水力学课程设计讲诉

1、彳孝理N/第EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY水泵与水泵站课程设计任务书与指导书专业：学号：姓名：2013年1月10日水泵与水泵站课程设计任务书20 20 学年第 学期1设计题目某市第二水厂取水泵房设计2设计时间自2013年1月4日至2013年1月11日，共周3设计任务根据提供资料在指定时间内完成取水泵站或给水泵站的初步设计工作。设计资料附后。4工程概况某市因发展需要，原有的第一水厂已不能满足居民的用水要求，因此，规 划设计日产水能力为15万的第二水厂，给水管线设计已经完成，现需设计 该水厂取水泵房。5 已知数据设计水量为100000m 3/d，要求远期发展到

2、150000m 3/d，采用固定取水 泵房用两条直径为800mm 的自流管从江中取水。水源洪水位标高为39.65m ， 枯水位标高为35.80m。净水构筑物前配水井的水面标高为 46.80m，自流取 水管全长100m，泵站到净化场的输水干管全长1900m。自用水系数 a=1.051.1 ，取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为 10kPa，泵房底板高度 取 11.5m 。6课程设计内容1. 泵站方案确定确定设计流量和估算设计扬程初选水泵和电机查阅水泵和电机样本2. 工艺和选型计算计算吸水管路和压水管路直径布置机组和管道管道附件及附属设备选型计算确定泵房的建筑高度确定泵房的平面尺寸3. 计算吸水管

3、路和压水管路的水头损失4. 绘图(略)(1) 泵房的平面布置图(2) 泵房的剖面布置图设计、泵站方案的确定（1）确定设计流量和估算设计扬程为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，为：我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应Qr T式中Qr一级泵站中水泵所供给的流量（m3/ h）;Qd供水对象最高日用水量（m3/ d）;a为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取a =1.05 - 1.1T为一级泵站在一昼夜内工作小时数。考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数 a =1.05 所以3近期设计流量为Q=1.05X 100

4、000/24=1.215m/s远期设计流量为Q=1.05X 150000/24=1.823mf/s（2）设计扬程HSt 静扬程HSt的计算洪水位时，H sT=46.8-39.65=7.15m枯水位时，HsT=46.8-35.8=11.0m 输水干管中的水头损失 刀h假设通过75%勺设计流量设采用两条DN900的铸铁管并联作为原水输水干管33Q=0.75X 5250m3/h=1.0935m3/s查水力计算表得管内流速v=1.73m/s,i=3.67%。所以输水管路水头损失 :h=1.1 X.00363 X900=7.6703m（式中1.1包括局部损 失而加大的系数） 泵站内管路中的水头损失 刀h

5、粗估2m，安全水头2m，则泵设计扬程为：枯水位时：Hmax=35.8+2.0+2+2=41.8m洪水位时：Hmin=39.65+2.0+2+2=45.65m二 、初选泵和电机(1) 水泵选择选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律 大小兼顾，调配灵活 型号整齐，互为备用 合理地用尽各水泵的高效段 要近远期相结合。小泵大基础” 大中型泵站需作选泵方案比较。根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：近期选择4台350S44型单级双吸离心泵(Q=270m3/h,H=50m, N=164kW， Hs=6.3m)。远期增加2台350S44型泵，三台工作两台备用。根据500

6、S35A型泵的要求选用Y355M-4型异步电动机(220kW, 2450Kg)。(2) 机组基础尺寸的确定查泵与电机样本，计算出350S44型泵机组基础平面尺寸为(1570+2807.5)mmX (845+630) mm,即 4377.5mmK 1475mm机组总重量 W = 1910+2450kg=4360kg基础深度H可按下使计算H=3. 0W/L X BX 丫式中 L 基础长度，L=4.3775mB 基础宽度，B=1.475m丫 一一 基础所用材料的容重，对于混泥土基础，丫 =23520N/m故H=3.0 X4360/4.3775 1狗75 X3520=1.26m基础实际深度连同泵房底板

7、在内，泵房底板高度取1.24(便于计算)，应为2.5m。三、吸水管路与压水管路计算流量QQ仁4167/3= 1389m/h = 0.386m 3/s(1)吸水管路的要求 管材及接逢不漏气 管路安装不积气 吸水管进口位置不吸气 设计流速：管径小于250 mm时，V取1.01.2 m/s管径等于或大于250 m时，V取1.21.6 m/s(2)压水管路要求要求坚固而不漏水，通常采用钢管，并尽量焊接口，为便于拆装与检修，在适当地点可为法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。压水管的设计流速：管径小于 250伽时，为1.52.0 m/s管径等于或大于250 mm时，为2.02.5 m/s

8、（2）吸水管路直径采用 DN700 钢管，则 v=1.26/s , 1000i=2.76压水管的选取采用 DN600 钢管，则 V=1.66m/s，1000i=5.41四 、机组与管道布置1基础布置基础布置情况见取水泵站祥图。泵机组布置原则：在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的 大小，以节约成本。2机组的排列方式采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，适用 于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。同时因各机组轴线在同一直 线上，便于选择起重设备。本取水泵房采用圆形钢筋混凝土结构，此类泵房平面面积相对较小，可以减少工程造价。每台泵有单独的吸水管、压水管引出

9、泵房后连接起来。泵 出水管上设有液压蝶阀（c） HDZS41X-10和手动蝶阀（D241X-10）,吸水 管上设手动闸板闸阀（Z545T-6） o为了减少泵房建设面积，闸阀切换井设在 泵房外面，两条DN900勺输水干管用每条输水管上各设有切换用的蝶阀（GD371Xp-1） 一个。五 、吸水管路与压水管路的水头损失的计算取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图（1）吸水管路中水头损失刀h s:二 hs =二 hfs + 二 0s1、吸水管路沿程水头损失：丁2.76/hfs =1, is3=8.25 10 mfs 1 s 10002、局部水头损失:式中 z吸水管进口局部阻力系数

10、，Z=o.75ZDN7O0冈管闸阀局部阻力系数，按开启度a =0.125考虑,dZ=0.12Z偏心渐缩管 DN800 670 , Z=0.18贝卩 、h1s = (0.75+0.12 )X 1.26 2/2g 错误！未指定书签。+0.18 1.372/2g=0.088m所以吸水管路总水头损失为：入八 hfs + h1s = 0.00825+0.088=0.1m(2) 压水管路水头损失刀h d：二.hd =二 hdf + 二九1、压水管路沿程水头损失：艺 hd = (I2 + I3 + I4 +I5 +16 )d1 +I7 ，id2则： hdf =(0.5+4.0+0.6+0.5+4.1) X

11、14.6 %。+2X 2.2 %。=0.14m2、局部水头损失：刀 h ld =(4V32/2g+( Z+Z+Z+Z+2Z+Z。)V42/2g+( Z1+Z2+Z3) V /2g式中：Z 4 DN50 600 渐放管，Z 4=0.18Z 5 DN600钢制 900 弯头，Z 5 = 0.67Z 6 DN600液控蝶阀，Z 6 = 0.3Z 7 DN600伸缩接头，Z 7 = 0.21Z 8 DN600手动蝶阀,Z 8=0.15Z 10 DN600X 900 渐放管，Z 10 =0.21Z 12 DN900钢制正四通，Z 12=1.52 2刀 hid=0.33X 5.24 /2g+(0.54+0

12、.15+0.21+0.15+2 X 1.08+0.41) X 2.06 /2g+(1.10+1.5+0.15) X 1.83/2g=0.496+0.405+0.660=2.26m所以压水管路总水头损失为刀h d=E h fd+E h id =0.18+2.26=2.44m则泵站内水头损失：E h=Es+Ed=0.14+2.44=2.58m，符合假设的实际水头损失。 泵安装高度和泵房筒体高度确定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，因而泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需计算。已知吸水间最低动水位标高为46.80m,为保证吸水管的正常吸水，取吸水

13、管的 中心标高为46.80 m。取吸水管下缘距吸水间底板 0.7m，则吸水间底板标高为46.8-(D/2+0.7)=45.7m。洪水位标高为39.65m，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为39.65+1.0=40.65m 故泵房筒体高度为：H=45.7-40.65=5.05m 辅助设备设计(1)引水设备泵系自灌式工作，不需要引水设备。(2) 起重设备的选择选型由前面设计可知，选用Y355M-4型电动机。(3) 排水设备由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。取水泵房的排水量一般按2040 m3/h考虑，排水泵的静扬程按10m计，水头损失

14、大约5m,故总扬程在10.0+5=15.0m左右，可选用IS65吒0-125型离心泵(Q=15330m /h, H=21.818.5m, N=3kW, n=2900 r/min )两台，一台工作一台备用，配套电 机为802 2(4) 通风设备由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空气冷却，但由于泵房筒体较深，仍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伽，转速960 r/min，叶片角度15，风量10127m3/h，风压90Pa,配套电机YSF8026,N=0.37 kW。(5) 计量设备由于在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设

15、备。 泵房建筑高度的确定假设泵房筒体高度已知为11.39m,操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及 起吊高度、电梯机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距 离为6. 0m，从平台楼板到房顶底板净高为8.5m。泵房平面尺寸的确定根据泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的 情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件尺寸，通过计算，求得泵房内径为18m送水泵站初步设计、设计说明书1. 设计任务及基本设计资料某一新建水厂，原水经水厂处理后，由二级泵站送入市政给水管网。 水泵从 吸水井取水，清水池最高水位 64米，最低水位60米，吸水井距清水池22.6

16、米, 水厂地面标高64米，输配水管网最大用水时水头损失为 3.86米，用水最不利点 地面标咼67.00米，服务水头按28米考虑，城市最咼日最咼时用水量为2083.34L/S，消防水量按两个消防节点、每个消防节点45L/S考虑。试进行该二级泵站的工艺设计。2. 设计技术要求设计要求达到扩初设计程度，设计成果包括：(1) 泵站平面布置图.(12张)(2) 泵站剖面图.(1张)(3) 主要设备及材料表.(4) 设计计算及说明书.二. 设计基本资料泵站的设计流量 Q : 2083.34X 1.1=2291.67L/s吸水井到清水池的水头损失为0.18m，吸水井最高水位 63.82m,最低水位59.82

17、m水泵的扬程：H= H1+ H2+ + 刀 hl +D12 +h1 ；式中：H-水泵扬程（m）H1-管网控制点的地面标高与吸水井的最低水位的高程差，为67-59.82=7.18m；H2-管网控制点要求的自由水头（m），取28m；Eh1-管网中最高用水时的水头损失（m）,取3m；口2 -初步假定用水量最大时泵站内管路水头损失（m）,取2m；hi-安全供水水头（m）,取2m则二级泵站的设计扬程：H= H1+ H2+ Ehh+ Zh2+h1 = 7.18+28+3.86+2+2= 43.04m三、水泵选型选泵时应遵循以下原则1、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

18、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； 根据本设计，近期选择 12SH-9B（Q=190L/s, H=43m ,Hs=4.5）型离心泵 四台，两用两备，20SH-00-54-6 型电动机（400KW,10KV）。四、水泵机主基础设计基础计算：1、L=1637.5mm2、B=1640mm3、H=3 X（ W 泵 + W 电机）/B L 必=3670+4100）/1.64 164 送400=1.20m 所以500S59A型水泵混凝土块式基础尺寸为 LXBXH=1.64X

19、 1.64 X.2m。五、泵轴安装高度确定及水泵吸水管和压水管的计算500S59A型水泵最大工作流量为 603L/S为水泵吸水管路和压水管路所通过的最 大流量，初步选定吸水管管径 DN=800m m,压水管管径 DN=600mm。当吸水 管 DN=800mm 时，L=流速 v=1.21m/s, 1000i=2.11。 当压水管 DN=600mm时，流速 v=2.09m/s,1000i=8.87。吸水管路与压水管路的水头损失的计算取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图吸水管路中水头损失刀h s刀 h s =E h fs + 刀 h is1、吸水管路沿程水头损失：刀 h fs

20、 =l 1X i s=2.11 %oX 2.4=0.0051m2、局部水头损失：21刀 h ls =( Z+ Z) 2 + Z2g2g式中 Z吸水管进口局部阻力系数，Z=0.75ZDN500冈管闸阀局部阻力系数，按开启度a =0.125考虑,dZ=0.15偏心渐缩管 DN80CX 600 , Z=0.22贝卩 刀hls=(0.75+0.15 ) X 1.21 2/2g 错误！未指定书签。+0.22 X 2.152/2g=0.12m500S59A型水泵的汽蚀余量 Hsv=6m，泵站海拔50m左右，水温20C，修正 汽蚀余量 H s = Hs-( 10.33 -10.27)= 6-0.06=5.9

21、4m经计算并考虑长期运行后泵性能下降和管路阻力增加等，水泵允许的最大安装高度：Hss=Hs- v2/2g -刀 h=5.94-0.08-0.12=5.74m泵轴安装高度=17.20+Hss=22.94m.基础顶面标咼 =泵轴标咼-泵轴到基础顶面咼度 H=22.94-0.63=22.31泵房地面标高 =22.31-0.2=22.11压水管路水头损失刀h d：刀 h d =刀 h fd + 刀 h ld1、压水管路沿程水头损失：刀 h fd =(l 2 + 1 3+1 4 + 1 5+ l 6+1 7)i d1 刀 hfd =(7.19+1.5+6.4+7.05+6.51+4.32) X 8.87

22、 %o =0.287m2、局部水头损失：2 2 2刀 h id=ZV3/2g+( Z+Z+Z+Z+2 Z+Z。)V4 /2g+( Z1+Z2+Z3) V 5 /2g式中 ZDN400X 600渐放管，Z=0.33;ZDN600I 冈制 45 弯头，Z=0.51;ZDN600液控蝶阀，Z=0.1；ZDN600伸 缩接头，Z=0.21 ;ZDN600手动蝶阀，Z=0.15;ZDN600钢制 90 弯头，Z=1.02;ZDN600 X 700渐放管，Z=0.41;Z1DN700钢制 90 弯头，Z=1.02;Z2DN700钢制正三通，Z=1.3;Z3DN700蝶阀，Z=0.13;则2刀 h id=

23、( 0.33 X 4.7 /2g+(2 X 0.51+0.1+0.21+0.15+2 X 1.02+0.41) 2.092/2g+(1.02+2 X 1.3+2 X 0.13) X 1.59 2/2g=0.37+0.876+0.5=1.746m所以压水管路总水头损失为刀h d=E h fd+E h id =0.287+1.746=2.033m则泵站内水头损失：E h=Es+Ed=0.12+2.033=2.153m，因此，泵的实际扬程为:最低水位时：Hmax=4.2+18+10+2.153+1.5=35. 853m最高水位时：Hmin=(21.4-21)+18+10+2.153+1.5=32.053m可见初选水泵机组符合要求。六、吸水井的设计计算吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进水喇叭口的要求。吸水井最低水位=17.20m吸水井最高水位=21.00mo水泵吸水管进水喇叭口大头直径 =(1.3-1.5 ) d=1.4 X 800=1120mm吸水管喇叭口边缘距离井壁距离 =(0.75-1 ) D =1000mm吸水管喇叭口之间的距离 =(1.5-2.0 ) D=2000mm喇叭口距离吸水井底距离 =0.8D=1000mm喇叭口淹没水深=0.5-1.5m=1.2m吸水井井底标高：17.2-1.2-1.0=15.00m吸水井长度：2000