水泵与水泵站课程设计

水泵与水泵站课程设计班 级 学生姓名 指导教师 环境科学与工程学院给水泵站课程设计任务书一、课程设计任务某厂新建水源工程，近期设计流量A万m3/d，要求远期发展到Bm3/d，采用固定式取水泵房，拟采用自流管从江中取水。水源洪水位标高（1%频率）、枯水位标高（97%频率）、净水厂反应池前配水井的水面标高、室外地面标高、自流取水管长度及泵站至净水厂的输水干管全长都已知。试进行泵站工艺设计。 二、课程设计目的及要求 1.设计目的 1）结合课程所学内容，使基础理论和基本技术训练相结合，从而课程内容进一步深化和系统化。 2）初步学会如何在搜集资料和调研的基础上，根据设计任务制定给水泵站设计方案。 3）通过设计、计算、资料检索、阅读文献，提高绘制图纸和编写设计说明书的能力。 2.设计要求1）认真学习有关技术规定，严格按相关规范和标准要求进行设计。2）课程设计应满足初步设计深度对设计文件的要求。3）设计成果以图纸的形式展示，包括平面图和剖面图。三、课程设计内容及时间安排 1.设计内容1）确定泵站工艺流程 2）合理选择水泵并布置泵房3）详细进行工艺计算 4）绘制泵房设计图纸2.时间安排1）领会设计任务，借阅相关规范及设计手册，确定工艺流程 1天2) 初步选择水泵机组及泵房布置 1天3）根据泵房布置，绘制泵房平面布置草图，绘制水力计算图并进行计算 3天4）精选水泵机组及辅助设备，确定泵房平面尺寸和高度 1天5）修改草图，绘制泵房平面布置图及剖面图 3天6）整理设计报告书，准备答辩。1天四、教材及参考书目1姜乃昌. 泵与泵站（第五版）. 中国建筑工业出版社. 2007。2中华人民共和国水利部.泵站设计规范（GB/T50265-2010）中国计划出版社，20113中国市政工程西北设计院.给水排水设计手册第11册常用设备. 中国建筑工业出版社. 2004。基础数据表分组流量（万m3/d)标高(m)长度(m)近期远期地面枯水位洪水位净水构筑物水位自流管输水管1111610.953.109.2020.1015023002151912.353.7010.2023.702001800361011.153.509.8524.50250200048129.233.8510.0021.8622025005101511.395.8512.7525.7318019506121610.486.9213.0925.2821022507152515.788.9318.6932.7330018508162015.129.7617.9230.542402000920259.284.5610.0523.82260240010253013.294.8112.4524.65190210011152012.583.9511.2725.73250260012203014.897.4915.0230.086020001391812.125.6810.8525.7218015001418259.674.5610.2826.85160160015 132010.234.159.6322.3217022001646.518.9513.1022.2040.1015516001771022.3515.7024.2036.7020025001891521.1515.5026.8540.5025020001981419.2315.9523.0038.86200250020101631.3925.8532.7550.73180195021172640.4830.9240.0965.28210225022253535.7826.9334.0053.00300235023122031.0027.7630.0047.86240200024203029.2822.0029.0048.0025024002516.525.513.297.0017.0042.0022028002612.52222.0016.0024.5046.50250260027152224.8918.0025.5250.00150260028223032.1226.6831.8552.72230180029162522.6715.5621.2842.85160200030102030.2324.1529.6348.32170220031112010.953.109.2020.10200230032152212.353.7010.2023.70180100033162611.153.509.8530.5025020003481515.236.8512.0030.00220250035112516.399.0017.0035.00180195036121620.4813.0020.0038.002102250给水泵站课程设计指导书一、设计内容1设计流量和设计扬程2初选水泵和电机3机组基础尺寸的确定4吸水管路与压水管路计算5. 机组与管道布置6吸水管路和压水管路中水头损失的计算7水泵安装高度的确定和泵房建筑高度计算8附属设备的选择9泵房建筑高度的确定10泵房平面尺寸的确定二、设计图纸1泵站平面布置图2泵站纵剖面图三、对设计文件内容和质量的要求设计计算说明书和设计图纸，是反映设计成果的技术文件，课程设计应满足初步设计深度对设计文件的要求。设计图中文字、图例的表示方法应符合一般规定和制图标准。图纸应注明图标栏及图名。图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别。图中应附主要设备一览表，说明各设备的名称、数量及主要外形尺寸；图中应附图例及必要的文字说明。1）泵站平面布置图应绘出各种连接管道及设备，管道上需注明管径。图中应附主要设备一览表，说明各设备的名称、数量及主要外形尺寸；图中应附图例及必要的文字说明。2）泵站剖面图应标出各水泵的顶、底及水面标高，应标出主要管道、设备机组和地面标高，主要管道的管径等。目录1. 设计流量的确定和设计扬程的估算 12. 初选泵和电机 23. 机组基础基本尺寸的确定（泵与电机基础合建） 24. 吸水管路和压水管路计算 25. 机组和管道的布置 26. 吸水管和压水管路中水头损失的计算 27.水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算 48.附属设备的选择 49. 泵房建筑高度的确定 5 10. 泵房平面尺寸的确定 5主要工艺设备及材料表 6泵站工艺设计计算说明书1.设计流量的确定和设计扬程的估算（1）设计流量Q 考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取自用水系数 =1.05 近期设计流量为:Q=1.05125000/（243600）= 5468.75 1.519m3/s 远期设计流量为:Q=1.05220000/（243600 = 965252.674m3/s （2）设计扬程H 1）泵所需静扬程Hst 通过取水部分的计算按正常情况下每根自流管通过50%的流量计算（按远期流量考虑），为满 足近期流量通过时流速不得小于0.7m并且不得大于1.0m，其管径D1051，当远期流量通过流速为1.519m/s时，其管径D=1500。则取两条DN1500钢管并联作为自流管，查水力计算表5，得v=1.337m/s,i=0.389。 取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为,h=0.38925031.3372/(29.8)0.70m吸水间的最高水面标高：24.500.70=23.80m 最低水面标高：16.000.70=15.30m，所以泵所需要静扬程Hst：洪水水位时：Hst=46.5023.80=22.70m枯水水位时: Hst=46.5015.30=31.20m2) 输水干管中的水头损失 选用两条铸铁管并联作为输水干管，按每根通过50%设计流量（按远期考虑），查水利计算表得知管径DN1200满足要求，即Q=0.59625=4812.5管内流速V=1.185m/s ,i=1.191，则h=1.10.00119126003.41m3)泵站内管路中的水头损失粗估为2m则泵的设计扬程为：（远期）洪水水位时：Hmin=22.703.41+2+2=30.11m 枯水水位时：Hmax=31.20+ 3.41+2+2=38.61m2.初选泵和电机近期选四台600S47型泵(Q=25003500,H=3856m,N=452kw，Hs=2.5m)，其中二台工作，一台备用。远期增加一台同型号泵，三台工作，一台备用。根据600S47型泵的要求，选用Y450-54-6型异步电动机（450kw，380v.IP44水冷式）3 机组基础基本尺寸的确定（泵与电机基础分开建） 机组基础：长度宽度=4200mm2000mm（机组重=37800N+40000N=77800N） L：基础长度 B:基础宽度 ：基础所用材料的容重对于混凝土基础为23530N/ H=3.0W/（LB）=3.0778009.8/(235204.22.0) 1.18m 故基础实际深度连同泵房底板在内，应为2.18m。 4.吸水管路和压水管路计算（1）吸水管 =9625/3=3208.33 采用DN900钢管，则V=1.40m/s i=2.4（2）压水管采用DN700钢管，则V=2.34m/s i=9.315.机组和管道的布置将四台机组横向并列布置成一排，三台为正常使用，一台为备用泵。每台水泵有单独的吸水管，压水管引出泵房后两两连接起来。泵出水管设有对夹式电动蝶阀（D971X-10）,蝶式微阻缓闭式止回阀（HH44X-10），涡轮传动对夹式蝶阀（D971X），吸水管上设有暗杆楔式单板闸阀（Z45T-10型）。为了减少泵房面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN1200的输水干管用DN1200蝶阀（GD371Xp-1）连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀（GD371Xp-1）一个。阀门选择如下：闸阀Z45T-10型暗杆楔式单板闸阀（DN900）,L=780mm，选4个。止回阀-HH49X-1型蝶式微阻缓闭止回阀（DN700），L=650mm，选4个。电动蝶阀D971X型电动蝶阀（DN700），L=154mm ，选4个。蝶阀GD371Xp-6型对夹式管网蝶阀(DN1200),选3个。6.吸水管和压水管路中水头损失的计算取一条最不利的线路，从吸水口到输水管干管上切换闸阀止为计算路线图(即外围管道）如图所示. L4=4270 L5=2820 L6=4000 L3=6600 L7=1200 L1=1500 L8=2400 L2=5000 L10=2000 L9=2400 （1）吸水管路中水头损失 hs=hfs+hlshfs=l1is=1.52.40.0036mhls=(1+2) + 3 =(0.75+0.15) (1.40/29.8)+0.21(3.15/(29.8) 0.1963m其中式中 1吸水管进口局部阻力系数，1=0.752DN900闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8考虑，2=0.153DN900600, 3= 0.21 故 hs=hfs+hls=0.0036+0.1963=0.2000m（2）压水管路水头损失h d hd=hfd+hld hfd=(l2 +l3 +l4) id1+ (l5+l6l7+l8l9+l10)id2 =（5+6.6+4.27+1）9.31+（2.28+4+2.42+1.2+2）1.191 0.170mhld=4+(5+6+7+8+9+210)+(11+12+13 +14) =0.287.1/29.8+(1.5+0.15+0.21+0.15+1.02+0.472)2.32/29.8+(0.47+0.5+1.5+0.15)1.185/29.8 1.85m故 hd=hfd +hld =0.170+1.85=2.02m 其中式中 4DN400700渐放管，4 =0.28 5DN700止回阀，5 =1.56DN700电动蝶阀，6 =0.157DN700伸缩接头，7 =0.218DN700手动蝶阀，8 =0.159DN700钢制45弯头，9 =0.51 10DN700钢制90弯头，9 =1.0211DN7001200渐放管，10=0.4712DN1200钢制斜三通，11 =0.5013DN1200钢制正三通，12 =1.514DN1200蝶阀，13 =0.15全部水头损失h=hs+hd=0.1963+2.0202.23m因此，水泵的实际扬程为 设计洪水水位时：Hmax=22.70+4.15+2.23+2=31.08m 设计枯水水位时：Hmin=31.20+4.15+2.23+2=39.58由此可见，初选的水泵符合要求。7.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，无需计算。已知吸水间最低动水位标高为14.80m,为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为13.80m（吸水管上缘的淹没深度为15.30-13.80-0.7/2=1.15m）。取吸水管下缘距吸水间底板0.70m,则吸水间底板标高为13.8-（0.35+0.7）=11.75m。，洪水位标高24.50，考虑1.0m的浪高，则到操作平台高出室外地面25.50m，故泵房筒体高度为:25.50-11.75=13.75m。8.附属设备的选择（1）起重设备最大起重量是Y-450-54-6型电机重量3870kg，最大起吊高度为13.75+2.0=15.75m,(其中2.00是考虑操作平台上汽车的高度)。为此，选用LD-A型电动单梁起重机，起重量为10t，跨度为20.3m，起吊高度为22m,AS205-20 4/1型电动葫芦，起吊高度24m。（2）引水设备 泵系自灌式工作，不需要引水设备。（3）排水设备由于泵房较深，故采用潜水泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽送到地面排水管网中去。取水泵房的排水量一般按2040m3/h考虑，排水泵的静扬程按11.75m计，水头损失大约5m，故总扬程在11.75+5=17m左右，可选用100QW30-22-5(流量30m3/s，扬程22m)型潜污泵两台，一台工作，一台备用.（3）通风设备由于泵房筒体较深，因此需用风机进行通风。选用两台T35-11型轴流风机（转速2900r/min，叶片角度20，风量2167 m3/h，风压169Pa,配套电机YSF-5632,N=0.180kw）。(4) 计量设备在净化厂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备。 9、泵房建筑高度的确定泵房筒体高度已知为13.75m,操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为3.00m，从平台楼板到房顶底板净高位11.00m.10、泵房平面尺寸的确定 根据水泵机组、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设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸。通过计算，求得泵房长宽高=35m24m26m（含墙厚1m）。 主要工艺设备及材料表序号设备名称 技术参数单位数量备注1双吸清水离心泵600S47，Q=25003500，扬程3856，N=452W台4近期2台工作一台备用，远期3台工作一台备用2潜污泵100QW24-22-5,Q=30m3/s，扬程22m台2一用一备3风机T35-11，风量2167 m3/h，风压169Pa台24暗杆楔式单板闸阀Z45T-6，DN900个45电动蝶阀 D971X，DN700个46对夹式手动蝶阀 CD371X-1，DN700个47蝶式微阻缓闭式止回阀 HH49X-10，DN700个48管路松套伸缩接头DN700个49渐扩管DN400700个410渐缩管DN900600个41190钢制弯头DN700个41245钢制弯头DN700个413钢制三通管DN1200个514对夹式管网蝶阀D971X-10，DN1000个415焊接钢管DN900米616焊接钢管DN1200米5017焊接钢管DN700米6018输水管DN1200米260019自流管DN1500米25020电动单梁起重机LD-A型，起重量为10t，跨度为20.3m，起吊高度为22m,CD1型电动葫芦型电动葫芦，起吊高度24m。辆121电机Y450-54-6型异步电动机（450kw，380v.IP44水冷式）台4与泵配套22渐扩管DN7001200个4