《泵與泵站》課程設(shè)計-送水泵房設(shè)計-6萬立方米每天

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1、《泵與泵站》課程設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計目的 本課程設(shè)計的主要目的是把《泵與泵站》中所獲得的理論知識加以系統(tǒng)化，并應(yīng)用于設(shè)計工作中，使所學(xué)知識得到鞏固和提高，同時培養(yǎng)同學(xué)們有條理地創(chuàng)造性地處理設(shè)計資料的獨立工作能力。 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 二、設(shè)計基本資料 1、某城市最高日用水量為6萬m3/d，時變化系數(shù)Kh=1.4，日變化系數(shù)Kd=1.3，管網(wǎng)起點至最不利點水頭損失為12m，最不利點 地面標(biāo)高為20m，樓房一般四層（服務(wù)水頭20m），泵站至管網(wǎng)起點設(shè)兩條輸水管（均為鑄鐵管），每條長500m，管徑800mm，泵站處地面標(biāo)高為17.2m，吸水

2、井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一處火災(zāi)核算，消防流量30L/s，發(fā)生火災(zāi)時管網(wǎng)起點至最不利點水頭損失為17.50m，管網(wǎng)中無水塔。 2、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設(shè)計需要由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供。 3、水廠為雙電源進(jìn)行。 三、成果：1、送水泵站工藝設(shè)計計算說明書 2、根據(jù)設(shè)計計算成果，按工藝初步設(shè)計要求繪制送水泵房平面圖、剖面圖及機組基礎(chǔ)大樣圖，圖中繪出各主要設(shè)備、管道、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標(biāo)高和材料表 《泵與泵站》課程設(shè)計說明書 1、 總述 本設(shè)計當(dāng)中，送水泵房設(shè)為矩形，長為22.984米，寬為7.8米。泵房為半地下式，設(shè)有操作平臺，建筑總高為10.

3、28米。輸水管采用DN8000，管材為鑄鐵管，吸水管采用DN800和DN600，壓水管采用DN600和DN500的管徑，管材均為鋼管，所有管路配件均為鋼制零件。水泵采用兩臺14sh-13型水泵和兩臺20sh-9A型水泵（一用一備），電機分別選用JR-127-6和JSQ-1410-6型號。起重機選用DL型電動單梁橋式起重機，型號：DLZDY21-4，起重量是5噸，起重高度為6米，跨度為7.5米，排水設(shè)備選用WWQ30-10排污泵，真空泵選用兩臺SZ-3型真空泵，一臺用一備。 2、 水泵的設(shè)計流量及揚程的估算 1、城市管網(wǎng)無設(shè)置水塔，因此所設(shè)計泵站采取分級供水方式，即設(shè)計流量Q按最高日最高時

4、用水量計算得： 2、設(shè)計流速，則每條輸水管的設(shè)計流量為： 其管徑為： 所以取管徑為DN800的兩條鑄鐵管為輸水管 3、最大設(shè)計揚程的估算 1）輸水管中的水頭損失 在最大流量的情況下，由于有兩條輸水管，計算在最不利情況下（即一條輸水管檢修，另一條輸水管通過75%的設(shè)計流量時）， 由《給水排水工程設(shè)計手冊》第1冊查鑄鐵管的水力計算表得，當(dāng)時，有： 當(dāng)時，， 當(dāng)時，， 利用內(nèi)插法求得， 輸水管的水力坡度 輸水管流速 經(jīng)校核，在最不利情況下，輸水管的流速在建議流速范圍內(nèi)，符合要求 則輸水管的水頭損

5、失，由得， （式中1.1是包括局部損失而加大的系數(shù)） 2）水泵所需的靜揚程 3）泵站內(nèi)部的水頭損失粗估為 4）管網(wǎng)中控制點所要求的最小自由水壓，即服務(wù)水頭為 5）管網(wǎng)起點至最不利點水頭損失，即為 6）考慮安全水頭為 則水泵的最大設(shè)計揚程為： 即 4、最小設(shè)計揚程的估算： 當(dāng)流量Q最小時，即，泵站內(nèi)水頭損失甚小，此時輸水管和配水管網(wǎng)中水頭損失也較小，現(xiàn)假定三者之和為，則所需泵的揚程應(yīng)為： 3、 初選泵和機組 1、在流量和揚程要求最高時，即在最不利的情況下，當(dāng)時，，在泵的性能曲線圖上

6、作出a點（972.2，43.46）；當(dāng)時，，在泵的性能曲線圖上作出b點（30，29.8）。連接a、b兩點，通過連接兩點連線做通過的泵的性能曲線，為了滿足要求，選取兩種方案： 方案一：一臺20sh-9A，兩臺14sh-13，備用泵為一臺20sh-9A 方案二：一臺12sh-9A，兩臺20sh-9A，備用泵為一臺20sh-9A 水泵相關(guān)性能參數(shù)如下： 流量Q（L/s) 揚程H m 轉(zhuǎn)速n rpm 軸功率N kw 效率 % 允許吸上真空高度m 泵重 kg 20sh-9A型 390~630 58~42 970 360~300 74~72 4 2570

7、 14sh-13型 270~410 50~37 1470 189~164 81~79 3.5 1105 12sh-9A型 147~248 55~42 1470 131~99.2 80~78 4.5 809 2、管道特性曲線 由上面所求的各種水頭損失可得，管道的沿程摩阻與局部阻力之和的系數(shù)為： 設(shè)管道特性曲線為H=HST’+SQ2，有 HST’=HST枯+Hsev =5.80+20.00=25.80m 為了安全，故加上安全水頭為2m，故管道特性曲線為（式中是最低水位到最不利點所需的靜揚程） 在坐標(biāo)紙上畫出水泵的單泵特性曲線、并聯(lián)運行泵的特性曲線以及管

8、道特性曲線（見附圖），所以有如下圖： 方案編號 用水變化范圍（L/s） 運行泵及其臺數(shù) 泵揚程 m 所需揚程m 揚程利用率 % 泵效率 % 第一方案選用一臺20sh-9A兩臺14sh-13 940~1060 一臺20sh-9A 兩臺14sh-13 50.4~48.4 48.4~44.4 94~100 75~76 81~84 780~940 一臺20sh-9A 一臺14sh-13 49~44.4 44.4~40 90~100 74~76 81~84 664~780 兩臺14sh-13 46~40 40~37 90~100 81~8

9、4 520~664 一臺20sh-9A 50~37 37~34.4 82~100 68~76 416~520 兩臺14sh-13 53~50 34.4~32.8 65~69 67~81 <416 一臺14sh-13 >32.8 <32.8 -- <30 第二方案選用 一臺12sh-9A，兩臺20sh-9A， 1070~1155 兩臺20sh-9A 一臺12sh-9A 54~52 48.8~52 95~100 —— 865~1070 兩臺20sh-9A 54.4~48.8 42.2~48.8 88~100 —— 660~86

10、5 一臺20sh-9A 一臺12sh-9A 52~42.2 37.2~42.2 84~100 —— 240~660 一臺20sh-9A 62~37.2 31~37.2 69~100 —— <240 一臺12sh-9A >31 <31 —— —— 結(jié)論：方案1流量分級合理，并且當(dāng)2臺14sh-13和1臺20sh-9A同時運行時流量Q=940~1060L/s滿足最高日最高時流量Q=972.2L/s的要求，當(dāng)消防流量Q=972.2+30=1002.2L/s時，2臺14sh-13和1臺20sh-9A同時運行時可滿足或者開備用泵20sh-9A。綜上所訴，選用方案1：

11、兩臺20sh-9A一用一備，兩臺14sh-13。方案2采用兩臺大泵20sh-9A一臺12sh-9A，由于同時運行時最高流量Q >>最高日最高時流量Q=972.2L/s、流量分級調(diào)節(jié)較少、能量浪費較大并且20sh-9A型號泵為6000多元/臺較為昂貴，所以方案2淘汰； 3、電機選擇 查《給水排水工程設(shè)計手冊》第11冊得，14sh-13型泵可配得電機有四種，相關(guān)系數(shù)如下： 電機型號 功率（kw） 轉(zhuǎn)速（rpm） 重量（kg） 參考價格（元） 電壓（V） JS-136-4 220 1482 2000 11000 6000 JR-136-4 220 1475 2

12、000 12400 6000 JS-127-4 260 1480 1520 5600 380 JR-127-4 260 1472 1760 7000 380 從壽命、經(jīng)濟等方面綜合考慮，決定選用JR-127-4型電機。 20sh-9A型泵可配的電機有三種，相關(guān)系數(shù)如下： 電機型號 功率（kw） 轉(zhuǎn)速（rpm） 重量（kg） 參考價格（元） 電壓（V） JRQ-147-6 無 無 無 無 無 JSQ-1410-6 380 985 3550 17470 6000 JRQ-1410-6 380 985 3600

13、20450 6000 由于所配電機功率不能低于泵的軸功率（300~360kw），再者考慮經(jīng)濟問題，決定選用JSQ-1410 -6型電機。 4、 機組基礎(chǔ)的確定 1）14sh-13型水泵與JR-127-4型電機的基礎(chǔ)尺寸 長：2510mm；寬：1110mm，水泵重：1105kg；電機重：1760kg；總重：2865kg 如圖所示： 2）20sh-9A型水泵與JSQ-1410-6型電機的基礎(chǔ)尺寸 長：3282mm；寬：1340mm；水泵重：2570kg；電機重：3550kg；總重：6120kg 如圖所示： 3）基礎(chǔ)高度的確認(rèn)（g取10N/k

14、g） 14sh-13型水泵與JR-127-4型電機的基礎(chǔ)高度 20sh-9A型水泵與JSQ-1410-6型電機的基礎(chǔ)高度 式中 W—泵與機組的總重量，kg； —基礎(chǔ)所用材料的容重，對于混凝土基礎(chǔ)來說，； L—基礎(chǔ)長度，m； B—基礎(chǔ)寬度，m； 四、吸、壓水管的設(shè)計 當(dāng)吸水管管徑大于或等于250mm時，設(shè)計流速建議采用1.2~1.6m/s 當(dāng)壓水管管徑大于或等于250mm時，設(shè)計流速建議采用2.0~2.5m/s 在水泵的單泵特性曲線，并聯(lián)的特性曲線以及管道特性曲

15、線圖上可以看出： 1） 單臺14sh-13型水泵運行最大流量為； 當(dāng)管路采用鋼管時，查《給水排水工程設(shè)計手冊》第1冊可得： 吸水管：；， 壓水管：；； 2）單臺20sh-9A型水泵運行最大流量為； 當(dāng)管路采用鋼管時，查《給水排水工程設(shè)計手冊》第1冊可得： 吸水管：；； 壓水管：；； 5、 機組及管路布置 本設(shè)計的送水泵站設(shè)計為矩形，機組布置采用橫向排列的方式，連接采用丁字管。每臺泵都有單獨的吸水管，壓水管引出泵房后連接起來，匯到兩條DN800的鑄鐵管輸水干管中。 查《給水排水工程

16、設(shè)計手冊》第10冊以及給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集得： 1、14sh-13型水泵： 管道類型 配件類型 尺寸 局部阻力系數(shù) 吸水管 電動暗桿楔式閘閥（Z945T-10） DN600mm，L=600mm 偏心漸縮管 DN600×350，L=650mm 剛性防水套管 DN600mm，D1=660mm L=500mm —— 90°鋼制彎頭 DN600mm 鋼制喇叭口 DN600mm，D1=850mm，H1=530mm，H2=119mm 壓水管 同心漸擴管 DN300×500，L=550mm 球形補償器 DN500，L=700mm HBH41

17、H-10型液壓緩閉蝶形止回閥 D=500mm，L=229mm D941型電動法蘭式蝶閥 D=500mm，L=229mm mm 剛性防水套管 DN500mm，D1=550mm L=500mm —— 2、20sh-9A型水泵： 管道類型 配件類型 尺寸 局部阻力系數(shù) 吸水管 電動暗桿楔式閘閥（Z945T-10） D=800mm，L=720mm 偏心漸縮管 D800×500，L=750mm 剛性防水套管 DN800mm —— 90°鋼制彎頭 DN800mm 鋼制喇叭口 DN800mm，D1=1050mm，H1=900mm，H2=1

18、99mm 壓水管 同心漸擴管 DN300×600，L=750mm 球形補償器 DN600mm，L=917mm HBH41H-10型液壓緩閉蝶形止回閥閥（HD741-10） DN600mm，L=267mm D941型電動法蘭式蝶閥 DN600mm，L=267mm 剛性防水套管 DN600mm，D1=778mm L=500mm —— 聯(lián)絡(luò)管 同徑三通（2個） DN600mm 同心漸擴管（2個） D600×800，L=550mm D941型電動法蘭式蝶閥（2個） DN600mm，L=267mm 異徑三通（2個） D600×5

19、00mm 輸水管 D941型電動法蘭式蝶閥 DN800,L=318mm 注：為了減少泵房的跨度，將聯(lián)絡(luò)管設(shè)在站外，把聯(lián)絡(luò)管上的閥門置于切換井中。 示意圖如下： 6、 泵站內(nèi)管路的水力計算 選一臺較大的泵，選一條最不利線路（即20sh-9A型泵最長線的路段），從吸水喇叭口開始到輸水管起點為止為計算線路圖。詳見下圖 1、吸水管路的水頭損失（此處g取9.8N/kg） 吸水管路長為7m，吸水管中流速,1000i2=2.498 式中： ：帶鋼制喇叭口800×1050的伸入水池的進(jìn)口局部阻力系數(shù)

20、：DN800的 鋼制90°彎頭局部阻力系數(shù) ：DN800電動暗桿楔式閘閥局部阻力系數(shù)，按開啟度考慮 ：D800×500偏心漸縮管局部阻力系數(shù) 2、壓水管路的水頭損失（此處g取9.8N/kg） 壓水管路長為16m，壓水管中流速，流出泵的速度為 （式中為吐出錐管直徑） 式中 ：D300×600的同心漸擴管局部阻力系數(shù) ：DN600球形補償

21、器局部阻力系數(shù) ：HBH41H-10型液壓緩閉蝶形止回閥 ：DN600 D941型電動法蘭式蝶閥 ：DN600×800同心漸擴管局部阻力系數(shù) ：DN500×600的異徑三通的局部阻力系數(shù) (2) ：DN600的D941型電動法蘭式蝶閥局部阻力系數(shù)

22、 (2) ：DN600同徑三通的局部阻力系數(shù) (2) 3、綜上，水泵內(nèi)部的水頭損為： 5、所以水泵的實際揚程 即 6、消防校核： （式中的10m為建筑消防送水規(guī)定的，從水廠到建筑首層的水頭揚程） 在坐標(biāo)紙上畫出（1002.2，39.564）點，無需備用泵也能滿足要求。 7、 輔助設(shè)備的選擇和布置 1、 起重設(shè)備 由于機組不帶底座

23、，故泵與電機可以分開起吊。最大起重物為20Sh-9A型泵配的JSQ-1410-6電機，重量為3550kg，查《給水排水工程設(shè)計手冊》第11冊可得：起重量大于2.0噸時，采用電動起重設(shè)備（起重量1~5噸，起吊高度6~30m，寬度7.5~22.5m）。因此，選擇DL型單梁橋式起重機組，型號：DLZDY21-4，跨度Lk=7.5m，起吊高度為6米，起重量為5噸。 2、 真空泵 a．查《給水排水工程設(shè)計手冊》第三冊340頁可得排 其中，k為漏氣系數(shù)，取1.10 W1為DN800吸水管對應(yīng)的空氣量，W1=0.42 l2=3.02m3 W2為泵房內(nèi)最大一臺泵殼內(nèi)空氣容積，大約等于吸

24、入口面積乘以吸入口到出水閘門的距離（此處取3.751m）， 為安裝高度，此處取2.0m. T為水泵充水時間（分）一般小于5min，消防泵不得超過3min，此處取T=3min Hg為大氣壓的水柱高度，取10.33m b．最大真空值： 綜上，選用SZ-3型真空泵（排氣量：0.5—1.5m3/min，極限真空度：76--152mmHg）兩臺，一備一用。 3、 排水設(shè)備 在泵房內(nèi)設(shè)排水溝200×200，另設(shè)WWQ30-10潛水排污泵。 4、 通風(fēng)設(shè)備 查《給水排水工程設(shè)計手冊》第三冊可得，本泵房為半地下式泵房，埋設(shè)較淺且能滿足自然通風(fēng)要求，所以采用自然通風(fēng)

25、。為了確保有足夠的開窗面積，本次設(shè)計泵房的每棟墻都基本上裝配有1-2扇窗戶。 5.計量設(shè)備 為了有效地調(diào)度泵站的工作并進(jìn)行經(jīng)濟核算，在泵站外的兩根輸水管各安裝一個電磁流量計以統(tǒng)一計量。通過查《給水排水設(shè)計手冊》第10冊，選取LD-600B型電磁流量計. 6.其他設(shè)備設(shè)施 1）.通信設(shè)備 目前大多數(shù)泵站設(shè)有值班室，值班室內(nèi)安裝電話機，供通信之用。電話間應(yīng)具有隔聲效果，以免噪聲干擾. 2）.防火與安全設(shè)施 主要是防止用電起火以及雷擊起火.一般可安裝避雷針，避雷線以及避雷器. 還要注意接地保護和滅火器材的使用.常用滅火器滅火. 8、 泵站各部分標(biāo)高的確

26、定 1、 泵的安裝高度 20sh-9A型水泵的允許吸上真空高度為4m 14sh-13型水泵的允許吸上真空高度為3.5m 按 20sh-9A型水泵計算，安裝高度為： 按14Sh-13型水泵計算安裝高度： 考慮當(dāng)?shù)卮髿鈮?，氣溫變化影響，決定安裝高度為2m 2、 吸水井底高度 從吸水井最低水位到喇叭口的浸沒深度（不小于0.5-1m）此處定為1.5m；從吸水井底到喇叭口距離不小于0.8D（D為喇叭口直徑1050mm）即0.8D=0.8×1050=840mm；所以吸水井底的標(biāo)高為：14.20－1.5

27、－0.84=11.86m 3、 各管軸、基礎(chǔ)及泵軸的標(biāo)高確定 1）泵房基礎(chǔ)采用混凝土板式結(jié)構(gòu)，機組安裝在地板上凸起的基礎(chǔ)座上 2）泵軸標(biāo)高為：14.20+2=16.20m 3）查手冊得，泵軸和壓水管軸的距離為545mm，則壓水管中，通過同心漸縮管后的管軸標(biāo)高為：16.20-0.545=15.655m，即壓水管管軸標(biāo)高為15.655m。 4）吸水管連續(xù)上升的坡度取i=0.01，則吸水管管軸的標(biāo)高為： 15.655-0.01×（7-2+0.545）=15.60m 5）查手冊得，泵軸和進(jìn)水口軸的距

28、離為425mm，則偏心漸縮管軸標(biāo)高為：16.20-0.425=15.775m， 6）查手冊得，泵軸到基礎(chǔ)的距離為900mm，則基礎(chǔ)標(biāo)高為16.20-0.90=15.3m 7）本設(shè)計基礎(chǔ)突出地面的高度定為300mm，則泵房底標(biāo)高為15.3-0.3=15.00m 8）溝底標(biāo)高為：15.00-0.2=14.8m 4、 泵房工作平臺標(biāo)高 泵房工作平臺設(shè)為比地面高出300mm，所以工作平臺標(biāo)高為17.20+0.3=17.50m 5、 泵房頂?shù)母叨却_定 1）起重設(shè)備離屋頂要有一個大于等于100m的高度差，取

29、 2）起重機架的高度差查表得700mm， 3）起重機電機與掛鉤的高度1380mm， 4）起重機繩子的長度為最寬起吊物寬度的1.2倍，最寬的設(shè)備是20sh-9A型水泵，即為1.2×1550=1860， 5）最高起吊物為20sh-9A型水泵， 6）凈空取2m， 所以泵房頂?shù)焦ぷ髌脚_的高度為： 則泵房頂標(biāo)高為 9、 泵房平面尺寸確定 1、 泵房的長度 由于電機的功率大于55kW時，按照橫向排列各部尺寸的要求取泵房的長度為22.984米。 2、 泵房的寬度 為了使在泵房內(nèi)的設(shè)備配件易于安裝和拆卸檢修，取泵房的寬度為7.8米。