泵与泵站课设.docx

第一章 设计原始资料1. 设计用水量资料该城镇近期设计用水量为20000+93*1000=113000m/d，远期设计水量为近期的1.4倍。2. 城镇消防供水要求根据防火规范要求，该城镇同时发生火灾次数为2次，每次消防用水量为45L/s，火灾延续时间按2小时计算。消防储水要求在24小时内补满。3. 供水安全性要求要求连续供水，事故时输水管供水量不低于正常工作时的75%。4. 水文地质资料在拟建一级泵站河段处百年一遇洪水位为590.60m，常水位为585.20m，97%保证率枯水位为582.50m，97%保证率枯水流量为45m/s。河流水质符合生活用水水源水质标准。在拟建一泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。由地质柱状图可看出，表层有2m厚的砂粘土覆盖层，以下是中密卵石层或砂岩，适合工程建设。5. 地形资料水厂配水井设计水位标高为600.3m。6. 气象资料年平均气温15.8，最高气温39.5，最低气温-5.6，最大冻土深度0.30m。冬季河流无结冰现象，夏季最高水温28.5。河流主导风向夏季为东南风，冬季为西北风。第二章 用水量计算及水泵的选择用水量及扬程计算根据设计指示书，本设计近期用水量Q近=113000m/d =1307.87L/s，远期用水量Q远=113000*1.4=158200m/d =1831.02L/s。消防用水量为45L/s,火灾同时发生的概率为2次，持续时间2小时，消防用水量要求24小时内补满。所以消防补充流量Q补=45*2*2*3600/(24*3600)=7.5L/s。考虑水厂自用水系数为1.1。所以总需水量Q=（1307.87+7.5）*1.1=1446.91L/s。远期用水量Q1=（1831.02+7.5）*1.1=2202.37L/s。根据设计任务书所附地形图，对泵站、管道及取水头部进行大致布置，布置情况如图一所示：图一 泵站地形布置由图可知，压力输水管L1长度为6.5cm，实际长度L1=6.5*5000/100=325m；取水自流管长度L2设为25m。根据设计远期用水量，通过查管道水力计算表选取取水自流管为两根DN1000的钢筋混凝土管并联供水，压力输水管为两根DN1000球墨铸铁管并联供水。在最不利情况下，取水自流管一条检修，一条承担75%供水量，则此时流量为2202.37*75%=1561.78L/s。查表可知此时v=1.99，1000i=4.243。水头损失H1=i*L2=5*4.243*0.025=0.55m（5为考虑局部水头损失而增加的系数）。则吸水间最高水位标高为590.6-0.55=590.05m；最低水位标高为582.50-0.55=581.95m。所以泵所需静扬程HST为：洪水位时，HST=600.3-590.05=10.25m枯水位时，HST=600.3-581.95=18.35m当压力输水管一条检修，一条承担75%输水量时，流量为2202.37*75%=1561.78L/s。查表可知此时管中流速v=1.99m/s，1000i=4.231。水头损失H2=1.1*4.231*0.325=1.51m（1.1为因局部水头损失而增加的系数）。考虑泵内水头损失和安全水头储备4m。所以泵设计扬程为：枯水位时：H=18.35+1.51+4=23.86m洪水位时：H=10.25+1.51+4=15.75m初选水泵和电机选泵的要点：1. 大小兼顾，调配灵活众所周知，给水系统的用水量通常是逐年、逐日、逐时变化的，给水管道中的水头损失又与用水量大小有关，因而所需的水压也是相应的变化的（对于取水泵站来说，水泵所需的扬程还将随用着水源水位的涨落而变化）。选泵时不仅要满足最大流量和最高水压时的要求，还必须全面顾及用水量的变化。2. 型号整齐，互为备用便与管理。一般希望能选择同型号的水泵并联工作，这样无论是电机、电器设备的配套与贮备，管道配件的安装与制作均带来很大的方便。3. 合理地用尽各水泵的高效段单级双吸式离心泵是给水工程中常用的一种泵（如Sh型、SA型）。它们的经济工作范围（即高效段），一般是在0.85 Qp1.15Qp之间（Qp为水泵铭牌上的额定流量值）。选泵是应充分利用各个水泵的高效段。4. 近远期相结合的观点在选泵的过程中应该给予相当的重视。5. 大中型泵站需做选泵方案比较。综上所述，因此选泵方案如下：方案1：近期根据连成水泵样本选取500s-35型泵（Q=509-648L/s，H=3040m,N=219KW,HS=6m）三台，350S-26型泵(Q=278-361L/s，H=2534m，N=101.4KW，HS=5.5m)一台，其中一台大泵备用；远期选用500S-35型泵（Q=509-648L/s，H=3040m,N=219KW,HS=6m）四台，350S-26型泵(Q=278-361L/s，H=2534m，N=101.4KW，HS=5.5m)一台，其中一台大泵备用。根据两种泵型的要求，500S-35型泵配用Y355L2-4型电机（280KW，380V，IP44风扇自冷式）；350S-26型泵配用Y315L1-4电机（160KW，380V，IP44风扇自冷式）。方案2：近期选用500S-35A型泵（Q=417-556L/s，H=23-32m，N=152KW，HS=6m）四台，三用一备；远期采用500S-35A型泵（Q=417-556L/s，H=23-32m，N=152KW，HS=6m）三台，600S-32A型泵（Q=648-925L/s，H=24-28m，N=246KW，HS=7.5m）二台，其中一台大泵备用。根据两种泵型的要求，500S-35A型泵配用Y355L1-6电机（220KW，380V，IP44风扇自冷式）；600S-32A型泵配用Y355L2-4电机（280KW，380V，IP44风扇自冷式）。两种选泵的方案比较详情如表一。对比可知，取水泵站流量变化不大，所以两种方案均选取了幸好相对单一的水泵，提供的流量变幅均能满足要求；而方案一中扬程利用率相对较低，能量浪费较为严重，但远期改造仅需加装一台大泵，施工方便；方案二扬程利用率相对较高，能量浪费较少，但远期改造时需要将近期使用的其中一台水泵进行改造，施工相对复杂。综合考虑之后，选取第二种方案更为合理。表一 选泵方案比较方案编号流量（L/s）扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）电机匹配情况改造施工便利度近期远期近期远期近期远期一129616571805230525402540162440964096500S-35型泵额定转速为970转，Y355L2-4型电机额定转速为1500转，需采用变频器仅需预留500S-35型泵基础一个，远期改造时加装500S-35型泵一台，较为方便二12511668189925932332233216245010050100600S-32A型泵额定转速为970转，Y355L2-4型电机额定转速为1500转，需采用变频器需将一台500S-35A型泵改装600S-32A型泵，近期施工应考虑基础配备等问题，远期施工涉及到管径变化，较为麻烦根据方案二选出的水泵进行并联后的工作曲线拟合，拟合成供水泵站水泵并联供水H-Q曲线。由该曲线可知，近期水泵可提供扬程26.5m，远期可提供扬程26m。第三章 水泵站平面布置机组基础尺寸确定查泵与电机样本（成都巨力电机网站），计算出500S-35A型泵机组基础尺寸为3200mm*1500mm，机组总重量W=WP+Wm=16400+17800N =34200N。（图二）600S-32A型泵机组基础尺寸为3300*1800，机组总重量W=WP+Wm=25000+19450N=44450N。基础深度H=3.0W/（L*B*）式中 L基础长度 B基础宽度 基础采用材料的容重，对于混凝土基础，=23520N/m故 500S-35A型泵机组 H=3*34200/(3.2*1.5*23520)=0.91m 600S-32A型泵机组 H=3*44450/(3.3*1.8*23520)=0.95m图二 机组基础尺寸吸水管路与压水管路计算每台泵设计单独的吸水管和压水管根据给排水设计规范，得知，水泵吸水管及出水管的流速，宜采用下列数值： 吸水管： 直径小于 250mm 时，为 1.01.2m/s ； 直径在 2501000mm 时，为 1.21.6 m/s ； 直径大于 1000mm 时，为 1.52.0 m/s 。 出水管：直径小于 250mm 时，为 1.52.0 m/s ； 直径在 2501000mm 时，为 2.02.5 m/s ； 直径大于 1000mm 时，为 2.03.0 m/s 。根据上述要求与实际流量结合选定管径：（1） 吸水管设远期运行时采用500S-35A型泵三台，设计输水流量为500L/s;600S-32A型泵一台,设计书水流量为2202.37-500*3=703L/s。500S-35A型泵采用DN700钢管，v=1.3m/s；i=0.0029600S-32A型泵采用DN800钢管，v=1.4m/s；i=0.0028（2） 压水管500S-35A型泵采用DN600钢管，v=1.71m/s；i=0.0059600S-32A型泵采用DN700钢管，v=1.82m/s；i=0.0056机组与管道布置泵房内机组的布置如取水泵站平面布置图和取水泵站剖面图所示。为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将五台机组交错并列布置成两排，三台（两台500S-35A型泵机组，一台600S-32A型泵机组）正常转向，两台（大小各一）反常转向，在订货时予以说明。每台泵设有单独的吸水管，压水管引出泵房后用一根DN1000的球墨铸铁管进行横向连接，用两根DN1000球墨铸铁管进行输水。两条输水干管用手动蝶阀连接，每条输水管设切换用蝶阀一个。泵出水管上设手动蝶阀，吸水管上设手动闸板闸阀。由于管径较大，横向连接管上的三通，四通等配件采用自制配件；变径管根据泵房材料汇总表中的规格，如无全国通用标准产品也使用自制配件。第四章 水泵校核及附属设施吸水管和压水管中的水头损失计算取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀为止为计算线路图（图三）。（1） 吸水管路中水头损失hshs =hfs+hlshfs=L1*is=2.9*10-3*1.43=0.00415mhls=(1+2)v2/2g+3v12/2g式中，1吸水管进口局部阻力系数，1=0.752DN700闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8计算，2=0.203DN700*DN500变径管，3=0.20（局部阻力系数根据给排水设计手册 第一册查得）则 hls=（0.75+0.2）*1.32/2g+0.2*2.552/2g=0.15m600故 hs =hfs+hls=0.15+0.00415m=0.15m图三 计算管路示意图（2）压水管路水头损失hdhd=hfd+hldhfd=（l1+l2+l3)id1+l4id2 =(9.75+6.95+4.15)*5.9/1000+3*0.48/1000=0.125mhld=（4+5+26）v22/2g+(8+9+10)v32/2g式中 4DN460*DN600渐放管，4=0.185DN600蝶阀，5=0.206DN600标准铸铁90弯头，6=0.678DN1000*DN600自制正三通，8=1.689DN1000*DN700自制十字管，9=1.510DN1000蝶阀，10=0.20（局部阻力系数根据给排水设计手册 第一册查得）v2=1.71m/s; v3=0.64m/s则 hld=（0.18+0.2+0.67*2）*1.712/2g+（1.68+1.5+0.2）*0.642/2g =0.33m故 hd=hfd+hld=0.45m从水泵吸水口到输水干管上切换蝶阀间的全部水头损失为：h=hs+hd=0.60m因此，泵的实际扬程为：设计枯水位时，H=18.35+1.51+0.6+4=24.46m设计洪水位时，H=10.25+1.51+0.6+4=16.35m由泵站水泵并联供水拟合曲线可知，泵站在近期和远期工作状况下，最高均能提供25m以上的扬程，可见初选水泵机组符合要求。泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算为了便于沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而泵为自灌式工作，泵安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。已知吸水间最低动水位标高为581.95m，为了保证吸水管正常吸水，取吸水管的中心标高为579.8m（吸水管上缘的淹没深度为581.95 -579.8-0.7/2=1.8m）。取吸水管下缘距吸水间底板0.95m。则吸水间底板标高为579.8-0.7/2-0.95=578.5m。洪水位标高为590.6m，考虑浪高1.4m,则操作平台标高为590.6+1.4=592m。故泵房筒体高度：H=592-578.5=13.5m附属设备的选择（1） 起重设备最大起重量为Y355L2-4电机重量2500kg，最大起吊高度为13.5+ 2.5=16m（其中2.5是考虑操作平台上汽车的高度）。为此，选用环形吊车（定制，起重量3t，双梁，跨度20.5m，CD1-3电动葫芦（上海轶鹰起重机械公司），起吊高度20m）。（2） 引水设备本设计泵采用自灌式工作，不需引水设备。（3） 排水设备由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设置排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间。取水泵房排水量按照20-40m/h，排水泵静扬程按照12.5m计算，水头损失大约为4m，故总扬程在12.5+4=16.5m左右，可选用IS65- 50-125型离心泵（最高效率工作点Q=25m/h,H=20m,N=3kW,n= 2900r/min；中国化工机械网数据）两台，一台工作，一台备用，配套电机为Y100L-2。（4） 通风设备由于泵配套电机为风冷式，且泵房筒体较深，需选用风机进行换气通风。选用两台T35-11型轴流风机，叶轮直径700，转速960r/min,叶片角度15，风量10127m/h,风压90pa,配套电机YSF-8026，N=0.37kW（参照教材设计）。（5） 计量设备水量在水厂进行统一计量，故本泵站不再设置计量设备。泵房建筑尺寸确定泵房筒体高度为13.5m。操作平台以上的建筑高度，根据起重设备以及起吊高度，采光及通风要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为9m，从平台楼板到房顶底板高度为11.5m。根据泵机组，吸水与压水管道的布置条件以及附属设施的设置情况，从给排水设计手册中查出相关设备和管道配件尺寸（取水泵房平面布置图），通过计算，选取泵房内径为20m。第五章 设备及管件、配件汇总项目规格数量备注钢管DN80011m考虑下料损耗钢管DN70054m考虑下料损耗钢管DN60063m考虑下料损耗水泵500S-35A3台水泵600S-32A2台1台备用水泵IS65- 50-1252台排水、一台备用电机Y355L2-42台一台备用电机Y355L1-63台电机Y100L-21台轴流风机T35-112台电机YSF-80262台配套风机铸铁管DN10009m横向连接、考虑损耗电动葫芦CD1-3型1台环形钢轨定制配套电动葫芦变径管DN800*DN6002个600S-32A泵进水口变径管DN700*DN5005个500S-35A泵进水口600S-32A泵出水口（自制）变径管DN600*DN4603个500S-35A泵出水口手动闸阀DN8002个600S-32A泵吸水管手动闸阀DN7003个500S-35A泵吸水管手动蝶阀DN7002个600S-32A泵压水管手动蝶阀DN6003个500S-35A泵压水管手动蝶阀DN10003个输水管切换阀横向连接管阀90弯头DN6006个500S-35A泵压水管90弯头DN7004个600S-32A泵压水管（自制）自制异径三通DN1000*DN6003个500S-35A泵压水管与横向连接管接头（自制）自制异径四通DN1000*DN7002个600S-32A泵压水管与输水管，横向连接管接头第六章 设计体会历时三周的泵与泵站课程设计结束了当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础泵与泵站作为四川大学给排水工程专业的主要课程之一，在本专业本科阶段的学习里具有重要意义。本次设计主要针对老师给定的城市地形图以及相关资料进行某城市取水泵站的设计。主要包括：l 确定给水泵站的设计流量，初步确定水泵扬程；l 初选水泵和电机，包括水泵型号，工作台数和备用台数；l 水泵机组和吸压水管路的布置和设计计算；l 进行泵站的平面布置；l 终选水泵，并对工况进行分析；l 决定起重设备型号，确定泵房建设高度；l 选择真空泵，排水泵等附属设备；l 整理说明书，汇总泵站的设备及管件表；l 绘制泵站平剖面图，列出主要设备及材料表。在老师布置设计任务之初我是怀着极大的信心和饱满的热情接受这项工作的，因为我自认为本学期泵与泵站一门课程我是学得非常不错的，加上我个人对设计，制图一类作业的偏爱，我觉得我有激情也有能力去把这门设计课程做到很不错的程度。但是理想与现实总有不小的差距。当我做完水量计算与扬程确定后，初选水泵就给了我当头一棒。最初我根据教材上列出的水泵工作特性曲线选出了需要的水泵，但在配备电机的时候却不知道各泵的工作额定功率，不知道应该匹配多大的电机。在与同学们讨论的过程中我才发现原来老师另外给了一份水泵的样本资料，于是重新按照新的样本选择了水泵和电机。