给水泵站课程设计.doc

目录第一章 总体规划1.1 设计题目1.2 设计资料1.3 设计任务与内容1.4 设计参考资料1.5 工程总体规划第二章 机组的选型2.1 机组选型原则2.2 水泵型号确定第三章 管道设计3.1 管道系统3.2 布置形式3.3 管道材料的选择3.4 经济管径的选择3.5 铺设方式的确定3.6 附件的选择第四章 泵站内水力计算4.1 吸、压水管的设计4.2 泵站内管路的水力计算第五章 泵站各部分标高的确定第六章 辅助设备的选择 第七章 泵房平面尺寸确定第八章 设计感想 第一章 总体规划与设计布局11 设计题目某地城区给水工程一级泵站设计12 设计资料一，基本情况。城市地处华东平原，城区建筑多为三层，最高五层。为满足城市生活及生产用水需要，拟建城区给水工程。此工程主要包括取水工程，净水工程及输水工程三个分工程。一，二级泵站是取水工程和输水工程的一部分。城区水资源丰富，有沿河地表水和地下水可以利用。二，地质及水文资料。在拟建一级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，02米深为砂粘土，以下是页岩。沿河段百年一遇最高水位40.36m，最低水位32.26m，正常水位36.51m。地下水位多年平均在38.5m左右（系黄海高程）。三，气象资料。年平均气温15.6，最高气温39.5，最低气温-2.6，最大冻土深度0.44m。主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。四，用水资料。该地区最大日用水量近期为23万吨/日（不包括厂内自用水）。水厂自用水系数取10%。五，其他资料地震等级：五级；地基承载力2.5Kg/cm；可保证二级负荷供电。泵水水质符合国家饮用水水源卫生规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形已确定采用固定式取水泵房，从吸水井中抽水，吸水井采用自流从江中取水，取水头部到吸水井间自流管的长度为200M。吸水管线为100M。混合井水面标高为46.0米，取水泵站到净化厂输水干管全长为1000M。13设计任务与内容取水头部，自流管；水泵机组及其平面布置；吸水井，泵房平面及高度；吸，压水管道；泵房辅助设备；输水干管。图纸包括以下内容： 枢纽平面布置图（草图）。 泵房平面图，泵房剖面图。 水泵基础详图。 取水头部设计草图。14设计参考资料1、给水排水设计手册（1）2、给水排水设计手册（3）3、给水排水设计手册（9）4、给水排水设计手册（10）5、给水排水设计手册（11）6、给水排水设计手册（12）7、给水排水快速设计手册 （1、4、5册）9、泵站设计规范8、水泵及水泵站 10、地表水取水15工程总体规划1管网设计用水量的计算最高日用水量Qd计算 净水厂自用水系数1.1，一级泵站每天工作24小时。Q=1.123000024=10541.7m/h=2.928m/s2.扬程设计扬程包括静扬程和各种水头损失。静扬程为吸水井水位与净水厂中混合井水面标高之差。1）、泵所需静扬程Hst在最不利情况下，即条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量，Q=0.7510541.7=7906.275 m/h=2.196 m/s自流管长200M,本泵站设计采用钢管，根据流量，查排水设计手册1，确定自流管管径DN1300,V=1.657m/s,1000i=2.09.自流管水头损失h1=iL=0.00209200=0.418m一级泵站吸水井的正常水位时水面标高36.510.418=36.092m,枯水位时的水面标高为32.260.418=31.842m。所以泵所需的静扬程Hst为：正常水位时，Hst=4636.092=9.908m枯水位时，Hst=4631.842=14.158m2),总水头损失输水干管设两条，在最不利条件下通过流量为2.196 m/s，查给水排水设计手册水力计算表，取输水干管管径DN1200，v=1.945m/s,1000i=3.194,则输水干管的水头损失h2=iL=0.0031941000=3.194m假设泵房内的总水头损失为2m，安全水头为2m.3），设计扬程正常水位时，H1=Hst+2+2+1.1h2=9.908+2+2+3.5134=17.421m.枯水位时，H2=Hst+2+2+1.1h2=14.158+2+2+3.5134=21.671m.第二章 水泵机组选型2.1 选择原则 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； 尽可能选用同型号水泵；或扬程相近、流量大小搭配的泵； 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； 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，通常取水泵房至少需设2台，送水泵房至少23台（不包括备用泵）； 泵应在高效率段运用（特别对经常运行工况）； 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； 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； 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 水泵型号的确定方案型号及台数扬程（m）流量（L/s）电机功率（kw）总功率（kw）132SA-19二台29150057011402800S32A三台29-26.5- 231475-1600- 173563018903800S55三台59.5-55 -481277-1596- 191512503750 比较结果采用第二方案，其优点为：1，占地少；2，效率高；3，根据水泵并联的特点，并联的台数越多，效果越差；4，型号整齐，互为备用，从泵站运行与维修的角度来看，说水泵的型号越少，越便于管理维修。 综上所述，本设计采用第二方案。选出泵站水泵型号为：三台800S32A型清水泵，其中一台备用。远期增加一台同型号水泵，三台工作一台备用。 800S32A型水泵主要性能参数如下表：水泵参数型号流量（L/s）扬程(m)转数(r/min)轴功率（KW)电动机功率(KW)效率（）允许吸上真空度（m）800S32A147529730499630846.5160026.549883.517352348780.4电动机的选择配套电机为：Y500-8：电压6000V，重量3430kg机组基础尺寸的确定 查水泵与电机样本，计算出800S32A型水泵机组基础平面尺寸为41002300,水泵重量5100kg，机组总重量WWpWm51000+4815099150N 基础深度H可按下式计算：H 式中 L基础长度，L=4.1m； B基础宽度，B=2.3m； 基础所用材料的容重，对于混凝土基础来说，23520N/m3故 H3991504.12.3235201.34m基础实际深度连同泵房地板在内应为2.4 m 。第三章 管道设计3.1 管道系统管道线路选择管道线路的选择应遵循以下原则：垂直等高线，线短损失少，在压力示坡线(发生水击时，压力变化过程线)以下，减少挖方，避开填方，禁遇塌方，躲开山洪，便于运输，便于安装检修。根据管道线路选择的原则，管道线路选择如附图(详见泵站平面布置图，泵站立面布置图)。3.2 布置形式当机组数量较少，单机流量较大时，多采用轴线互相平行，管线短而直，施工安装方便的平行布置。当机组数量较多，单机流量较大时，多采用机房后开始收缩，经联合镇墩后再采用平行的辐射状布置。这样可以减少镇墩及出水建筑物的宽度，减少工程投资。机组数量较少，单机流量不大时，可以采用几台机组合用一跟压力管道的并联布置。从而减少管道和出水建筑物的投资，高扬程泵站多采用这种布置形式，但并联台数不宜多于四台。高扬程泵站由于地形地质条件的限制，不便于机房和进出水建筑物的布置时，可采用串联布置，但串联级数不宜超过二级，以防压力管受力过大，增加造价和产生破坏。管道间净距不应小于0.8米，钢管底部应高出槽底面0.6米。本设计采用三台并联的布置形式，并安装闸阀以便于管道维修。3.3 管道材料的选择本加压泵站管道材料选用钢管。3.4 经济管径的确定压力管承受内水压力，属内压管，要有足够的强度和刚度。在确定水管直径时，通常把内流速控制在2.53.5m/s的范围内。压力管道的经济流速与管道材料，可通过的流量，可承受的压力（计算水头），常用的方法有以下几种：（一）经济流速控制：经济流速一般控制在2.02.5m/s。（二）单泵运行时，选用水泵出口直径加上50100或吸水管减去50100。3.5 铺设方式的确定一般采用露天式，混凝土管也可以采用埋置式，采用埋置式时，最小埋置深度应大于冻土层厚度。顶部承压时，埋置深度不小于1.02.0m，露天式安置则安装检修都方便造价低，不需要考虑埋置深度及冻土层的影响，但占地面积较大。为了便于维修，本设计管道采用露天铺设方式，管网采用沟埋式。3.6 附件的选择1.大小头的选配 由于水泵的进出口径的直径不同，故需要大小头进行衔接。另外，在管径发生变化处也需要大小头。除水泵进口需要偏心异径管外，其余均用同心异径管。它们的选择是根据可需衔接的两个直径来选择。若选用自制时，其长度取57 m。L=57（D大D小）D大大头直径； D小小头直径；2 弯管的选择在管道发生平面、立面、或空间的转弯处，应设置弯管。转弯角度应小于90，转弯半径宜小于二倍管径。本设计弯管半径取为R=3D。3 闸阀的选择闸阀一般设置在水泵的出口附近机房内，离心泵必须设有出水管闸阀，目前一般用缓闭蝶阀代替，对于落井式安装的水泵，为了检修方便，需设置进水管闸阀。根据水流的流量、流速、压力和管道直径等来选择闸阀的形式（电动和手动，明杆和暗杆）一般地，300以下管道上可选用手动，500以上可选用电动。本设计采用缓闭阀和逆止阀。4 仪表的选择为了监测水泵的运行情况，一般在水泵的出水侧设置弹簧管式压力表，对于利用真空工作的离心泵还需要在水泵的进口侧设置弹簧管式真空表。真空表的选择：根据水泵进口处最大真空度来选择；压力表的选择：根据水泵出口处的最大计算水头来定。第四章 泵站内水力计算4.1、吸、压水管的设计 每台水泵有单独的吸水管与压水管 1. 吸水管 已知 Q1Q/21.464 m3/s5270 m3/h 查手册，采用DN1100钢管，则 V1.536m/s，1000i2.232. 压水管 查手册 ,采用DN900钢管，则V2.29m/s，1000i6.474.2、泵站内管路的水力计算 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DN1100L1=100DN900L2=15DN1200L3=10001） 吸水管路中水头损失hs hshfs+hlshfsl1is1000.002230.223m hls(1+2) 3 式中 1吸水管进口局部阻力系数，10.75 ； 2DN1100闸阀局部阻力系数，按全开考虑，20.04 ； 3偏心渐缩管DN1100800，30.21 。 则 hls(0.75+0.04)1.536 /(29.8)+0.212.9/(29.8) = 0.18m 故 hshfs+hls=0.223 +0.18=0.4 m 2) 压水管路水头损失hd hd=hfd+hld hfd=Li =150.00647=0.097 m hld=4+(25+6+7+8+29+10) +(11+12) 式中 4DN600900渐放管，40.34； 5DN900钢制45弯头，50.54； 6DN900蝶阀，60.315； 7DN900伸缩接头，70.21 8DN900手动蝶阀，82.51； 9DN900钢制弯头，91.01； 10DN9001200渐放管，100.33； 11DN1200蝶阀，130.24。 12-DN1200钢制正三通, 12=1.5则 hld0.345.18 /（29.8）（20.54+0.315+0.21+2.15+21.01+0.33）2.29 （29.8）+1.51.291 29.82.22m 故 hd=0.097+2.22=2.317m 从水泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为： hhs+hd0.4+2.3172.717m 因此，水泵的实际扬程为： 设计枯水位时，Hmax14.158+3.513+2.717+222.388 m 设计正常水位时，Hmin9.908+3.513+2.717+218.138m 由此可见，初选水泵机组符合要求。 第五章 泵站各部分标高的确定 1. 水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算 为了便于用沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的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31.842m，为保证吸水管吸水，取吸水管的中心标高为29.89m（吸水管上缘的淹没深度为31.84229.89D/21.402m）。取吸水管下缘距吸水间底板0.8m，则吸水间底板标高为29.89-（D/2+0.8）28.54m。洪水位标高为40.36m，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为40.36+141.36m。故泵房筒体高度为： H41.3628.5412.82 m2. 泵房建筑高度的确定 泵房筒体高度已知为12.82m，操作平台以上的建筑高度，根据平台上汽车高度2m，设备中最高的高度水泵2.04m，取2.1m，电动葫芦的高度1.4m，起重机梁0.66m，起重绳垂直长度1.2X（X为宽度），2.2m。所以，平台到吊车梁底板距离为8.36m 第六章 辅助设备的选择 1. 起重设备 起吊设备选择规范起吊物最大重量（吨）11550100100起吊设备三脚架配手动葫芦单轨手动吊车单轨电动吊车双轨电动吊车最大起重为800S32A型水泵重量Wp5100kg，最大起重高度为12.82+2.014.82m（其中2.0m是考虑操作平台上汽车高度）。考虑选用LDT6.3-S型电动单梁起重机（起重量为6.3T，跨度7.5-22.5m，AS416-164/1型电动葫芦）。 2. 引水设备 水泵是自灌式工作，不需要引水设备。 3. 排水设备 由于泵房较深，故采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后抽回到吸水间去。 取水泵房的排水量一般按2040m3/h考虑，排水泵的净扬程11.15m考虑，水头损失大约5m，故总扬程在17m左右，可选用IS80-65-125A型离心泵两台，一台工作，一台备用，配电机Y112M-2。(380v, 2900 r/min ,8.2A, 4000W ,75 ) 。4. 通风设备 由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。按泵房每小时换810次所需要风量计算，排量为810V9646m3/h，选用两台T3511型轴流风机（叶轮直径5