水泵与水泵站课程设计.docx

水泵与水泵站课程设计任务书专业:给排水科学与工程学号:201420190108姓名:罗思捷2016年11月19日2目 录目 录I第1章 绪论1第2章 计算说明书12.1水泵和电机的初步选择12.1.1 二级泵站的组成及特点12.1.2 泵站设计参数的确定22.1.3选择水泵22.2 水泵机组的基础设计52.3 水泵吸水管路和压水管路设计62.3.1吸水管路62.3.2 压水管路72.3.3 管路附件选配82.4布置机组和管道92.5 泵房形式的选择102.5.1泵的布置形势102.6 吸水井的设计102.7 各工艺标高的设计112.8复核水泵和电机122.9 设备的选择122.9.1引水设备122.9.2计量设备132.9.3起重设备132.9.4泵房的高度142.9.5排水设备142.9.6 防水锤设备15结束语1参考文献2第1章 绪论1.1基本情况1.1.1构建目的。某市地处华东平原，为满足城市生活及生产用水需要，拟新建给水工程。取水泵站和给水泵站是给水工程中的重要组成部分。1.1.2气象资料。年平均气温15.6，最高气温39.5，最低气温4.6，最大冻土深度0.44m。主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。1.1.3水源及用水量资料。设计供水量近期为 9万吨/日，远期为 15万吨/日。采用固定取水泵泵房，采用两条自流管从江中取水，自流取水管全长250m。水源洪水位标高为40.20m，枯水位标高为29.60m。取水泵站到自来水厂的输水干管全长1500m。自用水系数=1.051.1，泵房底板高度取11.5m。1.1.4给水系统工艺设计中拟定泵站分二级工作：1）一级供水每小时供水量为设计日工水量的5.6，此时输配水管网压力损失值为23.00mH2O2）二级供水每小时供水量为设计日工水量的3.41.1.5 净水厂设计资料。净水构筑物前配水井的水面标高为58.50m。净水厂地面标高54.55m，清水池最高水位54.39m，清水池最低水位51.23m.。1.1.6给水管网最不利供水点地面标高为68.29m自由水压H为28mH2O1.2设计任务 城市送水泵站技术设计的工艺部分。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。第2章 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2.1.1.1 二级泵站的组成(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设计流量的确定泵站一级工作时的设计流量：近期：Q1=90000X5.6%3.6=1400（L/s）远期：Q1=150000X5.6%3.6=2333.33（L/s）泵站二级工作时的设计流量：近期：Q2=90000X3.4%3.6=850（L/s）远期：Q2=150000X3.4%3.6=1416.67（L/s）设计扬程的确定H=ZC+H0+H损+h+H安=68.29-51.23+28+23+2+1.5=71.56m其中: H 泵站所需扬程（m） 地形高差(m)自由水压(m)；H损配水管网压力损失(m)；泵站内损失（初步估计为2m） Hc安全水头 1.5m2.1.3选择水泵2.1.3.1水泵选择的基本原则 （1）所选水泵机组应满足用户最高日各个时刻（含最大的）流量和扬程的要求， 保证供水的安全可靠性。 （2）依据所选水泵建造的泵站的造价低。 （3）水泵机组长期在高效率下工作，运行及管理费用低。 （4）水泵性能好，使用寿命长，便于安装和检修。 （5）在水泵供水能力上应考虑近、远期结合，留有发展余地。 2.1.3.2初选水泵Sh型离心泵性能曲线型谱图根据Q1=1400（L/s）和=71.56m，在泵的综合性能图上作出该点。当时 ,输水管和配水管网中水头损失很小，假定此时总水头损失之和为2米，所需泵的扬程为H=17.06+28+2+2=49.06m，在图上作出这点。两点连接成参考管道特性曲线，选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联,其泵型分别为14Sh-9型、20Sh-9、24Sh-9型，性能参数如表所示。其中20Sh-9型的杨程显然不满足设计要求，所以三个泵中只有14Sh-9型、24Sh-9型比较合适。Sh型单级双吸离心泵的性能表型号流量Q(m3/h)扬程H(m)转速n(r/min)泵轴功率N(kW)效率允许吸上真空高度Hs(m)泵重(kg)m3/sL/s()14Sh-997211402704008056147027532377803.5120020Sh-915482448430680665097034043382776313024Sh-93420950719857808564300求出管路特性曲线方程中的参数，因为：所以：根据上表泵的性能参数以及泵的特性曲线，可确定设计方案为：近期24Sh-9型泵两台联用，一台备用，远期三台联用，一台备用。24Sh9单级双吸离心泵性能特性曲线三台24Sh-9型号泵并联工作曲线2.2 水泵机组的基础设计 24Sh-9型水泵不带底座，根据泵的尺寸和泵基础的设计要求，本次选用混凝土式基座，其宽度和长度分别是机组相应尺寸加上0.150.20米。（取0.20米）因此尺寸的确定如下：基础长：L=水泵地脚螺钉间距（长度方向）+200基础宽：B=水泵地脚螺钉间距（宽度方向）+200代入表格中数据有：L=4250+200=4450mmB=1250+200=1450mm由于设计手册上无泵及电机重量的资料，水泵基础深度H可选取底座地脚螺钉的长度L2+(0.150.20)(m)，取0.20m。有H=500+200=700mm2.3 水泵吸水管路和压水管路设计当泵站为一级供水时，三台24Sh-9型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=2333.3L/s，单台泵出水量Q=777.76 L/s。当泵站为二级供水时，两台24sh-9型单级双吸离心泵并联工作，其流量Q=1410.37L/s，单台水泵出水量Q=705.185L/s；水泵吸、压水管所通过的流量应按Q=777.76L/s(最大)设计，管材采用钢管。2.3.1吸水管路2.3.1.1 吸水管路布置要求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 吸水管管径当Q=777.76L/s时，由钢管水力计算表查得管径d=800mm，流速V=1.55m/s，单位管段的水头损失i=3.4242.3.2 压水管路2.3.2.1 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；2.3.2.2 压水管管径当Q=777.8L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=700mm，流速V=2.05m/s，阻力系数i=6.9492.3.3 管路附件选配每台水泵都单独设有吸水管，并设有闸阀，型号为Z41T-10，DN800mm，L540mm，W681Kg。压水管设有止回阀，型号为H44T(X)-10，DN700mm，L900mm，W508kg。具体管路附件选配如下：表2-4 管路附件选配表名称型号规格单位数量喇叭口DN1200800个490度弯头DN800个4蝶阀D371X（H、F）型DN700，L102个8闸阀Z41T-10DN800，L=540个4等径丁字管DN800个4止回阀H44T(X)-10DN700 L900个4偏心渐缩管DN900600个4偏心渐扩管DN600800个42.4布置机组和管道水泵机组布置的基本要求是：供水安全可靠、管道布置简短、安装与维护方便、机组排列整齐、起重设备简单并留有扩建余地。常见的布置形式有：1、纵向排列适用于IS型单级单吸悬臂式离心泵。采用这种排列形式可以使吸水管保持顺直，机组布置较为紧凑整齐，检修方便，泵房长度较小但宽度较大(IS型水泵轻，可以用移动式吊装设备)。2、横向排列(泵轴线呈一直线布置)横向排列这种布置形式适用于侧向进水、侧向出水的Sh型双吸式水泵，进出水管顺直，水力条件好，这种布置形式虽然泵房长度大些但跨度小，吊装设备采用单轨吊车即可。3、横向双行排列横向双行排列这种排列更为紧凑，节省建筑面积。泵房跨度大、起重设备需考虑采用桥式行车。适用于泵房中机组较多的圆形取水泵站。但这种布置形式两行泵的转向从电机方向看去是彼此相反的，因此，在泵订货时应向水泵厂特别说明，以便水泵厂配置不同转向的轴套止锁装置。根据比较机组采用横向排列。横向排列的各部尺寸应符合下列要求：（1）泵凸出部分到墙壁的净距A1等于最大设备的宽度加1m，但不得小于2m。=b+1000=1250+1000=2250mm,取=5000mm。（2）出水侧泵基础与墙壁的净距应按水管配件安装的需要确定。但是考虑到泵出水侧是管理操作的主要通道，故3 m。取B1=4500mm。（3）进水侧泵基础与墙壁的净距，也应根据管道配件的安装要求决定，但不小于1 m.。取=2000mm。（4）电机凸出部分与配电设备的净距，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定安全距离，其值要求：=电机轴长+0.5m。但是，低压配电设备应1.5 m.；高压配电设备2.0 m。=L+500=1700+500=2300mm，取=2500mm。（5）泵基础之间的净距E1值与要求相同，即E1=。如果电机和泵凸出基础，E1值表示为凸出部分的净距。取E1=2500mm。（6）控制室和配电室长度别取3000mm。2.5 泵房形式的选择根据清水池最低水位标高H=51.23和水泵Hs=6m的条件，确定泵房为矩形半地下式。2.5.1泵的布置形势横向排列 侧向进、出水的泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型采用横向排列比较好。根据以上要点和实际情况，本泵站采用横向布置，泵房总长度L= +3+4L安装+( L控制+ L配电）=5000+32500+2500+44450+3000=35800mm（其中L控制+ L配电 取3000mm ，最后调整为40000mm）泵房总宽度B= =2000+1450+4500=7950mm(最后调整为11000mm)2.6 吸水井的设计吸水井最低水位清水池最低水位清水池至吸水井水头损失51.23-0.251.03m；喇叭口淹没深度 取水泵吸水管进口喇叭口大头直径D=(1.3-1.5)d=1.4800=1120mm水泵吸水管进口喇叭口长度H=(3.5-7.0)(D-d)=5.5(1200-800)=2200mm喇叭口距吸水井井壁距离L1=(0.75-1.0)D=0.81120=896mm喇叭口之间距离L2=(1.5-2.0)D=1.81120=2016mm喇叭口距吸水井井底距离h1=0.8D=0.81120=896mm（取1000m）所以，吸水井长度L=8962+20163+11204=12320mm，但考虑水泵机组之间距，将吸水井长度确定为20000mm；宽度B=5602+700=2912mm （最终调整为3200mm） 2.7 各工艺标高的设计24Sh-9型水泵允许吸上真空高度为6m。水泵允许安装高度：吸水管长度暂按20m估算，其沿程水头损失：hfs =203.424=0.06848m局部水头损失：hls =(1+2+3) + 3=0.127m式中 1喇叭口局部阻力系数，1=0.1290弯头系数2=0.603阀门局部阻力系数，取0.074 偏心渐缩管DN900600，3=0.20吸水管总水头损失为hs=hfs +hls =0.068+0.127=0.195m，但考虑长期运行后，水泵性能下降和管路阻力增加等，为安全起见所以取。则=6-0.123-1=4.9m。1、泵轴标高吸水井最低水位+Hss51.23+4.9=56.13m2、基础顶面标高泵轴标高-泵轴至基础顶面高度(H1)56.13-0.555.63m3、泵房地面标高基础顶面标高-0.2055.63-0.20=55.43m4、水泵进口中心标高=泵轴标高-=56.13-0.27=55.86m5、水泵出口中心标高=泵轴标高-=56.13-0.33=55.8m2.8复核水泵和电机根据已经确定的机组布置和管路情况重新计算泵房内的管路水头损失，复核所需扬程，然后校核水泵机组。 泵房内管路水头损失其中 ：吸水管总水头损失 压水管总水头损失 =iL=1.16.95mm/m20=0.1529m（系数1.1表示压水管路中局部损失按沿程损失的10%计算.）泵房内管路水头损失为1.1529m。所以，水泵泵扬程为H=HST+=68.29-51.23+26+23+1.1529=69.21m，与估计扬程基本相同，说明选定的水泵机组合适。2.9 设备的选择2.9.1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。真空泵的抽气量：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。2.9.2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Y60Z，测量范围为0.01.0MPa。在吸水管上设真空表，型号为Z60Z，测量范围为0760mmHg。2.9.3起重设备24Sh-9型水泵的重量1300Kg ，Y500L-6型电机的重量是1665Kg根据电机和水泵的重量结合水泵房的高度选择起重机的重量的 型号为LH型电动葫芦双梁式起重机起重量5t,跨度16.5m，起升高度9m。HH1H2H336963000110012004142040168976976图2-5 LH型电动葫芦双梁桥式起重机2.9.4泵房的高度 取吊物底部至最高一台机组顶距f=0.5m,则g+f=1.106+0.5=