水泵与水泵站课程设计.doc

I 目目 录录 目目 录录 I 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 1 设计要求 1 1 1 1 设计题目 送水泵站 二级泵站 设计 1 1 2 二级泵站设计资料 2 第第 2 章章 计算说明书计算说明书 3 2 1 水泵和电机的初步选择 3 2 1 1 二级泵站的组成及特点 3 2 1 2 泵站设计参数的确定 4 2 1 3 选择水泵 4 2 2 水泵机组的基础设计 7 2 3 水泵吸水管路和压水管路设计 9 2 3 1 吸水管路 9 2 3 2 压水管路 10 2 3 3 管路附件选配 10 2 4 布置机组和管道 11 2 5 泵房形式的选择 12 2 5 1 泵的布置形势 12 2 6 吸水井的设计 13 2 7 各工艺标高的设计 14 2 10 设备的选择 15 2 10 1 引水设备 15 2 10 2 计量设备 16 2 10 3 起重设备 16 2 10 4 泵房的高度 17 2 10 5 排水设备 17 2 10 6 防水锤设备 18 2 11 泵房建筑高度和平面尺寸的确定 18 2 12 设计二级泵站平面图及剖面图 19 结束语结束语 20 参考文献参考文献 21 1 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 设计要求设计要求 1 1 1 设计题目 送水泵站 二级泵站 设计 1 1 2 泵站设计水量 5 万 m3 d 1 1 3 设计任务 城市送水泵站技术设计的工艺部分 根据水量 水压变化情况选泵 工作泵和备用泵型号和台数 泵房型式的选择 机组基础设计 平面尺寸及高度 计算水泵吸水管和压水管力直径 选用各种配件和阀件的型号 规格种及安 装尺寸 说明特点 吸水井设计 尺寸和水位 布置机组和管道 泵房中各标高的确定 室内地面 基础顶面 水泵安装高度 泵房建筑高度 等 复核水泵及电机 计算吸水管及泵站内压水管损关 求出总扬程 校核所选 水泵 如不合适 则重选水泵及电机 重新确定泵站的各级供水量 进行消防和转输校核 计算和选择附属设备 设备的选择和布置 计量设备 起重设备 排水泵及水锤消除器等 确定泵站平面尺寸 初步规划泵站总平面 泵房的长度和宽度 总平面布置包括 配电室 机器间 值班室 修理间等 2 1 1 4 图纸要求 泵站平面 应绘出主要设备 管路 配件及辅助设备的位置 尺寸 标高 列 出主要设备表和村料表 比例尺 1 100 剖面 图 1 50 1 2 二级泵站设计资料二级泵站设计资料 1 2 1 泵站设计水量为 5 万 m3 d 1 2 2 管网设计的部分成果 根据用水曲线确定的二级泵站工作制度 分 2 级工作 第一级 从 22 时到 5 时 每小时占全天用水量的 2 5 第二级 从 5 时到 22 时 每小时占全天用水量的 4 85 建筑层数 6 层 自由水压 28m 管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为 15 2 米 清水池所在地面标高为 1870 米 清水地最低水位在地面以下 5 5 米 1 2 3 城市冰冻线为 1 5 米 最高温度为 30 最低温度为 25 1 2 4 泵站所在地土壤良好 地下水位为 25 米 1 2 5 泵站为双电源 3 第第 2 章章 计算说明书计算说明书 2 1 水泵和电机的初步选择水泵和电机的初步选择 2 1 1 二级泵站的组成及特点二级泵站的组成及特点 2 1 1 1 二级泵站的组成 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 在泵站中除设有机器间 安装水泵机组的房间 外 还设有高低压配电室 控制 室 值班室 修理间等辅助房间 2 1 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 4 2 1 2 泵站设计参数的确定泵站设计参数的确定 设计流量的确定 泵站一级工作时的设计流量 Q 50000 x7 5 1041L S 泵站二级工作时的设计流量 Q1 50000 4 7 652L S 设计扬程的确定 H 29 5 15 2 28 2 0 2 74 9m 其中 H 泵站所需扬程 m 地形高差 m c Z 自由水压 m 0 H 总水头损失 m H 泵站内损失 初步估计为 2m h Hc 安全水头 2m 2 1 3 选择水泵选择水泵 2 1 3 1 水泵选择的基本原则 1 所选水泵机组应满足用户最高日各个时刻 含最大的 流量和扬程的要求 保证供水的安全可靠性 2 依据所选水泵建造的泵站的造价低 3 水泵机组长期在高效率下工作 运行及管理费用低 4 水泵性能好 使用寿命长 便于安装和检修 5 在水泵供水能力上应考虑近 远期结合 留有发展余地 2 1 3 2 初选水泵 5 图 2 1 sh 型离心泵性能曲线型谱图 根据 Q 1041L S和 74 9m 在泵的综合性能图上作出该点 当时 输水H30 QL s 管和配水管网中水头损失很小 假定此时总水头损失之和为 2 米 所需泵的扬程为 H 74 9m 在图上作出这点 两点连接成参考管道特性曲线 选取与参考管道特性曲 线相交的水泵并联 其泵型分别为 10sh 6B 型 12sh 9 型 14sh 9 型 性能参数如 表 2 1 所示 其中 12sh 6B 型 12sh 9A 型的杨程显然不满足设计要求 所以三个方案中只 有方案二比较合适 即选用 14sh 9 型单级双吸离心泵 6 表 2 1 sh 型单级双吸离心泵的性能表 流量 Q m3 h 型号 3 mh L s 扬程 H m 转速 n r min 泵轴功 率 N kW 效率 允许吸 上真空 高度 Hs m 泵重 kg 12Sh 6B 540 900150 25072 571470151 20070 735 6 3 8857 12Sh 9 972 1140270 40080 561470275 32377 803 51200 14Sh 9A 900 1332250 37070 561470220 25778 843 51200 求出管路特性曲线方程中的参数 因为 Hst 29 8 28 57 5m S H h Q2 36 12 所以 H Hst SQ2 57 5 36 12Q2 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 四台 14Sh 9 泵并联 其中有一台为备用泵 图 2 2 12sh 9 单击双吸离心泵性能特性曲线 7 2 2 水泵机组的基础设计水泵机组的基础设计 表 2 2 14sh 9 型单级双吸离心泵安装 mm 不带底座 泵外型尺寸 mm 型号 电动机型 号 1 L 2 L 4 LB 1 B 3 B 15338224401300650720 H 1 H 3 H 4 H4d 110656026036034 安装尺寸 mm L 6 L 7 L 8 L 9 L b 30841053875860500790 5 H 8 H C1 4d 14sh 9JS 138 4 1110500632 8 图 2 4 14sh 9 型单级双吸离心泵 不带底座 安装尺寸图 14sh 9 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 822 650 900 400 500 2880mm 基础宽度 B 650 400 500 1200mm 基础高度 H 地脚螺栓长度 0 15 0 2 24d 0 15 0 2 m 24 34 200 1016mm 按基础重量校核基础高度 2 5 4 0 3 5 12002100 1 38m 2400 2 803 1 240 PJ H WW H LB 经比较取基础高度为 1 4m 2 3 水泵吸水管路和压水管路设计水泵吸水管路和压水管路设计 当泵站为一级供水时 两台 14sh 9 型单级双吸离心泵并联工作 其流量 Q 1040 s 单台泵出水量 Q 520 L s 当泵站为二级供水时 三台 14sh 9 型单级双吸离心泵并联工作 其流量 Q 652 78L s 单台水泵出水量 Q 217 59L s 水泵吸 压水管所通过的流量应按 Q 5201L s 最大 设计 管材采用钢管 2 3 1 吸水管路吸水管路 2 3 1 1 吸水管路布置要求 吸水管路通常处在高压状态下工作 所以对吸水管路的基本要求是不漏气 不 积气 不吸气 否则会使水泵的工作产生故障 为此常采取一下措施 1 为保证吸水管路不漏气 要求管材必须严格 2 为使水泵及时排走吸水管路中的气体 吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度 9 3 吸水管的安装与敷设应避免在管道内形成气囊 4 吸水管安装在吸水井内 吸水井有效容积应不小于最大一台泵 5min 的抽水量 5 吸入式工作的水泵 每台水泵应设单独的吸水管 6 当吸水池水位高于水泵轴线时 吸水管上应设闸阀 以利于水泵检修 7 当水中有大量杂质时 喇叭口下面应设置滤网 8 吸水管设计流速一般为 DN 250mm 时 v 1 0 1 2m s DN 250 1000mm 时 v 1 2 1 6m s DN 1000mm 时 v 1 5 2 0m s 2 3 1 2 吸水管管径 当 Q 280 671m s 时 由钢管水力计算表查得管径 d 500mm 流速 V 1 38m s 单位管段的水头损失 i 4 91mm m 2 3 2 压水管路压水管路 2 3 2 1 压水管路布置要求 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 1 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 2 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 3 离心泵必须要关闸启动 4 当不允许水倒流时 需设止回阀 5 压水管设计流速为 DN 250mm 时 v 1 5 2 0m s DN 250mm 时 v 2 0 2 5m s 2 3 2 2 压水管管径 当 Q 280 671L s 时 由钢管水力计算表查得管径 D 400mm 流速 V 2 17m s 阻力系数 i 16 3mm m 2 4 布置机组和管道布置机组和管道 水泵机组布置的基本要求是 供水安全可靠 管道布置简短 安装与维护方便 机组排列整齐 起重设备简单并留有扩建余地 10 常见的布置形式有 1 纵向排列 适用于 IS 型单级单吸悬臂式离心泵 采用这种排列形式可以使吸水管保持顺直 机组布置较为紧凑整齐 检修方便 泵房长度较小但宽度较大 IS 型水泵轻 可以 用移动式吊装设备 2 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 Sh 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 3 横向双行排列 横向双行排列这种排列更为紧凑 节省建筑面积 泵房跨度大 起重设备需考虑采 用桥式行车 适用于泵房中机组较多的圆形取水泵站 但这种布置形式两行泵的转 向从电机方向看去是彼此相反的 因此 在泵订货时应向水泵厂特别说明 以便水 泵 2 5 泵房形式的选择泵房形式的选择 根据清水池最低水位标高 H 1864 5m 和水泵 Hz 3 9m 的条件 确定泵房为矩形 半地下式 泵房右侧设有设备出入的大门 设配电室 值班室 左侧设检修平台等 2 5 1 泵的布置形势泵的布置形势 一 纵向排列 此种排列方式适用于如 IS 型单级单吸悬臂式离心泵 如果 Sh 型泵占多数时 纵 向排列方案就不可取 二 横向排列 侧向进 出水的泵 如单级双吸卧式离心泵 Sh 型 SA 型采用横向排列比较好 根据以上要点和实际情况 本泵站采用横向布置 泵房总长度 L 3 4 L安装 L控制 L配电 1 A 1 E 1 C 5000 3 2200 2200 4 3084 3000 29136mm 11 其中 L控制 L配电 取 3000mm 最后调整为 30600mm 泵房总宽度 B 11 DBB 基础 2000 1240 4500 7740mm 最后调整为 12600mm 2 6 吸水井的设计吸水井的设计 吸水井最低水位 清水池最低水位 清水池至吸水井水头损失 1864 5 1 3 0 2 1863 00m 喇叭口淹没深度 取 h 1 3y0 5 1 0hm 水泵吸水管进口喇叭口大头直径D 1 3 1 5 d 1 4 500 700mm 水泵吸水管进口喇叭口长度H 3 5 7 0 D d 5 5 700 500 1100mm 喇叭口距吸水井井壁距离 1 L 0 75 1 0 D 0 8 700 560mm 喇叭口之间距离 2 L 1 5 2 0 D 1 8 700 1260mm 喇叭口距吸水井井底距离 取 1000m 1 0 80 8 700560hDmm 所以 吸水井长度 L 560 2 1260 3 700 4 7700mm 但考虑水泵机组之间距 将吸水井长度确定为 180000mm 宽度 B 560 2 700 1820mm 最终调整为 3300mm 吸水井有效容积应不小于最大一台泵 5min 的抽水量 取吸水井高度为 6000mm 其中超高 300mm 吸水量显然满足要求 2 7 各工艺标高的设计各工艺标高的设计 14sh 9 型水泵允许吸上真空高度为 3 5m 水泵允许安装高度 sSss h g v HH 2 2 吸水管长度暂按 10m 估算 其沿程水头损失 iL 4 91mm m 10m 0 0491m 局部水头损失 m g V g V g v 169 0 8 92 6 1 20 0 8 92 38 1 07 0 60 0 8 0 22 2 22 2 4 2 321 2 进吸 式中 吸水管进口喇叭口局部阻力系数 取 0 8 1 12 90 弯头局部阻力系数 取 0 60 2 阀门局部阻力系数 取 0 07 3 偏心渐缩管局部阻力系数 取 0 20 4 吸水管中流速 1 38m s V吸 水泵进口处流速 1 6 m sV进 吸水管总水头损失为 hs iL 0 0491 0 169 0 218m 但考虑长期运 g v 2 2 行后 水泵性能下降和管路阻力增加等 为安全起见所以取 mhs0 1 则 Hss 4 62 1 泵轴标高 吸水井最低水位 Hss 1864 5 4 62 1869 12m 2 基础顶面标高 1867 68m 3 泵房地面标高 1870 2m 2 8 设备的选择设备的选择 2 8 1 引水设备引水设备 当吸水井水位低于泵轴线时 水泵需要采用真空泵引水 真空泵的抽气量 V Q L s 10 34lmin m63 0 5 106 0 4 1 6 135 0 4 1 05 1 min m 3 22 3 p T VVK Q S v 真空泵所需的真空值 max 2 4 1000 177 13 613 6 ss v H HmmHg 2 8 2 计量设备计量设备 在压水管上设超声波流量计 选取 SP 1 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 13 在压水管上设压力表 型号为 Y 60Z 测量范围为 0 0 1 0MPa 在吸水管上 设真空表 型号为 Z 60Z 测量范围为 0 760mmHg 2 8 3 起重设备起重设备 14sh 9 型水泵的重量 1200Kg JS 138 4 型电机的重量是 2100 Kg 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 LH 型电动葫芦双梁式起重机 起重量 5t 跨度 16 5m 起升高度 9m 表 2 5 LH 型电动葫芦双梁桥式起重机 BQ B X B HH1H2H31 S 2 S 36963000110012004142040168976976 图 2 5 LH 型电动葫芦双梁桥式起重机 2 8 4 泵房的高度泵房的高度 取吊物底部至最高一台机组顶距 f 0 5m 则 g f 1 106 0 5 1 606m 泵房间地面以上高度为 4 851 2 06 2 791m 12 HabcdefgH a 为吊车梁高度 取 0 414m b 滑车高度 0 231m c 为葫芦钢丝绕紧状态长度 0 5m d 起重绳的垂直长度 电机总宽为 0 79m 则取 d 1 2 0 79 1m 14 e 最大一台设备高度 1 110m 为泵房地下部分的高度 120 117 94 2 06m 2 H 所以 泵房总高度为 4 851m 为了以后的发展需要 取 H 6m 2 8 5 排水设备排水设备 设潜水排污泵 2 台 一用一备 设积水坑一个 容积为 1 0 1 2 1 5 m 选取 50QW15 7 0 75 型潜水排污泵 其参数为 h mQ 3 15 mH7 min rn2820 kW N750 表 2 6 50WZB30 25 型污水泵数据 流量 m3 h扬程 m转速 r min轴功率 kw功率 Kw效率 汽蚀 余量 302529004 085 5503 7 表 2 7 50WZB 25 型水泵安装尺寸 LL1L2L3A1BB1H2H1H2 1013718129454225395300433125160 图 2 6 污水泵尺寸标记 15 2 8 6 防水锤设备防水锤设备 采用缓闭阀门来减少水锤的冲击 2 9 泵房建筑高度和平面尺寸的确定泵房建筑高度和平面尺寸的确定 水泵机