水泵与泵站课程设计计算说明书

水泵与水泵站水泵与水泵站 课程设计说明计算书课程设计说明计算书 专专 业 给排水科学与工程业 给排水科学与工程 班班 级 给排水级 给排水 131131 姓姓 名 潘弘远名 潘弘远 学学 号号 2 28 8 指指导导老老师师 李李标标 黄黄文文杰杰 日日 期期 二二 0 0 一一五五 年年十十二二月月 2 水泵与水泵站课程设计说明计算书水泵与水泵站课程设计说明计算书 目录 前言 2 第一章绪论 3 1 设计任务 3 2 基础资料 3 第二章设计计算书 3 一 泵站设计流量 4 二 本站设计扬程 4 三 水泵选型 4 1 选择原则 4 2 初选水泵与电机 5 四 机组的布置和基础设计和吸压管路计算 8 1 泵站机组的布置 8 2 基础尺寸的计算 8 五 吸水管与压水管的设计 9 1 管路要求 9 2 管径计算 10 3 管件及配件规格决定 10 4 管道敷设地点 11 六 泵房尺寸计算机组和管路布置 11 七 精确水泵轴线标高 12 八 泵站内主要附属设备的选择 12 1 引水设备 13 2 计量设备 13 3 起重设备 13 3 给水泵站课程设计说明书给水泵站课程设计说明书 前言前言 设计内容包含了选泵 机组布置 吸水管和压水管的布置 水泵流量和扬程的 校核 辅助设备的选取 泵房平面尺寸和高程的确等大部分内容 该送水泵房的设计主要指的是二级泵站的设计 级泵站主要由水泵机组 吸压管路 引水设备 起重设备 排水设备 计量设备 采暖及通风设备 电气设备 防水锤设备和 其他设备组成 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 通过这次设计 使我得到了一次综合训练 我把以前学到的分散 零乱的知识 进 一步加强与巩固 并使之系统化 理论和实际相结合 加深了我们对城市取水泵房 的整体性理解和认识 使我在查阅文献 编写计算书和说明书 计算机绘图等各方 面的技能也得到了相应的提高 第一章绪论第一章绪论 1 1 设计任务设计任务 按设计任务书给定的原始资料及所在给水厂其他构筑物的设计计算结果 进行南方 某市给水厂的送水泵站设计 2 2 基础资料基础资料 1 地形概况 在建水厂土地地面标高为 11 米 地势较为平坦 清水池所在地面标 高为 11 米 清水地最低水位在地面以下 4 米 2 水厂最高日供水量 80000 28 3000 m d 时变化系数 Kh 1 7 日变化系数 Kd 1 4 总变化系数 Kz 2 38 3 水厂出厂水压 即泵站的出站水压为 45 mH2O 4 4 消防流量为 158 4 m h 消防扬程为 35 米 包括输水管水头损失 第二章设计计算书第二章设计计算书 一 泵站设计流量一 泵站设计流量 由设计资料可知 水厂供水规模为 164000m d 泵站采用均匀供水方式向水厂供 水 泵站的设计流量按最高日平均时用水量计算 泵站设计流量 1 7 164000 24 3600 1000 3227 二 本站设计扬程二 本站设计扬程 泵站设计扬程为 5 2 2 45 54 式中 H 水泵设计扬程 m 水泵静扬程 系手机最低水位与水泵泵轴高差 m 安全水头 一般取 2 3m 水泵总水头损失 m 服务水头 m 假设吸水管沿程与局部水头损失为 2m 三 水泵选型三 水泵选型 1 1 选择原则选择原则 1 首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求 并使所选水泵特性曲线的高效率 范围尽量平缓 对特殊工况 必要时另设专用水泵来满足其要求 2 尽可能选用同型号水泵 或扬程相近 流量大小搭配的泵 3 应考虑近远期结合 一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵 4 一般尽量减少水泵台数 选用效率较高的大泵 但亦要考虑运行调度方便 适 当配置小泵 通常送水泵房至少 2 3 台 不包括备用泵 5 泵应在高效率段运用 特别对经常运行工况 5 6 尽可能选用允许吸上真空度值大或必需气蚀余量值小的泵 以提高水泵安装高 度 减少泵房埋深 降低造价 7 水泵选择必需考虑节约能源 除了选用高效率泵外 还可考虑运行工况的调节 8 高浊度水源的取水泵房应选用低转速 耐磨的水泵 有条件可在水泵内壳留道 叶轮表面涂耐磨涂料 2 2 初选水泵与电机初选水泵与电机 根据所给资料以及选泵的原则 拟选用 Sh 型单级双吸卧式离心清水泵 据所给资料 水厂供水量在 10 30 万立方每天范围内 以 5 台水泵为宜 为了使调 节方便 可采用大小泵搭配 流量分配可采用 5 5 5 2 2 选泵的主要依据是泵站设计扬程和泵站设计流量 根据泵站设计扬程 54m 泵站设 计流量为 3 227m s 查单级双吸离心泵的型谱图 根据选泵原则和选泵步骤 淘 汰明显不合理的选泵方案 符合选泵原则要求的水泵 已知 代入得到 根据在 2 SQh h 与Q 1 920 10 7 2 SQHstH Sh 型水泵型谱图上作出管路近似参考特性曲线 ab A 点为最大用水工况点 其 坐标为 3227 54 最大工况点由最大时供水量与扬程确定 设 b 点流量为 52 则可根据管路特性曲线方程计算得出 b 点坐标 52 52 在 sh 型泵型谱图 中描出 a b 两点 作 ab 连线 管道特性曲线关系表 Q L S 04006008001000120014001600 H m 52 0052 0452 1052 1752 2652 3852 5252 68 Q L S 18002000220024002600280030003200 H m 52 8653 0653 2853 5253 7954 0754 3854 70 6 在并联供水方式下 与 ab 线有交点的水泵均可用于该给水泵站 根据各型号水泵 高效段及供水需求 较适合的水泵有 20Sh 9A 和 24Sh 13 初选水泵性能列表表一 型号流量 Q L s 扬程 H m 转速 n r min 泵轴功率 N kW 效率 允许席上 真空高度 Hs m 叶轮直径 D mm 泵重 kg 20Sh 9A 390 6 30 58 42300 36038072 7 5 46402740 24Sh 13 695 9 72 56 38460 45255080 8 8 2 56303780 根据上表 列出以下选泵方案 1 方案一 420Sh 9A 124Sh 13 备用 124Sh 13 总计 6 台 2 方案二 320Sh 9A 224Sh 13 备用 124Sh 13 总计 6 台 3 方案三 220Sh 9A 324Sh 13 备用 124Sh 13 总计 6 台 水泵方案比较表二 运行水泵型 号及台数 水泵扬程 m 所需扬程 m 扬程利用率 用水量变化 范围 L s 水泵效率 第一方案 1 台 24Sh 13 4 台 20Sh 9A 124Sh 13 420Sh 9A 58 4252 5485 1002255 349280 88 72 75 第二方案 2 台 24Sh 13 3 台 20Sh 9A 224Sh 13 320Sh 9A 56 5052 5 5480 1002560 383480 88 72 75 第三方案 3 台 24Sh 13 2 台 20Sh 9A 324Sh 13 220Sh 9A 54 5051 5484 1002865 417680 88 72 75 7 M 为并联水泵特性曲线 从表中可以看出每个供水方案在分级供水时用水量变化范 围 运行水泵的型号和台数 水泵提供扬程 给水系统所需扬程 扬程利用率 水 泵效率等 以便进行方案比较 从表中可以看出 第三方案比一 二的水泵利用率高 能量耗费小且符合经济要求 从水泵价格上看 第三方案比较实惠 因而选择第三方案 其流量分配采用 5 5 5 2 2 再选用一个备用泵 按最大泵取 消防校验 c c sf ZhhhHH n Zc 管网控制点 C 的地面标高和清水池最低水位的高程差 m Hf 消防时管网允许的水压 不低于 10m m s h 通过消防水量时吸水管中的水头损失 m cn hh 通过消防水量时输水管和管网的水头损失之和 m 已知 35m 消防水头包含了输送管道的水头损失 则 该选用的水泵满足消防要求 火 0 火 2 35 4 41 52 火 3227 44 3271 3492 电机性能参数表表三 型号额定功率 kW 转速 r min 重量 kg 价格 JSQ1410 6330985355017470 JSQ158 6550985450020820 8 四 机组的布置和基础设计和吸压管路计算四 机组的布置和基础设计和吸压管路计算 1 1 泵站机组的布置泵站机组的布置 六台水泵 含一台备用泵 采用轴线成一列布置 并保证泵轴和电动机在检修时能 拆卸 2 2 基础尺寸的计算基础尺寸的计算 水泵机组采用混凝土块状基础 20Sh 9A 24Sh 13 型水泵不带底座 查 水泵与 水泵站 谷峡主编上附录二有关尺寸资料 进行计算 以下是 20Sh 9A 型水泵尺寸的计算与校核 基础长度 L 地脚螺栓间距 400 500 L4 L6 L8 400 500 780 1132 970 447 3329mm 基础宽度 B 地脚螺栓间距 宽度方向 400 500 b 400 500 940 410 1350mm 基础高度 H 地脚螺栓长度 1 5 0 2 m 24 4 d 200 2442 1 008m 按机组重量校核基础高度 1 78m 经比较取 1 65m BLP WW H H JP 0 4 5 2 51 1 407 3 2400 73133 同样的方法可求出 24Sh 13 型水泵的基础尺寸 基础长度 L 地脚螺栓间距 400 500 L4 L6 L8 400 500 900 1118 1020 447 9 3485mm 基础宽度 B 地脚螺栓间距 宽度方向 400 500 b 400 500 1100 410 1510mm 基础高度 H 地脚螺栓长度 1 5 0 2 m 24 4 d 200 2442 200 1 208m 按机组重量校核基础高度 2 12m 经比较取 1 7m BLP WW H H JP 0 4 5 2 51 1 485 3 2400 89303 五 吸水管与压水管的设计五 吸水管与压水管的设计 1 1 管路要求管路要求 从分隔开的清水池中吸水 加上备用泵一共六台 设 6 根吸水管 吸水管上设闸阀 压水管彼此连通 设 3 根总压水管 压水管上有逆止阀和闸阀 连通管设在泵站外 吸水管的要求是不漏气 不积气 不吸气 管材采用钢管 接口采用焊接或法兰连接 吸水管水平段有至少不小于 0 005 的坡度 吸水管进口设置喇叭口 吸水管淹没深 度 h 0 5 1 0m 则应设水平隔板 其隔板边长为 2D D 为喇叭口直径 喇叭口 大头直径 D 1 3 1 5 d d 为吸水管直径 喇叭口高度为 3 5 7 0 D d 吸水管设置一个水上式底阀 压水管的要求是耐高压 不漏水 供水安全 安装及检修方便 管材采用钢管 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 并在压水管路适当位置 设补偿接头或可挠性接头 水泵压水管与总压水管上要设一个阀门 且不允许倒流 在水泵压水管处设置一个止回阀 每根总压水管上设一个水表 连通管上任选两相邻压水管之间设双重阀门 其他连通管上可仅设一个阀门 离心泵为闭阀启动 10 2 2 管径计算管径计算 吸水管取单独工作时泵的最大出水量 Q 880L s D 250 毫米 V 采用 1 0 1 2 米 秒 D 250 毫米 V 采用 1 2 1 6 米 秒 取 V 为 1 4m s 则 取吸水管管径为 DN900 V Q D V Q A 785 0 894 0 4 1785 0 88 0 D 压水管取单独工作时泵的最大出水量 Q 880L s D 为 250 100 mm 时 V 为 2 0 2 5 m s V 取 2 3m s 则 取压水管管径为 DN700 站外连 V Q D V Q A 785 0 698 0 3 2785 0 88 0 D 通管管径与站内压水管管径相同为 DN700 总压水管管径由压水管并联后各管产生的最大出流量确定 管速不变 V 取 2 3m s 并联后 Q 3600L s 选用 3 根总压水管 则 3 1 MAX Q Q 则 取总压水管管径为 DN800 V Q D V Q A 785 0 1 815 0 3 2785 0 2 1 D 3 3 管件及配件规格决定管件及配件规格决定 站内管道可用焊接钢管 管道上的配件如弯头 三通 四通 大小头 吸水喇叭口 等均采用钢板焊制 管道上闸阀及逆止阀可用法兰式接头的铸铁制品 其规格可按 手册第 10 册查得 口径应和管径一致 吸水管和连通管上不常开的闸阀采用手动 直径大于 400 毫米以上的闸阀采用电动 每台泵出水管上的闸阀因开关频繁采用电 动 弯头口径和管道相同 大小头按前后管径决定 三通四通亦可根据前后连接管 道口径决定其规格 阀门的选择管径小于等于 50mm 时 宜采用闸阀或球阀 管径大于 50mm 时 宜采用 闸阀或蝶阀 在双向流动和经常启闭管段上 宜采用闸阀或蝶阀 不经常启闭而又 需快速启闭的阀门 应采用快开阀 止回阀设置 止回阀应装设在 相互连通的两条或两条以上的和室内连通的每条引 入管上 利用室外管网压力进水的水箱 其进水管和出水管合并为一条的出水管道 上 消防水泵接合器的引入管和水箱消防出水管上 生产设备可能产生的水压高于 室内给水管网水压的配水支管上 水泵出水管和升压给水方式的水泵旁通管上 11 4 4 管道敷设地点管道敷设地点 泵房为地面式 泵站内的吸水管敷设在地面上 压水管敷设在管沟中 根据清水池 最低水位和水泵的吸水性能 确定泵房为矩形平面布置 地面式 四台水泵机组采 用横向排列布置 相邻机组基础之间的距离为 2500mm 六 泵房尺寸计算机组和管路布置六 泵房尺寸计算机组和管路布置 1 电动机容量小于或等于 20kw 或水泵吸水口直径小于或等于 100mm 其机组一 侧与墙面之间可不留通道 两台相同机组可设在同一基础上彼此不留通道 基础周 围应有宽度不小于 0 7m 的通道 不留通道的机组突出部分与墙壁间的净距 或相 邻两个机组的突出部分之间的净距 不得小于 0 2m 2 电动机容量大于 20kw 或水泵吸水口直径大于 100mm 水泵布置见表 表四 序号布置情况最小间距 电动机容量为 20 55kw不小于 0 8m 电动机容量 小于 20kw 时 距离可适当 减小 1两水泵机组基础通道的 净距 电动机容量大于 55kw不小于 1 2m 电动机容量小于 55kw应保证水泵轴或电动机转子 在检修时能够拆卸 并不小 于 0 8m 2相邻两水泵机组突出基 础部分的净距及机组突 出部分与墙壁的净距 电动机容量大于 55kw同上要求 并不小于 1 2m 3设专用检修场地时应根据机组外形尺寸决定 并应在周围设有不小于 0 7m 的通道 4当考虑就地检修时每个机组的一侧应有一条大 于水泵机组宽度 0 5m 的通 道 并应保证泵轴和电动机 转子在检修时的拆卸 5泵房主要人行通道宽度大于等于 1 2m 6配电盘前面通道宽度 1 低压 2 高压 大于 1 5m 大于 2 0m 7辅助泵 真空泵 排水泵等 一般利用泵房内的空地 不 增加泵房尺寸 这种机组可 靠墙设置 只要一边留出通 道 12 五台水泵机组采用横向排列布置 相邻机组基础之间的距离为 2500mm 依据工艺 要求 泵房总长度为 40000mm 宽度为 13000mm 泵房左端设一进出设备的大门 配电室 控制室 值班室设置在泵房右侧 吸水管路和压水管路采取直进直出的方 式敷设 每台水泵设单独吸水管 七 精确水泵轴线标高七 精确水泵轴线标高 20Sh 9A 24Sh 13 型水泵的性能曲线上查得 Q 680L s 时 4m 水泵允许安装 高度为 设吸水管管路的沿程与局部损失为 2m 水 sSSS h V HH g2 2 s h 泵进水口处流速为 1 4m s 因此 由此可计算 水 4 1 42 2 9 81 2 0 1 90 泵泵轴标高 吸水井最低水位标高 7 1 9 8 9m 其他各主要标高 基础顶面标高 泵轴标高 泵轴距基础顶面高度 8 9 0 56 8 34m 泵房地面标高 基础顶面标高 0 20 7 64m 由此可知泵房形式应采用半地下式泵房 八 泵站内主要附属设备的选择八 泵站内主要附属设备的选择 1 一般泵房包括水泵间 配电间和辅助用房 对小型泵房的配电 控制和值班室 可以合并 2 泵房平面布置应考虑 满足水泵机组 管路和附件 其他辅助设备 如消毒设 备 就地检修控制盘 以表 各类压力罐等 排水设施 通风采暖设施 供电和 起吊设施等布置和安装的要求 并留有足够检修场地 6 泵房高度的确定 应考虑水泵机组高度 管路及附件的安装高度 设备起吊时 所需高度 泵房与吸水池等相互的高差 建筑物内泵房所处位置的层高 设备安装 和检修的高度等因素