泵站课程设计完成版

摘要 为了安全可靠地满足某企业生产用水量需求 本设计完成了日供水能力 20000m3 d的供水工程的取水泵站工艺设计 一共包括了以下三部分内容 在确定了该泵站的设计规模后 进行工程总体布置 水泵选型布置 管路 设计 辅助设备选型布置 泵房类型选择和平面设计 剖面设计 关键词 泵站 水泵 工艺 1 前言 1 1 设计任务 根据河流水资源状况 经取水水源地方案论证 企业水厂从河流取水 本 设计要求完成水厂取水泵站工艺设计 1 2 基本设计资料 1 2 1某企业拟建自用水厂一座 日供水能力20000m3 d 水源采用地表水 水源地位于企业西部 1 2 2 自然条件 1 2 2 1地形描述 自主河槽到岸边 地形变台阶 详见河流取水段地形图 1 2 2 2 地震烈度 6 度 1 2 2 3 水文与水源 地表水水质三级 符合企业用水水源条件 河床最高洪水位为 111 8 米 为减少水厂泥沙处理费用 降低工程造价 工程规划在河床中布置两眼大口井 每眼井供水 10000m3 d 水井静水位 107 8 米 设计动水位 104 8 米 1 2 3 初步规划部分结果 两眼井到泵房的吸水管路长度均为200米 有喇叭口 弯头 闸阀 渐缩管 等管件 局部阻力系数分别为0 1 0 54 90 0 4 60 0 07 0 2 净水厂清水池设计水位124 8米 泵房到净水厂的管路长3500米 压水局部 水力损失按沿程损失的10 计 2 送水泵站工艺设计 2 1 工程总体布置及主要设计参数 本工程河床较宽 采用河床式泵站 为减少水厂泥沙处理费用 降低工程 造价 在主河槽附近布置两眼大口井 兼作吸水井 通过引 吸 水管道将主 河槽水引至泵房水泵 在泵房东南侧布置进场道路 引桥 在泵房周围和进场 道路两侧河床用干砌石加固 厚0 3米 水泵站设置泵房间 配电间 值班室和 检修间 该取水泵房为半地下式矩形泵房 也可采用圆形泵房 泵站级别根据 泵站设计规范 参照设计参数确定为小 1 型 泵房建筑 物级别划分为4级 2 2 泵站主要设计参数 1 防洪标准 设计洪水重现期20年 校核洪水重现期50年 2 设计水位 净水厂混合池设计水位124 8米 水源设计最低水位104 8米 校核洪水位 108 6米 3 泵站设计流量 由设计资料可知 水厂供水规模为20000m3 d 采用泵站均匀供水方式 所以泵站的设计流量按最高日平均时用水量计算 因此 泵站设计流量 Q 1 05 20000 24 875m3 h 0 243m3 s 2 3 泵站设计扬程估算 泵站设计扬程为 H H hev 2 1 ST 式中 H 进水池最低水位与水厂混合池设计水位高差 mH2O ST H 124 8 104 8 20mH2O ST h 为管路中的总水头损失 mH2O 包括沿程水头损失和局部水头损 失 输水干管沿程水头损失可按比阻法计算 局部水头损失计算按沿程水头损 失 10 计 输水干管通过的设计流量均为 0 2431m3 s 根据经济设计流速 v2 1 5 2 5m s 取管径 DN400 则输水干管流速 v5 1 934m s 查手册比阻 A 0 2062 压水管路水头损失 hd 1 1ALQ2 1 1 0 2062 3500 0 2431 0 2431 46 92m 吸水管路与泵房内管路水头损失估算为 2 5m 安全水头 1m 泵站装置需要扬程 H 20 2 5 46 92 1 70 42m 2 4 初步选泵 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70 42 m 泵站设计流量为0 243m3 s 查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列表如下 表 2 1 初选水泵性能列表 泵的 型号 流 量 m3 s 扬程 m 转 数 r min 轴功率 kw 电机 功率 kw 效 率 允许吸 上真空 高度 m 叶 轮 直 径 mm 重量 kg 10Sh 6 0 100 0 135 0 170 71 65 1 56 1465 88 1 112 124 6 135 77 79 72 7 6 5 460598 10Sh 6A 0 095 0 130 0 150 61 54 50 1450 72 86 98 110 79 80 75 7 6 5 430588 根据表 2 1 列举出以下选泵方案 1 方案一为 选用 2 台 10Sh 6 备用 1 台 10Sh 6 总计 3 台 2 方案二为 选用 2 台 10Sh 6A 备用 1 台 10Sh 6A 总计 3 台 方案一水泵组合流量和扬程满足要求 初选电机 根据 10Sh 6 型水泵的要求 选用配套三相交流异步电动机 2 5 水泵机组的布置与基础 本设计采用的是3台Sh系列单级双吸卧式离心泵 因此机组布置采用横向排 列方式 机组基础采用混凝土基础 混凝土容重 23520N m3 机组的基础深度计 算公式为 H 2 2 BL W0 3 式中 W 机组总重量 N L 基础长度 m B 基础宽度 m 基础所用材料的容重 N m3 查给水排水设计手册 得到 10Sh 6 型水泵机组的基础平面尺寸为 2800mm 900mm 机组总重量为 1778kg 则根据公式 则根据公式 2 22 2 计算出其基础深度 计算出其基础深度 为为 900mm 900mm 2 6 吸水井的设计 根据场地条件 为降低造价 泵站的吸水井采用受力条件好的半地下式圆 形吸水井两个 为避免泥沙进入吸水井中 降低泥沙处理费 设计成大口井 各有 1 根吸水管路置于井中 吸水井设计动水位为 104 8m 池顶高程为 108 0m 吸水井口径为 3m 深度 7m 有效容积为 28m3 两眼大口井相距 120 米 2 7 管路计算与水泵校核 由于钢管的强度高 接口可焊接 密封性远胜于铸铁管 因此吸水管路和 出水管 泵房内 均采用壁厚为 10mm 的钢管 敷设在泵房地板上 压水管采用 球墨铸铁管 2 7 1 管线的布置 每台水泵均有单独的吸水管 伸入大口井中 水泵吸水管上设有对夹式蜗 杆传动蝶阀 D371XP 10 三条水泵出水管路在距离泵房后墙 1 095m 处两两 连接后 与 DN400 的输水干管相连 水泵出水管上设有对夹式蜗杆传动蝶阀 D371XP 10 和对夹式液动蝶阀 D771X 10 管线详细布置见附图 2 7 2 管路流速计算 2 3 2 4 D Q v 式中 管路通过的设计流量 m3 s 管径 m QD 1 吸水管路的流速计算 吸水管路两条 单泵设计供水流量为 0 1215m3 s 根据适宜设计流速 v1 1 2 1 5m s 经计算采用 D1 350mm 根据式 2 3 计算其流速 v1 1 263m s 2 喇叭口的管径确定及流速计算 按照泵站设计规范要求 吸水管的喇叭口管径 D 1 25D1 所以取 D 450mm 则根据公式 2 3 计算得喇叭口流速为 0 77m s 符合泵站设计要 求 3 泵进口及出口流速计算 水泵进口直径 D3 250mm 则根据公式 2 3 计算得泵进口流速 v3 2 48m s 水泵出口管径 D4 150mm 则根据公式 2 3 计算得泵出口流速 v4 6 88m s 4 水泵出水支管的流速计算 出水管路两条 根据经济设计流速 v2 1 5 2 5m s 经计算采用 D2 300mm 根据式 2 3 计算其经济流速 v2 1 72m s 2 7 3 吸水管路和压水管路中水头损失的计算 管路沿程水头损失可按比阻法计算 对于钢管 计算公式如下 hf Ak1k2LQ2 2 4 式中 k1 钢管壁厚不等于 10mm 时的修正系数 对于本次设计 k1 1 k3 管中平均流速小于 1 2m s 的修正系数 A 比阻值 管路局部水头损失计算公式如下 hm 2 5 g v 2 2 式中 局部水头损失系数 因此 管路总水头损失 hs hf hm 1 吸水管路水头损失的计算 取 12Sh 6 型水泵吸水喇叭口至泵房外墙为最不利计算路线 A 沿程水头损失计算 管径 350mm 钢管查 手册 可知 A 0 4078 k1 1 k3 1 吸水管路管长为 200m 则根据公式 2 4 计算得 hfs 0 4078 1 1 200 0 12152 1 204m B 局部水头损失计算 查 手册 知 喇叭口局部阻力系数 1 0 1 90 弯头 2 0 54 60 弯头 3 0 4 DN350对夹式蜗杆传动蝶阀的局部阻力系数 4 0 15 偏心渐 缩管DN350 300的局部阻力系数 5 0 2 则根据公式 2 5 计算得 hms 1 2 3 4 3 0 1 0 54 0 4 0 15 g v 2 2 1 g v 2 2 3 1 26 1 26 2 9 81 0 2 2 48 2 48 2 9 81 0 159m 所以 吸水管路水头损失 hs 1 204 0 159 1 363m 2 压水管路水头损失的计算 A 泵房内沿程水头损失计算 查给水排水设计手册可知 k1 1 k 3 1 对于 DN300 A1 0 9392 对 于 DN500 A2 0 06222 压水管路 DN300 管长为 4m 因此根据公式 2 4 可得 hfd 0 9392 4 0 1215 0 1215 0 055m B 泵房内局部水头损失计算 查 手册 可知 同心渐扩管 DN150 300 的局部阻力系数 6 0 05 缓 闭逆止阀 7 0 8 DN300 对夹式蜗杆传动蝶阀的局部阻力系数 8 0 15 DN300 对夹式液动蝶阀的局部阻力系数 9 0 15 DN300 钢制 90 弯头的局部阻力系数 10 0 78 DN300 钢制等径正三通的局部阻力系数 11 1 5 DN300 400 钢制三通的局部阻力系数 12 1 86 则根据公式 2 6 计算得 hmd 6 7 8 9 10 11 12 g v 2 2 4 g v 2 2 2 0 05 6 88 6 88 2 9 81 0 8 0 15 0 15 0 78 1 5 1 86 1 72 1 72 2 9 81 0 121 0 790 0 911m 2 7 4 泵站装置需要扬程 管路总水头损失 h 1 363 0 055 0 911 46 95 49 279m 泵站设计装置需要扬程H 20 49 279 1 70 279m 2 7 5 水泵工况校核和水泵选型校核水泵工况校核和水泵选型校核 装置需要扬程 H H SQ2 20 SQ2 ST S SS S进 进 4 4 S S干 干 156 82 4156 82 4 794 26794 26 833 47833 47 S S进 进 1 350 1 350 0 0550 055 0 91 0 12150 91 0 12152 2 156 82 156 82 S S干 干 46 9 0 24346 9 0 2432 2 794 26 794 26 H H H HST SQSQ2 2 2020 833 47Q833 47Q2 2 并联工况图解法 并联运行工况 并联运行时水泵工况与效率 单泵运行并联工况图解法 并联运行工况 并联运行时水泵工况与效率 单泵运行 工况与水泵功率 工况与水泵功率 2 8 水泵安装高程的确定 吸水井设计动水位 最低 104 8 米 水温 20 先修正 HS为 H1S H1S HS 10 33 10 2 5 87 HSS H1S g v 2 2 3 h 2 6 5 87 2 48 2 48 2 9 81 1 363 4 2m 安 低 HSS 104 8 4 2 109 0m 2 9 辅助设备的选择 2 9 1 起重设备 查给水排水设计手册得到 JR115 4型交流异步电动机重量为 1180kg 10Sh 6型水泵重量为598kg 因此 最大起重量为1778kg 最大起吊高度最大起吊高度112 3112 3 108 5108 5 1 51 5 0 20 2 1 1 1 1 7 5m7 5m 因此 本设计采用的电动单轨葫芦型号为CD13 12D 起重量3t 起升高度 12m 自重390kg 2 9 2 排水设备 泵房吸水管路一侧沿壁边设置排水槽 尺寸为21000mm 300mm 50mm 泵 房底板以坡度0 1 向排水槽倾斜 水流汇集到集水井后由排水泵排出至道路雨 水口 集水井尺寸为500mm 500mm 100mm 由于泵房较深 故采用电动排水泵排水 泵房排水量按20 40m3 h考虑 排水泵静扬程按17 5m计 水头损失大约5m 故排水泵的扬程估算为 17 5 5 22 5m 因此可选用IS65 50 160A型离心泵两台 一台工作 一台 备用 配套电机为Y100L 2 IS65 50 160A型离心泵是根据国际标准ISO02858规定的性能和尺寸设计 的 其优点是检修方便 排水泵性能表如下 表2 2 排水泵性能列表 型号流量 m3 h 扬程 m 转速 r min 功率 kw 电机型号 电机功率 kw 效率 IS65 50 160A 15 22 28 27 24 22 29003Y100L 2463 2 9 3 通风设备 由于泵房为半地下式 所以需要专用的通风设备进行冷却 选用轴流通风 机进行通风换气 30K4 11型轴流通风机属低压通风机 具有结构简单 噪音 较小等优点 适用于厂房 仓库 办公室等 泵房内同时运行两台水泵 总散热量为 Q nN 1 2 135 1 0 9 27kJ s 通风空气量 L Q crt 27 3600 1 01 1 12 10 8593 m3 h 27400 m3 h 通风管直径 D 551mm 800mm VL 4 所以本次设计选用1台30K4 11型轴流通风机 根据泵房窗户尺寸选用其中 的8号风机 其性能表如下 表2 3 轴流风机性能列表 风机 型号 叶轮直 径 叶片 数 转数 r min 叶片 角度 风量 m3 h 空气效 率 理论 功率 kw 电机 型号 电机功 率 mm kw 8800614502527400635 0JO 515 5 2 9 4 计量设备 为了有效地调度泵站的工作 并进行经济核算 泵站内必须设置计量设施 本设计采用LWCB型插入式涡轮流量计 该流量计具有水头损失小 节能 易于 远传 显示以及可不断流即可在管道上安装和拆卸等优点 因此可以将其直接 安装在管道中 而无须安装旁通管道 2 9 5 水环式真空泵水环式真空泵 选型 吸水管直径D 350mm 长L 200m由相关资料查得 Wp 0 5 Ws 0 096 200 19 2 Ha 10 33 K 1 05 T 5min 200 19 2 Ha 10 33 K 1 05 T 5min 所需真空泵排气量 所需真空泵排气量 Qv K Wp Ws Ha T Ha Hss 7 6Qv K Wp Ws Ha T Ha Hss 7 6 m3 min 11 5 m3 min 最大真空值 Hvmax Hss 760 10 33 346mmHg 760 760 10 33 346mmHg 760 mmHgmmHg 所以本次设计选用所以本次设计选用SZ 3SZ 3型水环式真空泵 型水环式真空泵 2 10 泵房建筑高度的确定 根据水泵安装高程和泵轴离泵底座的距离以及泵基础高出泵房地下室地面根据水泵安装高程和泵轴离泵底座的距离以及泵基础高出泵房地下室地面 0 2m0 2m 可计算得泵房地下室地面标高为 可计算得泵房地下室地面标高为109 0109 0 0 480 48 0 20 2 108 32m108 32m 进水管中心标高进水管中心标高109 0109 0 0 240 24 0 050 05 108 71m108 71m 出水管中心标高出水管中心标高109 0109 0 0 300 30 108 70m108 70m 上层楼板走道标高比洪水位高上层楼板走道标高比洪水位高0 50 5米 则为米 则为112 3m112 3m 又根据走道以上厂房建 又根据走道以上厂房建 筑高度 以及起重设备和起吊高度 采光及通风的要求 推算泵房屋顶大梁下筑高度 以及起重设备和起吊高度 采光及通风的要求 推算泵房屋顶大梁下 缘高程为缘高程为117 5m117 5m 因此计算出泵房净高为 因此计算出泵房净高为5 2m5 2m 详细尺寸见附图 详细尺寸见附图 2 11 泵房平面尺寸的确定 根据水泵机组 吸水管路与压水管路的布置