某泵站设计计算说明书.doc

供水泵站设计计算说明书姓 名：_班 级：_学 号：_指导老师：_完成时间：_/1基本资料1.1设计任务21.2设计资料22设计步骤内容2.1杻纽中心线及泵房位置的选择 32.2设计流量和设计扬程 42.3 初选水泵及配套动力机设备 42.4确定主泵台数 52.5初选配套动力机设备 53拟定机组及基础尺寸 54进出口水管道4.1进出水管道设计64.2进出水管道直径校核65确定泵房类型 66泵房内机组、管路布置及尺寸设计6.1泵房内机组、管路布置形 66.2泵房尺寸设计77泵房内辅助设备选择7.1充水设备87.2起重设备 87.3排水设备88进出水建筑物的布置及设计8.1进水建筑物 88.2出水建筑物设计 99水泵安装高程的确定9.1水泵安装高度计算109.2水泵安装高程的确1110水泵工况点的校核1111终选水泵及动力机 1212工程投资概预算12.1工程量的计算1212.2设备及材料总表 1312.3工程投资概算 131基本资料1.1设计任务某开发区一级泵站设计。1.2设计资料1.2.1站址地形图一张，见附页。1.2.2地址情况：站址处为上侏罗纪广元统沙页岩互层，上覆3m左右的轻质粘土。砂岩容重，容许压应力；轻质粘土容重，允许压应力。1.2.3地下水埋深一般为3.5m.1.2.4取水水源：灌溉干渠自开发区边缘通过，水量充足，水质量好。设计年供水保证率P=95%。站址干渠日平均水位如表1。表1：日平均水位月123456天数312831303130渠道水位(m)503.8503.8503.9504.6504.8504.8月789101112天数313130313031渠道水位(m)504.4504.3504.5504.1503.9503.8平均水位(m)504.2最低水位(m)503.8最高水位(m)504.8干渠水力要素：底坡，站址处渠底高程502.8m，边坡系数m=1.25,糙率n=0.025，水温20C。1.2.5开发区用水过程图1.2.6根据开发区供水要求，净水构筑物的设计水位定位518.3m。1.2.7在站址东北角有高压输电线通过，距站址2 km左右，电压为10 KV。1.2.8开发区对外交通方便，劳动资源充裕。土石方开挖单价为，电费为，单价为5000元/T。1.2.9水头损失估计表表2：水头损失估计表直径D(mm)300占的3010 - 3010 203 - 102枢纽布置及设备初选2.1杻纽中心线及泵房位置的选择如上图所示，可选两条分别分布在靠近上游得BB中心线和靠近下游的AA中心线。如上图所示，两条中心线出水池所在的地方较平坦，但布置于AA线时出水管道会经过一较陡的地段，需要开挖隧洞才能使出水管道通过，给管路铺设带来困难，而且开挖量大，可能会对施工有较大影响，增加投资，加大了工程难度；如果布置于BB线，出水管道整体布局较为平缓，不经过左侧那样的陡坡，工程难度相对较小，出水管道铺设相对容易，费用较低，通过技术与经济综合比较，中心线布置于BB线更有优势，所以，将中心线布置在靠上游BB位置。 2.2设计流量和设计扬程：2.2.1设计流量设计流量取每月用水量最大值。供水水源泵站的设计流量一般按最高日平均用水量加上净水自用水量（一般为供水量的5%10%，此处取5%）和输水管的漏失水量（按供水量的10%）计算确定。查开发区用水过程图得，按式 Qd=（1+5%+10%）计算该地区各月份的具体用水设计流量，结果见下表：月 份1、23、456、7、891011、12用水流量/h1449289843475796434728981449从开发区用水图知6、7、8月份用水流量5796/h为全年最大流量，所以设计流量为:Qd=(1+5%+10%)1400=1610L/s=1.61m3/s；根据当地用水状况特点，1、2、11、12月份泵站供水设计流量为1449，3、4、10月份泵站供水设计流量为2889/h，5、9月份泵站供水设计流量为4347，6、7、8月份泵站供水设计流量为5796，流量皆是以最小流量1449为倍数，所以，水泵应该选流量接近1449的水泵。2.2.2确定水泵的设计扬程按泵站进、出水池设计水位差，并计入进、出水流道或管道的沿程和局部水头损失来确定水泵设计扬程。取进水池设计水位为渠道最低水位503.8m，取出水池设计水位为净水构筑物的设计水位，即518.3m，所以： =518.3503.8=14.5（m）估计管道直径在250-300mm之间，=14.5在10m-30m之间，根据水头损失估计表，取水头损失为的20%，即： =14.50.20=2.90（m）； =14.5+2.90=17.40（m） 所以设计扬程为17.4m，选定为17.5m。2.3 初选水泵及配套动力机设备:由于离心泵具有高效区范围宽，能在扬程变化较大的情况下运行，并根据供水过程特点和前一步计算的扬程与流量，初步选定为高效稳定的离心泵，水泵设计扬程为16.7m，根据设计流量特点和设计扬程，初选水泵为350S26型和350S26A型，两种水泵参数见下表：型号流量转速扬程轴功率电动机功率效率吸上高度Hg重量350S2697214503099.713279.74.567212602610287.514402210582350S26A8649722676.5110804.5672111621.578.883129616.58073因350S26A型水泵之流量与1449/h相差有点大，所以水泵初步选为350S26型水泵。2.4确定主泵台数水泵台数由下试确定：n则350S26型水泵台数n=1.61/0.4=4.025台，取为4台。另取1台作为备用，共需水泵5台。2.5初选配套动力机设备2.5.1配套动力及功率由于在站址东北角有高压输电线路通过，靠近电源，故动力类型选配电动机，选三相交流电动机来驱动。水泵功率在100300kw之间，可选用YS（JS）、YC（JC）、或YR（JR）系列的异步电动机，电动机配套功率N配计算计算公式如下： ；K动力备用系数，取1.05；N轴水泵工作范围内的最大轴功率，查前表得105kW；传传动效率，水泵转速为1450r/min，初步假定用同步转速1500r/min的异步电动机直接传动，则取为0.84。算得 N配=1.05X105/0.84=132Kw。2.5.2 确定机型根据水泵额定转速1450r/min和配套功率132 Kw，再查电动机参数表如下：型号功率电压L1HhBAn-dY280M-41323809702806554194574-24Y315M1-413212903157604575084-28JS115-413513003758755906204-26JR115-413517403758755906204-26JS2-355S2-413212003558505006104-30JR2-355S2-413216903558505006104-30初步选电动机型号为Y315M1-4。3拟定机组及基础尺寸由资料知之所选350S26型水泵长度为1.05m、宽度为1.04m、高度为0.963m，Y315M1-4型电动机长度为0.97m、宽度为0.755m、高度为0.655 m，考虑闸阀、电动机等配套设备的安置，机组长宽高分别取为2.2m、2.2m、1.0m，机组基础遂取为长宽均为2.2m的正方形。综上，取机组基础宽度为2.2m，长度为2.2m，高度为1.0m。4进出口水管道4.1进出水管道设计选定管材选为钢管，有经验公式：D=11.5其中Q为管道设计流量,为1449/h，带入上式算得初步确定进出水管的直径D=437.8mm；4.2进出水管道直径校核由经验知进水管道水流流速不宜超过1.5m/s，即，算得进水管道直径为523 mm，取为520 mm；出水管道水流流速不宜超过2.0m/s，即有：，所以出水管道直径为453 mm，取为450mm。综合各方面条件，管壁厚度选定为6mm。5确定泵房类型因为站址处为上侏罗纪广元统沙页岩互层，地基为砂岩容重，容许压应力；轻质粘土容重，允许压应力。比较稳定。泵站工作期间，进水池水位变幅小于水泵的有效吸上真空高度，单泵流量不大，适合用分基型泵房。且分基型泵房每套水泵机组均有各自单独的基础，并与泵房墙分离。可有效防止机组运行期间可能产生的振动一起的互相干扰。泵房选用框架结构，结构简单，施工方便、容易，造价低廉，综上，泵房类型确定为分基型泵房（卧式，固定式）。6泵房内机组、管路布置及尺寸设计6.1泵房内机组、管路布置形式从计算知泵站共选5台机组，结合地形地质条件，若机组采用双列交错排列式布置方式，靠近进水池的一排设置3台机组，根据当地地形，跨越等高线多，开挖量会很大，工程造价高，且工期也会延长；若采用一列式，则泵房整体会建在大致同一等高线上，虽然泵房长度会大些，但开挖量相对较小，经过技术经济比较，机组布置形式选用一列式。5条管路相互平行，间距相等，根据相关规范，机组之间的间距为1.2m，机组与墙之间的间距为1.2m。6.2泵房尺寸设计6.2.1泵房长度 机组长度为2.2，考虑泵进出水两侧安装管路及阀门空间需要，机组与墙之间的距离取为1.0m,则泵房长度L=1.02+2.2=4.2m,取为4.5m。6.2.2泵房宽度查水泵和电动机尺寸参数，知水泵、闸阀及电动机等的总宽度为2.2m，机组之间的距离取为1.2m；机组与墙之间的距离取为1.0m。 则泵房宽度B=2.25+1.24+1.02=17.8m，取为18.0m。考虑配电间和检修间各取3.5m，确定泵房宽度B=25 m。6.2.3泵房高度 泵房高度由以下公式确定：H= 其中： 汽车箱底板离地面高度，取为0.8m； 垫块高度，取为0.4m； 最高设备的高度，为1.2m； 捆扎长度，取为1.1m； 吊车吊钩到轨道面的距离，取为0.8m。各数据意义如图所示：计算得，泵房总高度H=0.8+0.4+1.2+1.1+0.8=4.3m。取为4.5m。6.2.4泵房地面高程用下式计算：，式中 水泵轴线安装高程505.6m；Z水泵轴线至底座间距取0.4m；h水泵基础高出主机间地面高度0.1m。算得=505.1m7泵房内辅助设备选择7.1充水设备： 该泵站采用卧式泵站，水泵为离心泵，出水流道为虹吸式出流，选用水环式真空泵作为抽真空设备，供起动抽气充水用，为了保证工作可靠，真空泵装设2台，互为备用,布置于主机组间进水侧两端的空地上，不占用泵房面积。基础离墙0.5m，抽气管线贴地面沿主泵管线布置，排气口通至布置于机组旁的贮水箱。 7.2起重设备设计中较大的单件设备是水泵672kg，加之电机重量 泵房尺寸（长18m，宽4.55m），机组布置形式（一列式布置），吊车轨道选用U型单轨，起重设备选为电动桥式行车。7.3排水设备 采用自流式排水方式，根据单泵道积和水上、下游闸门漏水量，泵站机组数目，泵房大小设置排水泵2台。8进出水建筑物的布置及设计8.1进水建筑物 8.1.1引水渠设计采用明渠式引水建筑物。引渠断面设计有公式：Q=；C= ；Q为渠道设计流量，1.61；为渠道过水断面面积，；R为水力半径，m；i为水力坡降，取为1/2000；C为谢才系数，；n为渠床糙率，取为0.025；m为道边坡系数，取为1.25；按输水能力最大或过水断面最小的原则选择渠道断面宽深比，则有：代入数据求得=0.70；=h(b+h/m) R=/x b=0.70 h计算得渠底宽度b=1.04m，渠中设计水深h=1.49，根据水流状况，渠底宽度取为1.1m，渠道深度取为1.55m。8.1.2进水前池设计前池采用正向进水前池,前池扩散角取为45前池池长由以下公式确定： ；其中：b为引渠末端底宽；为前池扩散角；B为进水池宽度；根据下面所算的池宽，可得L=18.6m。池底纵向底破i取为1/5。8.1.3进水池设计采用进水池形状采用矩形，因单泵流量比较大，大于300 L/S所以各泵应有自己的进水池，要有5个进水池。进水池尺寸的确定：取进水喇叭口直径=1.5,为水泵进水管直径，为520mm，则： =1.5*520mm=780mm；据经验取进水池宽度 B=,即B=3.5780mm=2.73m ，取为2.9m机组采用一列式布置，每个进水管单独使用一个进水池且各池间隔墩厚0.5m,则进水池总宽度为16.5m。进水口边壁和后墙间距T=0.5 =0.39m，取为0.4m。进水口距池底的距离悬空高度P=0.62=0.484m，取为0.5m；淹没深度，喇叭口垂直布置，取=1.2=0.936m，取为1m；则进水池水深h=+P=1.5m。进水池长度L，由以下公式确定； ； K为进水池的秒换水系数，可取为40； 代入数据，计算得：L=2.6m，取为3.0m。8.2出水建筑物设计8.2.1出水管支撑结构设计在管道的转弯处和斜坡上的长管段，为了消除管道在正常运行和事故停机时产生的振动和位移，设置镇墩以维持管道的稳定，镇墩采用开敞式，将水管直接放在镇墩之上，并用锚筋将水管锚固。并在管道上设置伸缩节，以消除温度应力。8.2.2出水管路设计8.2.2.1出水管线布置根据出水池和泵房设计，出水管线拟采用收缩式布置。管线平行出泵房经起坡镇墩后，在坡面上收缩，经坡顶镇墩后再平行进入出水池。管线平面布置附图1所示。8.2.2.2出水管线长度按实地布置确定。经计算出水管出口中心线标高为517.47m，出水管进口中心线标高为505.25m。实地坡面坡度为1：5.7。管坡拟修整为1：6，则坡面管段长度为（518.0505.6）6=74.4m。过坡顶镇墩后的水平管段，考虑出水池挡水墙不宜太靠近坡口，故取5m。坡脚处起坡镇墩前水平管段，考虑泵房室内外布置及施工场地等因素，取8m。则出水管线总长度为74.4+5+8=87.4m。8.2.3出水池设计采用侧向出水池，考虑出水管经镇敦后为水平段，不便采用虹吸式，出流方式选为自由式出流，这样虽较淹没式要损失少量水头，但施工、安装方便，停泵时又可防止池水倒流。侧向出水池各部尺寸确定：出水池宽度：=(45)D0=2.25m(取系数为5.0); =+4D0=4.05m；出水管间间距取为S=1.0m,则出水池长度为： L=(n+6)D0+(n-1)S=8.95m。出水池设计水位高程为518.3m，去安全超高0.5m，则出水池池顶高程为518.3+0.5=518.8m；出水池最低水位高程为518.0m取淹没深度为1.2m，则出水池池底高程为518.0-1.2=516.8m。 9水泵安装高程的确定9.1水泵安装高度计算因泵的使用情况与标准状况并不完全相同，所以其高程按以下公式计算： :安装高程，m； ： 标准状态下的允许吸上真空高度，m，由资料知为4.5m ：吸水面上的实际压头，m，站址处海拔约为505m，查表得=9.7m； ：抽水实际温度下的汽化压头，m，该水渠内水温为20，查表得0.24m； ：泵进口断面上的平均流速，m/s，水泵直径为530.00mm，流量为0.322/s，所以流速=1.46m/s,=0.1066m； ：吸水管路系统中的水力损失,=10.30.0130.01325/0.0338=1.291m；算得水泵安装高度为2.467m，取为2.0m 。9.2水泵安装高程的确定水泵安装高程用下式计算：； 进水池最低水位503.8m；K安全值，取0.2m。则=503.8+2-0.2=505.6m。10水泵工况点的校核水泵的运行工况点是指在某一装置中运行的水泵，它的流量、扬程对应于其流量扬程曲线（即QH曲线）上的那一点。由已知理论可知，水泵的稳定运行工作点只能是水泵的QH曲线和装置的需要扬程曲线（即Q曲线）的交点。装置性能参数（H需、Q）计算。由下式计算：=其中： 泵站净扬程，为14.5m；管路沿程阻力系数，由=算得；管路局部阻力参数，用公式=0.083计算；Q通过管路的流量；n管路材料糙率，查资料得铸铁管为0.013；D管路直径0.5m；L管线长度，取进水管路为15m，出水管路为80m； 管路局部阻力系数，查资料得：进水管路系统包括；出水管路系统包括 ； 局部阻力系数相应流速处管径，其中渐缩接管为0.35m，渐扩接管为0.3m，进口喇叭管为0.78m；其余各处为0.52m；该泵站选用5台机组，各机组单独运行，不串联也不并联，则：=25.4()；=8.69；=34.1m；列表计算水泵需要扬程如下： 性能参数计算表Q（m3/s)0.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.60Q20.010.020.040.060.090.120.160.200.250.300.36S沿+S局34.1SQ2（m）0.34 0.681.362.043.074.095.446.828.5310.2312.28H净（m）14.5H需(m)14.8415.1815.8616.5417.5718.5919.9421.3223.0324.7326.78把水泵的QH曲线和装置的Q曲线画在同一坐标系中，则两条曲线的交点即为这台水泵在该装置中运行的工况点,如下图所示： 由图可知，水泵工况点为(Q=1551，H=21.3m),满足泵站对流量和扬程的需求。泵站总流量校核：最大扬程21.3m时对应最小流量值为Q=1551 ，则泵站最小总流量为51551/3600=2.15m3/s 1.61m3/s,且水泵处于高效率区运行，符合要求。11终选水泵及动力机根据水泵运行工况点，终选水泵为350S26型水泵，根据泵房尺寸大小，终选动力机为Y315M14型电动机。12工程投资概预算12.1工程量的计算引渠段：引渠在地面下的断面积约为（1.1+0.81.55）1.55=3.627m2，地面与渠顶距离为0.65m，则其开挖的断面面积为(4.580.65+3.627)=6.604m2,则引渠段开挖量为6.60430=198.12m3，前池：其底面积为(1.1+16.5) 18.62=163.68 m2,因其挖深约为4.0m，此主体的体积为163.684.0=654.72 m3， 进水池：底面积为16.53.0=49.5 m2，挖深约为5.3m，所以挖方为：49.55.3=262.35 m3。泵房:泵房底面积为： 4.525.0=112.5 m2，挖深约为3.1m，所以挖方为：112.53.1=348.75m3。出水池：其底面积为4.058.95=36.2475 m2,挖深约为1.2m，则出水池挖方为：36.24751.2=43.497m3。综上，总的土石开挖量为198.12+654.72+262.35+348.75+43.497=1507.437m312.2设备及材料总表编号型号名称规格数量重量1350S26离心泵流量Q=270400L/s,H=2230m5台672kg2Y315M1-4电动机功率N=132kW5台670kg3SG2手动单轨小车Q=2.0t，H=310m1台23kg4HS1.5手拉葫芦Q=1.5t，H=2.5m1台15kg5BSL1配电柜宽0.8m，厚0.6m，高2.0m7块6SZB8真空泵抽气量048m3/h,真空度06502台42kg7板车高度H=0.8m2台8Z4BT10闸阀内径500mm，长度700mm5个12.3工程投资概算12.3.1土石方开挖费用土石方开挖费用：331507.437=4.97万元；12.3.2钢管费用进水管长度取为15m，其截面积为3.140=0.0124m2，则其体积约为5150.0124=0.93 m3； 出水管长度取为200 m，其截面积为3.140=0.0111m2 则其体积约为52000.0111=11.1m3 ；钢板的容重为785T/m3, 单价为5000元/T,故钢管的费用约为：50007.8512.03=47.22万元。12.3.3泵和电机费用350S26型水泵每台为10800元5台=5.4万元;Y315M1-4电动机每台为2000元5台=1.0万元；12.3.4泵站总投资 所以总投资为：5+47.22+5.4+1=58.62万；以上费用加上真空泵配电柜等辅助设备费用预计6万，则总投资约为64.62万元。