水泵及水泵站课程设计.doc

2015至2016学年第1学期水泵与水泵站课程设计设计题目 取水泵站设计 专 业 给水排水科学与工程 姓 名 冯羽中 学 号 1130570057 完成日期 2015年11月 指导教师 潘翠霞 浙 江 科 技 学 院第1章设计说明31.1设计任务31.2设计条件31.3设计内容41.4总体布置41.5泵站工艺设计41.5.1设计范围41.5.2泵站工艺设计41.5.3辅助设备41.5.4管材选择51.5.5其他5第2章计算过程52.1设计扬程的计算52.1.1水泵设计流量52.1.2设计静扬程52.1.3输水管的水头损失62.1.4泵站内水头损失62.1.5设计扬程62.2水泵的选型62.3水泵基础设计92.4吸水管路和压水管路设计计算102.5吸水井设计布置102.6机组与管道布置102.7吸水管路和压水管路中水头损失的计算102.7.1吸水管路中的水头损失hs112.7.2压水管路中水头损失hd112.7.3泵站内水头损失h112.7.4泵的实际扬程112.7.5消防校核112.8泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算122.9附属设备的选择122.9.1起重设备122.9.2引水设备122.9.3排水设备122.9.4通风设备122.9.5计量设备132.10泵房建筑高度的确定132.11泵房平面尺寸的确定132.12设计图纸13第1章设计说明1.1设计任务设计一近期供水能力为33600m3/d+（学号后两位）*200 m3/天（45000），远期为50000 m3/d+（学号后两位）*200 m3/天（61400）的取水泵站。计算得，近期供水能力为33600+57*200=45000m3/天，远期为50000+57*200=61400m3/天。1.2设计条件水源枯水位4.51m(97%频率)，水源洪水位标高为15m（1%频率）岸边地面标高9.60 m，水厂混合水池水面标高30m。水源至吸水井长150m，泵站到净水厂的输水干管全长1000m。1.3设计内容1、选定建筑物总体布置方案。2、确定泵站的设计流量及设计扬程。3、根据泵样本及经济原则，确定水泵的类型及数目，并作经济方案比较。4、根据选定的水泵，选择配套动力机及主要的辅助设备。5、确定进出水管及附件的材料、数目和经济管径。6、确定水泵工作点及安装高程。7、确定机电设备的布置方案及泵房结构类型和尺寸。8、完成进出水建筑物的设计、布置。9、校核计算水泵的工况点。10、泵站整体稳定分析。1.4总体布置该泵站整体布局为长方形，长36m，宽13.24m，设一座配电房，设控制值班室。泵站内为半地下式泵站，现状地势平坦，地形标高9.60m，泵站设计地平标高为9.60m。1.5泵站工艺设计1.5.1设计范围本次设计包括取水泵房的工艺设计；泵站取水管路的设计、 泵站至水厂管路连接的设计。1.5.2泵站工艺设计（1）泵站形式：泵站为有人值守式泵站，泵房设计为半地下式；（2）设计取水量：取水水量为45000t/d，远期61400t/d；（3）水泵扬程计算：洪水期水泵杨程为23.554m 枯水期水泵杨程为34.044m；（4）水泵设备选择及安装：本设计选用300S32-2泵，近期四台，三用一备，远期增加一台,四用一备。水泵安装应根据产品安装条件设置埋件，埋件具体做法见结构图纸，其安装调试应在厂方技术人员指导下进行。1.5.3辅助设备选用两台T35-11轴流风机，机械排风。闸门、启闭机、风机等设备均应根据产品条件设置埋件，埋件做法见结构图纸。所有辅助设备的安装调试应在厂方技术人员指导下进行。1.5.4管材选择（1）泵站内均采用钢制管道及管件；（2）钢制管道管件内外防腐均采用环氧煤沥青，涂底漆一道，面漆三道，涂漆需在严格除锈后进行；（3）钢管采用焊接连接，压力管HDPE管采用热熔连接。注明用法兰处，采用法兰连接，法兰连接处采用3毫米厚石棉橡胶垫片密封；（4）管制钢件、防水套管均见给水排水标准图集，图中管道长度均为理论长度，下料时应根据有关规定扣除焊缝及密封厚度；（5）钢制管道及其管件焊接均按现场设备工业管道焊接施工及验收规范（GBJ235-82）执行。HDPE管道安装及验收按给水排水管道施工及验收规范（GB20568-97）执行。1.5.5其他本设计潜水泵、闸门、风机等设备安装及预埋均参考有关厂家资料设计建设方最终选定设备不一定为该厂家设备，不同厂家产口预埋及安装尺寸可能有所差异。故建设方应在设备预埋件安装前选定设备，以便及时调整设备的安装尺寸。第2章计算过程2.1设计扬程的计算2.1.1水泵设计流量自用水系数取0.05。近期Q=47250m3/天=0.547m3/s远期Q=64470m3/天=0.746m3/s2.1.2设计静扬程取水头部至泵房吸水间Q设=0.746m3/s，设计时单管按75%流量计算，Q设=0.560 m3/s经济流速取1.5m/s，计算得D=676mm。查水力计算表后，取DN700，v=1.46m/s，1000i=3.60。取水头部至吸水间的水头损失h1=1.1*i*150=0.594m。则吸水间中水面标高：洪水期：15-0.594=14.406m枯水期：4.51-0.594=3.916m对应的水泵静扬程：洪水期：30- 14.406=15.594m枯水期：30-3.916=26.084m2.1.3输水管的水头损失输水管流量与取水管相同，设计师与取水管取相同设计。取DN700，v=1.46m/s，1000i=3.60。输水管水头损失h2=1.1*i*1000=3.96m。2.1.4泵站内水头损失泵站内水头损失粗估为2m，安全水头取2m。2.1.5设计扬程洪水期：15.594+3.96+2+2=23.554m枯水期：26.084+3.96+2+2=34.044m2.2水泵的选型水泵设计流量：近期Q=47250m3/天=1969m3/h=0.547m3/s远期Q=64470m3/天=2686m3/h=0.746m3/s水泵机组选择如下近期三用一备，共四台。远期增加一台，四用一备，共五台。特性曲线计算：扬程取为最不利值Hst=34.044m单泵流量预估为660 m3/h，183.3L/s。S=h/Q2=（0.594+3.96+2）/（1969）2=1.690e-6H=26.084+1.690e-6Q2Q0.0300.0600.090001200.01500.01800.02100.02400.0h0.00.150.611.372.433.805.477.469.37H26.0826.2326.6927.4528.5129.8831.5533.5435.45经反复比较推敲选定两个方案：方案一：4台300S32-2泵，三用一备，单泵重量709Kg，出口口径250mm，进口口径300mm，带底座，转速1480rpm，轴功率79.2Kw，额定效率87% ，额定扬程32m，额定流量790m3/h，电机型号Y280M-4，电机功率110Kw，电机效率92.7%，电机重量562Kg，整体重量1271。方案二：4台ISG350-315-1，三用一备，单泵重量1650Kg，出口口径350mm，进口口径350mm，带底座，转速1480rpm，轴功率83.05Kw，额定效率84% ，额定扬程32m，额定流量800m3/h，电机型号Y315S-4，电机功率110Kw，电机效率94%，电机重量1100Kg，整体重量。方案一 水泵特性曲线，管路特性曲线和水泵工况点方案二 水泵特性曲线，管路特性曲线和水泵工况点方案编号运行水泵及台数泵效率%轴功率Kw电机效率%整体效率%整体重量Kg方案一三台300S32-2三台8779.292.780.61271方案二 三台ISG350-315-1三台8483.059479.02750从方案比较表中可以看出方案一在水泵效率方面优于方案一，且方案二机组重量较高，水泵基础需求较大，所以选定方案一。确定方案为：4台300S32-2泵，三用一备，单泵重量709Kg，出口口径250mm，进口口径300mm，带底座，转速1480rpm，轴功率79.2Kw，额定效率87% ，额定扬程32m，额定流量790m3/h，电机型号Y280M-4，电机功率110Kw，电机效率92.7%，电机重量562Kg。远期拟增加一台同型水泵，泵站总流量增加至约9600L/s，满足远期设计要求。2.3水泵基础设计基础长度：L=地脚螺丝钉间距+（400500）=L+（400500）=1107+493=1600mm基础宽度B=地脚螺丝钉间距+（400500）=A+（400500）=650+450=1100mm基础深度H =（2.54.0）*（W水泵+W电机）/（L*B*）=4（709+562）/（1.6*1.1*2400）=1.20m设计取1.2m，稳定深度取0.5m，泵房底板为1m。计算得总深度为2.7m。混凝土块式基础的尺寸（m）定为L *B * H = 1.60m * 1.10m * 2.7m。2.4吸水管路和压水管路设计计算每台泵有单独的吸水管与压水管1台300S32-2型单级双吸离心泵最大工作流量为800L/s。初步选定吸水管管径DN=800mm，压水管管径DN=700mm。当吸水管DN=800mm时，V=1.59 m/s，（满足1.21.6 m/s）当压水管DN=700mm时，V=2.08 m/s，（满足2.02.5 m/s）2.5吸水井设计布置水泵吸水管进口喇叭口大头直径DN/mm（1.31.5）d=1.4800=1120水泵吸水管进口喇叭口长度L/mm（3.07.0）(D-d）=5.0(1120-800)=1600喇叭口距吸水井井壁距离/mm（0.751.0）D=1.01120=1120喇叭口之间距离/mm（1.52.0）D=2.01120=2240喇叭口距吸水井井底距离/mm0.8D=1.01120=1120喇叭口淹没水深h/m（0.51.0）=1.2所以，吸水井长度=13440mm(根据基础之间距离还要调整) 吸水井宽度=4000mm 吸水井高度=6000mm2.6机组与管道布置如设计图所示，为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组交错布置成两排，两台为正常转向，两台为反常转向，在订货时应予以说明。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。泵出水管上设有液控蝶阀(c)HDZs41X-10)和手动蝶阀(D2241X-10)，吸水管上设有手动闸板闸阀(Z545T-6)。为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN700的输水干管用DN700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。2.7吸水管路和压水管路中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(如图1所示)v1=1.46m/sv2=1.67m/sv3=1.91m/sv4=1.86m/sv5=1.46m/s2.7.1吸水管路中的水头损失hsHs=Hfs+His=1.1*l*i+v2/2g=0.12m2.7.2压水管路中水头损失hdHd=Hfd+Hid=1.1*i*l+v2/2g=1.642.7.3泵站内水头损失hH=Hs+Hd=0.12+1.64=1.76m2.7.4泵的实际扬程洪水期：15.594+3.96+2+1.76=23.314m枯水期：26.084+3.96+2+1.76=33.804m 初选的泵机组符合要求。2.7.5消防校核假设消防流量为144m3/h。Q设=0.786m3/s，单管Q=0.75Q设=0.590，DN700，v=1.53m/s，符合要求。2.8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表高，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。已知吸水间最低动水位标高3.916m，为保证吸水管正常吸水，取吸水管的中心标高1.916m（吸水管上缘的淹没深度为3.916-1.916-1.12/2=1.44m ）。取吸水管下一距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高为1.916-1.12/2-0.7=0.656m。洪水位标高为15m，考虑1.0m浪高，则操作平台标高为16m。因此泵房筒体高度为16-0.656=15.344m，取为16m。2.9附属设备的选择2.9.1起重设备设计使用最大起重量为Y1000-10/1430型电机重量W=8700Kg，最大吊起高度为16+2=18m。（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。为此选用龙门吊车（起重重量为5t，跨度13.5m，CD-10电动葫芦，起吊高度18m）。2.9.2引水设备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，无须计算。2.9.3排水设备由于泵房较深，采用电动泵排水。沿泵房内壁设置排水沟，将水汇集到集水坑内用泵抽回吸水间。取水泵房的排水量一般按20-40m3/h考虑，排水泵的静扬程按15m计算，水头损失3m左右，总扬程15+3=18m左右，可选用IS80-65-160（2900） (Q=50m3/h，H=32m，N=37Kw，n=2900r/min)两台，一用一备，配套电机Y200L2-2/37。2.9.4通风设备选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15，风量10127m3/h，风压90Pa，配套电机YSF-8026，N=0.37kW）。2.9.5计量设备在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，本泵站内无需再设计量设备。2.10泵房建筑高度的确定泵房筒体高度已知16m，操作平台以上建筑高度，考虑载重汽车驶入检修间，泵房高度应满足吊车从车箱上吊起设备，起吊物与车箱底板之间需有一定的安全距离。包括：汽车厢底板离地面高度；垫块高；最高设备(或部件)的高度；捆扎长度；吊车吊钩到轨道面的距离；小车高度；小车顶部的安全净空，一般取0.20.3m 。实际计算中根据起重设备以及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为8.80m，从平台楼板到房顶底板净高11.30m。2.11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36m，宽13.24m。2.12设计图纸附带在计算书后。