水泵课程设计.doc

课 程 设 计 题 目： 平顶山市给水厂送水泵站设计 学 院： 市政与环境工程学院 专 业： 给水排水工程 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 前言作为一名给水排水工程专业的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。此时，送水泵站课程设计终于结束了，虽然很忙碌、很疲劳，但是收获很大。我们几乎每天的专注和辛劳，让我对泵站设计有了新的认识，让我们实现了理论与实践相结合的目的。在理论学习的过程中我们只是简单是学到了关于选泵等的简单知识，只能简单的对其进行单独设计，但是本次课程设计是对一个送水泵站进行总体设计的，自己选泵，设置机组，从而进行整体构思。在已度过的大学时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？就为我们提供了良好实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅室外排水手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的课程设计是在作设计，但我们不是艺术家；他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，而我们是“工程师”，一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，无法升级为设计。把课本上的知识运用到社会实践当中去，也是我们学习专业理论知识的最终目的。PrefaceAs a water supply and drainage engineering students, I feel capable of doing curriculum design of similar is very important, but it is very necessary. At this point, pump station course design is finally over, although very busy, tired, but a great harvest. Almost every day we focus and hard work, I have a new understanding of the pumping station design, let us realize the combination of theory and practice.In the process of theory of learning we simply learned the simple knowledge about the election of pump etc., only simple on a separate design, but the curriculum design is the overall design of a pump station, choose their own pump, setting unit, which carries on the whole. The university has spent most of the time we contact is a professional basic course. We have in the classroom is the only professional courses on the basis of the theory, how to exercise practice we? It provides a good platform for us to practice. In the process of doing this course design, I feel most when the number of access to design manual. In order to make their design more perfect, more accord with the engineering standard, one after another through the outdoor drainage manual is very necessary, but also essential. How to put the basic professional theoretical knowledge we have learned into practice? I want to make the curriculum design is similar in design, but we are not artists; they can set aside the actual, enjoy in a world of fantasy to soar, and we are the engineers, everything should have according to, for a reason, unrealistic idea is always only the idea, cannot upgrade for the design. The textbook knowledge into social practice, is also the ultimate purpose for us to learn the professional knowledge.I目录1. 绪论 .11.1 设计要求 .11.2 主要参考书 .22. 计算说明书 .32.1水泵和电机的初步选择 .32.2 水泵机组的基础设计 .62.3 水泵吸压管路的设计 .72.4 泵房布置和精选水泵 .82.5 机组布置 .92.6 吸水井的设计 .112.7 各工艺标高的设计 .112.8 附属设备的选择 .122.9 工艺改进讨论 .142.10设计二级泵站平面图及剖面图 .143. 设计心得 .15参考文献 .16II河南城建学院水泵课程设计 1.绪论1.绪论本课程设计的主要目的是把水泵及水泵站中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时提高我们有条理地创造性地处理设计资料地独立工作能力。1.1设计要求1.1.1设计题目：送水泵站（二级泵站）设计1.1.2设计基本资料1. 设计水量56100m3/d，水源最低水位标高10.50m；最高水位标高为14.85m；年常水位标高为12.50m。水厂反应沉淀池前的配水井的水位标高为24.00m，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m。原水厂水质符合饮用水规定。管网中无水塔。2.水厂为双电源进行。3.地区气候资料可根据设计需要由当地气象部门提供。平顶山市地质条件较好，土耐力一般较高，地下水含量丰富，工程地质性质良好，有利于城市建设和发展。平顶山市地处温暖地带，四季气候特征明显，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受西伯利亚冷空气影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，雨量充沛，热能丰富，为典型大陆性季风气候。平顶山市年平均气温15。最热（7月）温度38.1，最冷月（1月）平均3.9。全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。但由于大气环流、地形、季节变换，气候各要素年际、年内变化较大，因而倒春寒、大暴雨、强风、伏秋连旱等灾害性天气时有发生最好加一设备表。4.河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用箱式。1.1.3设计任务根据水量、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16河南城建学院水泵课程设计 1.绪论河南城建学院水泵课程设计 1.绪论安装尺寸（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。1.1.4设计图纸根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制送水泵房平面图、剖面图，图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站主要设备及管材配件的等材料表。1.2主要参考书：1、给水排水设计手册第一、三册2、水泵及水泵站教材3、水泵及泵站设计计算李亚峰等编4、给水排水管材实用手册刘慧等编河南城建学院水泵课程设计 2.计算说明书2.计算说明书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2.1.1.2二级泵站组成(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。2.1.2泵站设计参数的确定（1）设计扬程：假设泵站内管路水头损失为2m，考虑安全水为2m，则最高时用水扬程为：Hmax=Hst+Hser+h+Q2=(8+1)+12+10+2+2=35m（2）设计流量：最高日最高时用水量Q=916LS2.1.3选泵原则如果所选的水泵时以经常单独运行为主，那么，并联工作时，要考虑到个单泵的流量时会减少的，扬程时会增大的，如果选泵时是着眼于个泵经常并联运行，则应考虑到，各泵单独运行时，相应的流量会增大，轴功率也会增大。单泵工作时的功率大于并联工作时各泵的功率。选泵就是要确定泵的型号和台数。对于各种不同功能的泵站、选泵时考虑问题的侧重点也有所不同，根据选泵要点：1.大小兼顾，调配灵活2.型号配齐，互为备用3.合理的用尽各泵的高效段4.近远期项结合的观点在选泵过程应给予相当重视5.大中型泵站需做选泵方案比较2.1.4初选水泵设Q=30L/S，泵站和管网中水头损失为3m，则相应的扬程为：Hmin=9+12+3+1.5=25.5m根据Q=916L/s，H=35m，Q=30L/s，H=25.5m，选取与参考的管道特性曲线相交的水泵并联。可选用3台250S39型泵，2台工作，1台备用（见表2-1）。表2-1 水泵性能水 泵型 号流量/(L/s)扬程/m转速/(r/min)轴功率/kW效率/%允许吸上真空度值Hs/m重量Wp/kg12Sh-9B1402327.237147082.510878824.577314Sh-132704105037147016418079843.51000管道特性曲线的方程为：H=Hst +式中：Hst最高时水泵的静扬程，m；h水头损失总数，m；S沿程摩阻与局部阻力之和的系数；Q最高时水泵流量，m3/s将数据Hst=9m，H=35m，Q=56100m3/h（916L/s），得S=1.2所以管路特性曲线即为:H=HST+1.2Q2=9+1.2Q2将水泵特性曲线及管道特性曲线均绘于坐标纸上，检验其效率，得出结论：上述方案可行。（初选水泵型号见表2-2，选用3台250S39型泵的特性曲线可见下图2-2。）表2-2 水泵型号水泵型号流量L/S扬程m转速r/min轴功率KW250S3936061232.542.5145054.868.6图22 250S39型泵性能特性曲线2.1.5消防校核按最不利情况，消防用水与最高日最高时用水和为：972+80=1052L/s，最高扬程为38m。当备用泵与最高时运行水泵同时启动时，为2台250S39型泵并联工作。2.2水泵机组的基础设计2.2.1电机配置根据250S39型泵的要求，采用水泵厂家指定的配套电机，见表2-3表2-3 电机设备水泵型号轴功率/KW转速（r/min）电机型号电机功率/KW12sh-1276861450Y280S-49010sh-9A601101450Y250M-4552.2.2基础计算查泵与电机样本，计算出12sh-12型泵机组基础平面尺寸为（1209.5+920=2129.5）mm1040mm，机组总重量:W=WP+WM=6900+4900=11800N基础深度H可按下式计算：H=3.0W/(LBY)式中：L基础长度，L=2.1m；B基础宽度，B=1.1m； 基础所用材料的容量，对于混凝土基础，=23520N/ m3，故H=(3.011800)(2.11.123520)=0.65m查泵与电机样本，计算出10sh-9A型泵机组基础平面尺寸为（1675+1670=3345）mm1450mm，机组总重量:W=WP+WM=12100+20800=32900N基础深度H可按下式计算：H=3.0W/(LBY)式中：L基础长度，L=1.8m；B基础宽度，B=0.9m； 基础所用材料的容量，对于混凝土基础，=23520N/ m3，故H=(3.032900)(1.80.923520)=2.59m2.3水泵吸压水管路的设计2.3.1管路布置2.3.1.1吸水管路布置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：DN250mm时，v=1.01.2m/s；DN2501000mm时，v=1.21.6m/s；DN1000mm时，v=1.52.0m/s。2.3.1.2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：DN250mm时，v=1.52.0m/s；DN250mm时，v=2.02.5m/s；2.3.2管路管径计算一台水泵单独工作时，其流量为水泵吸水管和压水管所通过的最大流量，根据单泵运行流量初步选定吸水管和压水管管径。根据单泵运行流量计算吸压水管径，见表2-4。每条输水管按最大总流量的75%考虑，即Q=97275%=729L/s，取d=600mm，v=2.49m/s，i=0.0127。表2-4 吸压水管经确定水泵型号流量L/s吸水管径i1000压水管径i1000/mm（m/s）/mm（m/s）250S395267001.353.116001.806.772.3.3水泵安装高度验算按管路布置初定吸水管顶高程为0.5m，由水泵外形尺寸可知，12sh-13的泵轴中心线高于管径77mm，20sh-13泵轴中心高于顶管10mm。因吸水池最低水位为-1m，可知12sh-13可初定安装高度Hss=2.07m，20sh-13泵初定安装高度Hss=2.01m。为使泵房地面取平，取Hss=2.01m（因其Hs值较小）。吸水管长度近似取为:L=Hss+1.7=2.01+1.7=3.71m水泵实际使用:Hv=Hss+iL+V/2g+V1/2g=2.01+0.004213.71+0.375+0.59=3.51m0.94m。取吊物低部至最高一台机组顶距f=0.5m，则g+f=1.406+0.5=1.906m0.94+1.0=1.94m。表2-5 LH型电动葫芦双梁桥式起重机HH1H2H336963000110012004142040168976976设备中最大质量为电机重2880kg，考虑安全选用LH型（表2-5），起重量为3t，配CD13-9D型电动葫芦，起身高度为8m的电动单梁悬挂起重机。故计算泵房间高度为H1=(a+b+c+d+e+f+g)-H2=（1.9+1.6+0.5+0.9+1.406+1.906）-0.94=7.272m式中a为单轨吊车梁高度，1.9m；b为滑车高度，1.6m；c为起重葫芦钢丝绳绕紧状态长度，0.5m：d起重绳的垂直长度。电机总宽度x=0.75m，则取d=1.2x=0.9me最大设备水泵高度，e=1.406m；f+g1.906m；H2为泵房间地下部分高度，0.94m。2.8.2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。真空泵排气量为：真空泵所需的真空值：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SZB-8型水环式真空泵2台，一备一用，布置在泵房靠墙边处。2.8.3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0.01.0MPa。在吸水管河南城建学院水泵课程设计 2.计算说明书河南城建学院水泵课程设计 3.设计心得上设真空表，型号为Z-60Z,测量范围为0760mmHg。2.8.4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1.01.21.5 m 选取50QW15-7-0.75型潜水排污泵，其参数为：；选用500S98型泵，转速970，配套电机Y500-54-6，电机功率800KW。2.8.5防水锤设备采用缓闭阀门来减少水锤的冲击。2.9工艺改进讨论：考虑泵站中坏、换、修理泵、电动机的频率较低，起重机的使用频率较低，且使用起重机会增加厂房的高度和建筑面积，增加建设成本，故考虑用叉车来替代。采用叉车的优势：（1）替代后可减少泵房的长、宽、高度各约1m，减少泵站的占地面积。（2）叉车可采用租借的方式，无需日常维护、检修，节约了日常维护成本。采用叉车的弊端：（1）叉车的工作平台需采用混凝土结构，宽度约6m，原设计走道可采用铁板铺设，宽度1m，此项增加了建设成本。（2）为节省建筑面积，叉车工作平台为伸出平台，