括进水构筑物 泵房 进出水管道 在该图上还应标出纵 横剖视图所剖位置 2 泵站纵 横剖视图 采用 1 100 比例尺 泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线 与进 处水管轴线平行 的一个 剖面 图中表现的内容与平面图相同 泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线 与进 处水管轴线垂直 的一个剖面 图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设 备 3 水泵工作点求解图 图中要作出工作点参数表 在平面图及剖面图上应作出必要的说明 包括 设备型号和台数 泵的基本性 能参数 平面尺寸的单位 mm 立面尺寸的单位 mm 等 上述图纸中要求至少有一张 CAD 图 2 编制设计 计算说明书一份 8 2 泵站课程设计指导书 2 1 设计要求 每个同学要独立完成泵站设计中初设阶段的部分内容 即任务书所要求的内容 计算说明书要整洁 有序 计算方法要正确 计算工时要表明来源 步骤完整 文字论述充分 清楚 必要时要用插图说明 图纸要规范 图中字体 线条及尺寸标注要符合制图标准 图面要整洁清晰 布局要合理 美观 图与图 图与说明书之间要一致 2 2 成绩考核方法 计算说明书占 30 图纸占 30 平时设计及答辩 或笔试 占 40 2 3 设计步骤 1 熟悉资料 2 机组选型配套 1 确定泵站设计扬程 H设 根据设计净扬程 HST 初步确定 H设 HST 1 10 20 2 根据泵站设计扬程从综合型谱图上选择几种符合设计扬程而流量不同的泵 型 再由泵站设计流量和单泵流量 确定不同泵型的台数 并考虑设置一台备用机 组 其流量为设计流量的 20 水泵以同型号为宜 必要时可考虑搭配 1 2 台不同型号的水泵机组 将台数明显不合适的泵型去掉 余下 2 3 种泵型 进一步进行电机配套及技术 经济比较 9 3 根据当地动力资源选配动力机 本设计建议选用 Y 系列电机 4 按初选各方案的泵型及台数 进行以下几方面的比较 比较流量 出水流量能满足泵站设计流量的方案为最佳方案 比较装置效率 ST 机 泵 管 传 在泵站可能出现的扬程范围内 装 置效率高的方案为可选方案 比较配套电机总容量 配套电机总容量小 则运行费用省 为可选方案 比较供水保证性 适应性 机组台数多 则保证性 适应性强 机组台数 为 4 8 台的方案为可选方案 比较允许吸上真空高度 HS HS越大 则水泵安装高度越大 土建工程造价 越低 为可选方案 通过以上比较 优选一种方案为本设计所选机组方案 由于泵站设计涉及面广 还必须综合考虑其他技术经济问题 本设计只进行初步的技术分析 不进行经济比 较 泵型选择方案比较表 方案编号泵型 台数 扬程 m 流量 m3 s Hs 或 h m 总功率 kw 运行效率 配套电机 一 二 三 3 推求进水池水位及有关高程 1 推求进水池水位 水源水位扣除引水建筑物及进水建筑物的沿程水头损失 局部水头损失 包括过引渠进出口 进水闸 拦污栅 旋转滤网 交叉建筑物等的 局部水头损失 即为进水池水位 2 根据进水池最高水位确定进水池池顶高程 根据进水池最低水位确定进水 池池底高程 3 初步确定水泵安装高程 根据 初步确定水泵的安装 Sg HH 7060 高度 再根据进水池水位 初定水泵的安装高程 4 水泵的运行方式及确定泵房的结构型式 1 根据水泵的安装高程与水源水位变幅的关系 以及泵站的功能 工业供水 城市供水 农业供水 要求确定水泵的工作方式 自灌式或自吸式 2 根据所选泵型 水源水位变幅 站址处地基条件确定泵房的结构型式 3 根据站址处地基条件 施工和运行技术要求 安全性等确定泵房与进水池 10 的相对位置 合建式 分建式 5 主泵房 副厂房布置及平面尺寸确定 1 主泵房布置及平面尺寸确定 确定机组的布置形式 根据机组的布置形式 台数 纵向尺寸 机组间距变机组段长度等要求确定泵房长度 根据机组的横向尺 寸 泵房内管路布置及交通道布置等确定泵房长度 泵房平面尺寸应满足建筑模数的要求 2 检修间布置及平面尺寸确定 检修间应在对外交通方便的一端 其平面尺 寸应能放下最大设备并留有拆装检修和存放工具的空间 3 交通道布置及平面尺寸确定 设置环形通道或在进 出水侧设置交通道 同时考虑闸阀操作的要求 其宽度 4 配电间布置及平面尺寸确定 一般分为变压器室 高 低压配电间和中控 室等 根据配电柜和控制柜的数量及尺寸确定配电间的尺寸 交通道宽度不应小于 1 5m 6 进 出水管路布置 1 布置进 出水管线 设置管路附件 进水管视情况可设进水喇叭口 弯管 闸阀 偏心渐缩管 出水管视情况可设正心渐放管 逆止阀 伸缩节 蝶阀 弯管 出口扩散管和拍门等 2 根据经济流速确定管径 进水管道经济流速取 1 5 2 0m3 s 进水管道经 济流速取 2 0 3 0m3 s 3 确定管材 管长 本设计建议并联点前用钢管 并联点后用钢筋混凝土管 4 确定管道运行方式 并联台数及方式 及管路支承方式 并联后的管路采 用两条 以便一条管路检修时 另一条能提供 75 的时间流量 不间断供水 5 管顶应埋于最大冻土深以下 7 水泵工作点校核 1 计算管路损失扬程 管路损失扬程按下式计算 lw SSh f 33 5 2 293 10 D L nSf 4 08262 0 D SL 采用表 1 计算管道沿程阻力系数 Sf 采用表 2 计算管道局部阻力系数 Sl 2 绘制水泵性能曲线 绘制单泵性能曲线 折减掉并联点前的管路 HQ 11 损失 S1Q2后得到折引特性曲线 横加后得到并联性能曲线 HQ HQ 3 绘制需要扬程曲线 根据表 3 点绘三个净扬程下仅包括并联点后管路损失 的三条需要扬程曲线 高 设计 低 需 HQ 需 HQ 需 HQ 4 求工作点 与的交点即为折引并联点前损失后的并联 HQ 需 HQ 运行并联工作点 过与的交点推至 即为并联运行单泵 HQ 需 HQ HQ 工作点 过与的交点推至 即为单泵运行工作点 HQ 需 HQ HQ 5 绘制水泵工作点参数表 表 3 表 1 管道沿程阻力系数计算表 部位管段管长 m 管径 m 管材糙率Sf 并联点前并 联 管 路并联点后 单管路 Sf1 Sf2 S f 进 S f 单 表 2 管道局部阻力系数计算表 部位附件 管径 m Sl 并联点前 并联 管路 并联点后 单管路 Sl1 Sl2 S l 进 S l 单 12 表 3 并联点前后管路损失计算表 Q 2 1Q S 2 2Q S 2 QS单 注 下标 1 2 分别表示并联点前后的阻力参数 下标 进 表示进水管路 下标 单 表示单管路 表 4 工作点参数表 工作点净扬程 smQ 3 mH KwN mHS 设计净扬程 最低净扬程 并联运行并 联工作点 最高净扬程 设计净扬程 最低净扬程 并联运行单 泵工作点 最高净扬程 设计净扬程 最低净扬程 单泵运行 工作点 最高净扬程 6 校核工作点 a 流量是否满足设计要求 b 功率是否超载 c 装置效率是否符合要求 65 ST 校核后要说明如不符合上述要求 可采取哪些措施加以解决 8 水泵安装高程确定 选择对水泵安装高程最不利的参数确定水泵安装高程 首先确定水泵的最大安装高度 若给定水泵的允许吸上真空高度 则按下式 S H 计算水泵最大安装高度 w ea Sg h gg p g p HH 2 v 2 s 24 0 p p 33 10 va SS HH 13 若给定水泵的允许运行汽蚀余量 则按下式计算水泵最大安装高度 w Va g hh PP H 根据水泵运行安装高度和进水池水位 最终确定水泵最大安装高程 9 泵房各特征高程确定 1 以泵轴线为基准 向下推出泵房底板高程 2 以进水池最高水位为基准 推出外地面高程 3 以外地面高程为基准 确定检修间地面高程 4 根据起重机起吊高度 确定屋面大梁 屋架 下缘高程 5 根据屋面大梁 屋架 下缘高程及屋面型式及构造 确定屋顶高程 6 渠道屋面型式及构造 屋顶为平屋顶 为排除雨水 屋面坡度为 2 5 该坡度可垫置或采用变截面梁 屋面构造如图 1 10 进出水建筑物设计 以校核后的工作点流量为依据 确定进出水建筑物结构及尺寸 1 根据进 出水池最高水位确定进 出水池池顶高程 根据进 出水池最低 水位确定进 出水池池底高程 2 确定前池锥角 池长 底坡及前池结构 3 确定进水池管口淹没深度 悬空高度 后墙距 侧墙距 进口距 并结合 机组间距 决定管路间距 确定进水池长度和宽度 4 确定出水池管口淹没深度 悬空高度 确定出水池长度和宽度 以及池后 渐变段的收缩角及长度 11 辅助设备选型及布置 1 充水设备 进行充水设备及抽气干 支管的布置 充水设备选择水环式真 空泵 2 台 1 用 1 备 2 排水设备 进行排水设备及排水干 支沟和集水井的布置 排水设备可选 择潜水泵或卧式离心泵 2 台 1 用 1 备 3 起重设备 可选择单梁桥式起重机 4 通风设备 先进行自然通风计算 不能满足要求时 可选择通风机械 以上设备 均应给出设备型号和性能参数 11 泵房主要构件及门窗尺寸 1 屋面板 可选用钢筋混凝土槽型预制板或长向圆孔预制板 板长于柱距相 14 同 2 屋面梁 可选用钢筋混凝土 T 型梁或工字梁或钢筋混凝土屋架 3 柱 可采用矩形単肢柱 柱距尽量采用 6m 也可采用其他符合建筑模数 的柱距 柱上设牛腿以支承吊车梁 4 吊车梁 可选用钢筋混凝土 T 型梁或工字梁 泵站中的吊车梁仅在按扎 unghe 检修时使用 且极少在最大荷载下工作 属于轻级工作制 5 墙体 泵房大多为由柱和屋架组成的排架结构 墙体只起维护作用 墙体 分为水上墙和水下墙 水上墙为砖结构 厚度采用 370mm 水下墙为钢筋混凝土结 构 其厚度根据结构计算确定 6 过梁和圈梁 选用钢筋混凝土过梁和圈梁 过梁宽度与墙体同厚 高度取 60mm 的倍数 圈梁宽度与墙体同厚 高度取 180 300mm 7 沉降缝 在主泵房与检修间之间 主泵房与配电间之间设置 如果泵房长 度较长 在部分中间还应设置 沉降缝不应设于穿越机组的部位 且缝的两端应分 别