水泵与水泵站课程设计 河南城建 给水排水工程.doc

水泵及水泵站水泵及水泵站 课程设计课程设计 题目 杭州市一给水厂送水泵 站 系 别 环境与市政工程系 专 业 给水排水工程 姓 名 学 号 指导教师 河南城建学院 2013 年 01 月 11 日 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 前言 前言前言 在水的社会循环中 特别是在给水排水工程中 水泵及水泵站如同人体的心 脏 将水增压 提升 输送 起到了不可缺少和不可替代的作用 在人类居住和 生产的城市化进程中 给水排水工程已经成为城市建设和工业生产的重要基础设 施 是人类健康 安全和工农业生产发展的基础保证 水泵及水泵站是给水排水 工程专业中一门重要的专业基础课 水泵与水泵站在给排水系统中有十分广泛的 应用 是保证水压 消防压强 水体输送的关键部件 没有水泵及水泵站 就完 不成水的社会循环 本次设计就是让我们的专业理论知识加以系统化 整体化 以便于巩固和扩大 所学的专业知识 为适应工作需要打下的基础 考虑美观以及便于施工等要求 根据可能和合理方案进行技术经济比较选定工程枢纽的布局 建筑物的结构型式 材料和施工方法等 通过设计不仅可以学到许多课堂上没有的知识 还能发现问题 并解决问题 为我们以后更好地把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础 通过实习使我更深入地接触专业知识 本设计共包括绪论 设计计算 结束语三大部分 设计计算又包括选泵 水 泵布置 泵房设计 泵房内部其他设备设计计算等 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 前言 Preface In the water cycle of society especially in water and wastewater engineering water pump and water pump station as the heart of the human body the water booster promotion transfer and played the indispensable and irreplaceable role In the human living and production process of urbanization water engineering has become the urban construction and industrial production of important infrastructure is the human health safety and industrial and agricultural production base for the development of guarantee Water pump and water pump station is water drainage engineering is an important professional basic course a door Water pump and water pump station in water supply and drainage system has a very wide range of applications is to ensure that water fire pressure water transport of key components No water pump and water pump station just finish water social cycle This design is to make our professional theory knowledge to systematic integrated so as to consolidate and expand the major knowledge to adapt to the work needs to build the foundation Consider beautiful and easy construction requirements according to the possible and reasonable scheme for technical and economic comparison and selection of engineering project layout building structure material and construction method etc Through the design not only can learn many class without knowledge still can find problems and solve problems for our future better the knowledge used in the practical work to lay a solid foundation Through the practice makes me even more deeply contact with professional knowledge This design including the introduction design calculation concluding remarks three most design calculation and including choose pump water pump pump room layout design pump room internal other equipment design and calculation etc 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 目录 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 1 设计要求 1 1 1 1 设计题目 1 1 2 二级泵站设计资料 1 第二章第二章 计算说明计算说明 2 2 2 1 水泵和电机的初步选择 2 2 2 水泵机组的基础设计 5 2 3 水泵吸水管路和压水管路设计 6 2 4 布置机组和管道 8 2 5 泵房形式的选择 9 2 6 吸水井的设计 10 2 7 各工艺标高的设计 10 2 8 复核水泵和电机 11 2 9 消防校核 12 2 10 设备的选择 12 2 11 泵房建筑高度和平面尺寸的确定 14 2 12 设计二级泵站平面图及剖面图 15 结束语结束语 1616 参考文献参考文献 1717 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1 1 设计要求 1 1 1 设计题目 设计题目 杭州市一水厂送水泵站设计 1 1 2 设计目的 1 通过课程设计 使学生所获得的专业理论知识加以系统化 整体化 以便 于巩固和扩大所学的专业知识 2 培养学生独立分析 解决实际问题的能力 3 提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力 4 为适应工作需要打下的基础 考虑美观以及便于施工等要求 根据可能和 合理方案进行技术经济比较选定工程枢纽的布局 建筑物的结构型式 材 料和施工方法等 1 2 二级泵站设计资料 1 2 1 泵站设计资料 1 泵站设计水量为 34 2 万 m3 d 用水最不利点地面标高 89 3 m 服务水头 32m 泵站处的地面标高 86 8m 水池最高水位 89 19m 水池最低水位标 84 5m 经计算管网水头损失 17m 2 地区气象资料 最低气温 5 最高气温 36 最大冰冻深度 20 3 站址处要求抗震设计烈度为 7 4 电源资料 采用双回路供电 电压等级为 220V 380 V 10KV 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 1 第二章 计算说明 2 1 水泵和电机的初步选择 2 1 1 二级泵站的组成及特点 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 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 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 3 2 1 2 泵站设计参数的确定 泵站工作时的设计流量 Q 342000m3 d 14245 m3 h 3957L s 设计扬程 与设计流量相应的管路系统的水头损失 h 2 0 6 17 0 19 6m 取安 全水头 2m 扬程的常数项 HST 2 4 69 32 38 69m 设计扬程 H HST h 58 29m 表 2 1 设计计算结果 水头损失 m供水流量 L s 泵站内输水管管网 集水井最低水位与 控制点地面高差 m 自由 水压 m 二级供 水 3957 2 00 0 617 004 6932 00 消防 3 个火点 3 1002 000 727 204 6910 00 2 1 3 选择水泵 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 初选水泵 根据 Q 3957L s 和 58 29m 其泵型分别为 1200S56 型 800S55 型 32SA H 10C 型 性能参数如表 2 1 所示 其中 32SA 10C 型的杨程数据不清楚 所以三个方案中只有方案一二比较合 适 即选用 1200S56 型一台和 800S55 型两台单级双吸离心泵 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 4 表 2 2 S 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 m in 泵轴功 率 N kW 效率 泵重 kg 1200S56 8640 12960 2400 360047 606001792 870 74857 800S55 4597 6894 1277 191548 59 5600908 570 741200 求出管路特性曲线方程中的参数 m7100 75277 6 19 2222 LsQhS 所以 38 69 7 0 10 7Q2 2 SQHH ST 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 800S55 并联 其中有一台为备用泵 图 2 1 800S55 单击双吸离心泵性能特性曲线 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 5 图 2 2 水泵供水性能分析图 2 2 水泵机组的基础设计 图 2 3 800S55 单击双吸离心泵安装尺寸图 800S55 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 468 400 500 400 500 440 1053860 400 500 23524502803mm LLLL 地脚螺栓间距 基础宽度 400 500 400 500 7904501240 B bmm 地脚螺栓间距 宽度方向 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 6 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 最终确定水泵占地 L B H 2 803 1 240 1 061 2 74m 其中 水泵重量 kg Wp 电机重量 kg J W 基础长度 m L 基础宽度 m B 基础密度 kg m3 混凝土密度 2400 kg m3 H 2 3 水泵吸水管路和压水管路设计 2 3 1 吸水管路 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 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 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 7 时 v 1 2 1 6m s DN 1000mm 时 v 1 5 2 0m s 2 吸水管管径 当 Q 1319L s 时 由钢管水力计算表查得管径 d 800mm 流速 V 1 68m s 单位管段的水头损失 i 3 02mm m 2 3 2 压水管路 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 压水管管径 当 Q 2638L s 时 由钢管水力计算表查得管径 D 1200mm 流速 V 2 33m s 阻力系数 i 16 3mm m 2 3 3 管路附件选配 每台水泵都单独设有吸水管 并设有闸阀 型号为 Z41T 10 DN 800mm L 540mm W 681Kg 压水管设有止回阀 型号为 H44T X 10 DN 600mm L 900mm W 508kg 水泵控制阀 型号 D371X H F DN 800mm L 102mm W 128kg 具体管路附件选 配如下 表 2 3 管路附件选配表 名称型号规格单位数量 喇叭口 DN800 个 4 90 度弯头 DN800 个 4 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 8 蝶阀D371X H F 型DN1200 L 102个 6 闸阀 Z41T 10 DN800 L 540个 4 十字管 DN800 1200 个 2 止回阀 H44T X 10 DN600 L 900个 4 偏心渐缩管 DN700 400 个 4 偏心渐扩管 DN750 500 个 4 2 4 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 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 以便水泵厂配置不同转向的轴套止锁装置 根据比较机组采用横向排列 横向排列的各部尺寸应符合下列要求 1 泵凸出部分到墙壁的净距 A1等于最大设备的宽度加 1m 但不得小于 2m b 1000 790 1000 1790mm 取 5000mm 1 A 1 A 2 出水侧泵基础与墙壁的净距 应按水管配件安装的需要确定 但是考虑 1 B 到泵出水侧是管理操作的主要通道 故 3 m 取 B1 4500mm 1 B 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 9 3 进水侧泵基础与墙壁的净距 也应根据管道配件的安装要求决定 但不 1 D 小于 1 m 取 2000mm 1 D 4 电机凸出部分与配电设备的净距 应保证电机转子在检修时能拆卸 并 1 C 保持一定安全距离 其值要求 电机轴长 0 5m 但是 低压配电设备 1 C 应 1 5 m 高压配电设备 2 0 m L 500 1545 500 2045mm 1 C 1 C 1 C 取 2200mm 1 C 5 泵基础之间的净距 E1值与要求相同 即 E1 如果电机和泵凸出基础 1 C 1 C E1值表示为凸出部分的净距 取 E1 2200mm 6 控制室和配电室长度别取 3000mm 2 5 泵房形式的选择 根据清水池最低水位标高和水泵的条件 确定泵房为矩mH5 84 mHs5 3 形半地下式 泵房右侧设有设备出入的大门 检修平台 左侧设配电室 值班室 等 2 5 1 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 因为悬臂式系顶端进 水 采用纵向排列能使吸水管保持顺直状态 如果泵房中兼有侧向进水和侧向出 水的离心 泵 则才纵向排列的方案就值得商榷 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 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 10 A1 B 1 C 1 D 1 E 1 泵房总长度 L 3 4 L安装 L控制 L配电 28800mm 1 A 1 E 1 C 泵房总宽度 B 13000mm 11 DBB 基础 2 6 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 84 5 0 2 84 3m 喇叭口淹没深度 取0 5 1 0hm 1 2hm 水泵吸水管进口喇叭口大头直径 D 1 3 1 5 d 1 33 800 1100mm 水泵吸水管进口喇叭口长度 L 3 0 7 0 D d 1200mm 喇叭口距吸水井井壁距离 0 75 1 0 D 1 0 1100 1100mm 喇叭口之间的距离 1 5 2 0 D 2 0 1100 2200mm 喇叭口距吸水井井底距离 0 8 1 0 D 900mm 喇叭口淹没水深 h 0 5 1 0 1 2m 所以 吸水井长度 L 1100 2 2200 3 1100 4 13200mm 但考虑水泵机组之间 距 将吸水井长度确定为 17700mm 宽度 B 1100 2 1100 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 800S55 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 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 11 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 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 g v 2 2 运行后 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 mh g v HH ssss 9 30 1 8 92 38 1 0 5 2 22 1 泵轴标高 吸水井最低水位 Hss 84 3 3 9 88 2m 2 基础顶面标高 泵轴标高 泵轴至基础顶面高度 H1 88 2 0 56 87 64m 3 泵房地面标高 基础顶面标高 0 20 87 64 0 20 85 64m 4 水泵进口中心标高 泵轴标高 88 2 0 27 87 93m 3 H 5 水泵出口中心标高 泵轴标高 88 2 0 33 87 87m 4 H 2 8 复核水泵和电机 根据已经确定的机组布置和管路情况重新计算泵房内的管路水头损失 复核 所需扬程 然后校核水泵机组 泵房内管路水头损失mhhh ds 359 1 359 0 0 1 泵站内 其中 吸水管总水头损失 mhs0 1 压水管总水头损失 iL 1 1 16 3mm m 20 0 359m d h 系数 1 1 表示压水管路中局部损失按沿程损失的 10 计算 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 12 泵房内管路水头损失为 1 359m 所以 水泵泵扬程为 H Z H Hss 4 69 32 17 1 359 1 5 56 5m c 泵站 hh 0 与估计扬程基本相同 说明选定的水泵机组合适 2 9 消防校核 消防时 泵站的供水量 L s 火 Q425710033957 消防时 泵站的扬程 Z 4 64 1 359 10 27 2 43 2m 火 H 火0 H 泵站 h C h 所选机组能满足消防时的水量和扬程的要求 2 10 设备的选择 2 10 1 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 其中 真空泵的抽气量 m3 s v Q 漏气系数 1 05 1 10 K 最大一台水泵泵壳内空气容积 m3 p V 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 s VT 不大于 3min 真空泵的最大真空度 mmHg maxV H 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 13 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 ss H 根据和选取 SZB 8 型水环式真空泵 2 台 一备一用 布置在泵房靠 V Q maxV H 墙边处 2 10 2 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 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 10 3 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 4 LH 型电动葫芦双梁桥式起重机 BQ B X B HH1H2H31 S 2 S 36963000110012004142040168976976 图 2 4 LH 型电动葫芦双梁桥式起重机 2 10 4 泵房的高度 河南城建学院水泵及水泵站课程设计 第二章 计算说明 14 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 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 8m 2 10 5 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 5 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 6 50WZB 25 型水泵安装尺寸 LL1L2L3A1BB1H2H1H2 1013718129454225395300433125160 2 10 6 防水锤设备 采用缓闭阀门来减少水锤的冲击 2 11 泵房建筑高度和平面尺寸的确定 水泵机组采用单排横向排列形式布置泵房右端设一进出设备的大门