《泵與泵站》課程設計-某城市新建水源工程的取水泵房設計

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1、 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 城市水資源與取水工程 課程設計 學 院 土木與交通工程學院 專 業(yè) 給水排水工程 年級班別 2008級3班 學 號 學生姓名 XXX 聯(lián)系電話 指導教師 XXX 2011年 05 月 20 日 某城市新建水源工程的取水泵房 設計說明書 學 院 土木與交通工程學院 專 業(yè)

2、 給水排水工程 年級班別 2008級3班 學 號 學生姓名 XXX 聯(lián)系電話 指導教師 XXX 2011年 05 月 20 日 第一部分 《城市水資源與取水工程》課程設計任務書 本課程設計的任務是根據(jù)所給定的原始資料設計某城市新建水源工程的取水泵房。 一、設計目的 本課程設計的主要目的是把《泵與泵站》、《城市水資源與取水工程》中所獲得的理論知識加以系統(tǒng)化，并應用于設計工作中，使所學知識得到鞏固和提高，同時培養(yǎng)同學們有條理地

3、創(chuàng)造性地處理設計資料的獨立工作能力。 二、設計基本資料 1、近期設計水量8萬米3/日，要求遠期12萬米3/日（不包括水廠自用水）。 2、原水水質(zhì)符合飲用水規(guī)定。河邊無冰凍現(xiàn)象，根據(jù)河岸地質(zhì)地形以決定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管從取水頭部取水，取水頭部采用箱式。取水頭部到吸水井的距離為 100 米。 3、水源洪水位標高為 73.2米（1%頻率）；估水位標高為 65.5米（97%頻率）；常年平均水位標高為 68.2 米。地面標高70.00。 4、凈水廠混合井水面標高為 95.20米，取水泵房到凈水廠管道長 380米。 5、地區(qū)氣象資料可根據(jù)設計需要由當?shù)貧庀蟛块T提

4、供。 6、水廠為雙電源進行。 三、工作內(nèi)容及要求 本設計的工作內(nèi)容由兩部分組成： 1、 說明說 2、 設計圖紙 其具體要求如下： 1、 說明書 （1）設計任務書 （2）總述 （3）取水頭部設計計算 （4）自流管設計計算 （5）水泵設計流量及揚程 （6）水泵機組選擇 （7）吸、壓水管的設計 （8）機組及管路布置 （9）泵站內(nèi)管路的水力計算 （10）輔助設備的選擇和布置 （11）泵站各部分標高的確定 （11）泵房平面尺寸確定 （12）取水構筑物總體布置草圖（包括取水頭部和取水泵站） 2、 設計圖紙 根據(jù)設計計算成果及取水構筑物的布置草圖，按工藝初步設計

5、要求繪制取水頭部平面圖、剖面圖；取水泵房平面圖、剖面圖及機組大樣圖，圖中應繪出各主要設備、管道、配件及輔助設備的位置、尺寸、標高。繪制取水工程樞紐圖。 泵站建筑部分可示意性表示或省略，在圖紙上應列出泵站和取水頭部主要設備及管材配件的等材料表。 第二部分 1．總述 在本設計中，根據(jù)取水泵房的特點，地面部分為矩形，地下部分為圓形，內(nèi)徑均為17米。泵站固定式取水，從吸水井抽水，吸水井采用自流管從取水頭部取水，取水頭部為箱式。泵房上部分設工作平臺等單元（見下圖），離室外地面高4.2m，泵房挖深約11m。由于是取水泵房，要求泵均勻供水，故采

6、用同一種泵20sh-13型，配電機JS-137-6，近期兩用一備，遠期三用一備。自流管和輸水管設計管徑均為DN900，采用鋼管；吸水管設計管徑為DN700，壓水管設計管徑為DN500，均采用鋼管。根據(jù)泵房跨度和起重重量，起重設備選用DL型電動單梁橋式起重機，起重量為3t，跨度17m。排水設備設100×100和200×200排水溝，，選用KWPK50～160型無堵塞離心泵，一用一備。采用T30-8型軸流風機換氣通風，兩臺。由于泵自灌式工作，不需引水設備，泵站內(nèi)也不設計量設備。 取水構筑物總體布置草圖 2．設計流量的確定 考慮到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取自用水系數(shù)，設計

7、流量按以下公式計算：，（?。?，則 近期設計流量為： 遠期設計流量為： 3．取水頭部設計計算 （1）進水孔面積和格柵尺寸 進水孔設計流速取，柵條采用扁鋼，厚度，柵條凈距采用，格柵阻塞系數(shù) 由此求得柵條引起的面積減少系數(shù)為： 進水孔總面積為： 每個進水口面積為： 查《給排水設計手冊》第三冊，得進水孔尺寸： 格柵尺寸： （2）取水頭部采用箱式，鋼筋混凝土結構，分兩格取水，每格各設兩個進水孔，箱體尺寸根據(jù)相關設計要求和進水孔尺寸確定，詳見圖紙。 4．自流管設計計算 自流管從取水頭部取水，為提高進水的安全性和便于清洗、檢修，設兩條，采用鋼管，設計流量按遠期設計流量算，

8、為：，根據(jù)經(jīng)濟性分析，設計管徑采用，設計流速1.15m/s，滿足不淤和不沖刷要求。 5．水泵和電機的選擇 （1）水泵的設計流量 設計流量按遠期設計流量計算，遠期三用一備，則， （2）水泵的設計揚程 水泵的設計揚程計算公式： 1） 靜揚程 按一條自流管檢修，另一條自流管通過75%設計流量計算靜揚程，此時， 自流管的取水頭部水頭損失為0.30m--0.40m,此處取0.40m。 查《給水排水工程設計手冊》第一冊中鋼管的水力計算表可知，時， 當時，， 所以，自流管中的水頭損失：（其中1.1表示局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算） 則吸水間中最高水面標高為：73

9、.2-0.80=72.40m，最低水面標高為65.5-0.80=64.70m。所以泵所需靜揚程為： 洪水位時， 枯水位時， 2） 輸水管中的水頭損失 從泵站至管網(wǎng)起點設兩條輸水管，采用鋼管，由于輸水管跟自流管一樣，按遠期設計流量定管徑，所以設計管徑為；按一條輸水管檢修，另一條輸水管通過75%設計流量計算水頭損失，所以此時對應的水力坡度為，則水頭損失 3） 水泵的設計揚程 取安全水頭，并初定泵站內(nèi)水頭損失，則泵的設計揚程為： 洪水位時， 枯水位時，（設計揚程） （3）水泵和電機選型 根據(jù)設計流量和揚程，選擇20sh-13型泵，為單級雙吸離心泵。近期兩臺工作，一臺備用，遠期三臺

10、工作，一臺備用，均為同一類型泵。根據(jù)該泵的要求，配JS-137-6型鼠籠異步電機。相關參數(shù)如下表。 20sh-13型泵的相關技術參數(shù) 流量(L/s) 揚程(m) 轉速(轉/分) 效率(%) 允許吸上真空高度(m) 泵重(公斤) 配電動機 430～670 40～30 970 80～88 4 2340 280kW，380V JS-137-6型電機相關技術參數(shù) 額定電壓(V) 功率(kW) 轉數(shù)(轉/分) 重量(公斤) 380 280 986 1900 6．機組基礎尺寸的確定 a．基礎平面尺寸 查泵與電機樣本，計算出20sh-13型泵

11、機組基礎的平面尺寸，得 基礎長，寬，如上圖所示： b．基礎高度 泵重2340kg，電機重1900kg，為機組總重量，混凝土基礎容重，則基礎高度為： 7．吸壓水管的設計 吸壓水管的設計要求： 吸水管管徑小于250mm時，設計流速為1.0~1.2m/s；管徑等于或大于250mm時，為1.2~1.6m /s 壓水管管徑小于250mm時，設計流速為1.5~2.0m/s；管徑等于或大于250mm時，為2.0~2.5m /s 根據(jù)設計要求，吸、壓水管均采用鋼管，其設計流量為：，查表： 8．機組及管路布置 如圖所示，為了布置緊湊，充分利用建筑面積，

12、將四臺機組交錯并列布置成兩排，兩臺為正常轉向，兩臺為反常轉向，在訂貨時應予以說明。每臺水泵有單獨的吸、壓水管，壓水管引出泵房后兩兩連接起來，各匯流到一條輸水干管。 （1）吸水管路上設有閘閥和偏心漸縮管，選用剛性防水套管，鋼制喇叭口吸水。 Z41T-10型閘閥 DN700，L=660mm 偏心漸縮管 DN700×500，L=550mm IV型剛性防水套管 DN700 鋼制喇叭口 DN700×1000 （2）壓水管路上設有同心漸擴管、微阻緩閉消聲止回閥、液控蝶閥、伸縮接頭、45°鋼制彎頭、電動蝶閥和90°鋼制彎頭，選用柔性防水套管。 同心漸擴管 DN500×350，

13、L=450mm DN900×500，L=950mm VSSJA-2型伸縮接頭 DN500，L=350mm HH44X-10/16型止回閥 DN500，L=980mm Dx7k41X-10型液控蝶閥 DN500，L=229mm 45°鋼制彎頭 DN500 D371X型電動蝶閥 DN500，L=127mm 90°鋼制彎頭 DN500 柔性防水套管 DN500 （3）為了減少泵房建筑面積，閥門井設在泵房外。兩條輸水管用蝶閥連接起來，每條輸水管上各設切換用的蝶閥一個。 鋼制斜三通 DN900 鋼制正三通 DN900 D941型蝶閥 DN900 9．泵站

14、內(nèi)管路的水力計算 取一條最不利線路，從吸水口到輸水管上切換閥門止為計算線路圖，如下圖所示 （1）吸水管路的水頭損失 吸水管路中，設計流量，設計流速，且，水泵進口直徑為，可算得流入泵的速度為 根據(jù)公式 式中，ζ1：帶鋼制喇叭口DN700×1000的伸入水池的進口 ζ2：閘閥DN700，全開 ζ3：偏心漸縮管，DN700×500 代入數(shù)據(jù)有： （2）壓水管路的水頭損失 壓水管路中，設計流量，設計流速，且，水泵出口直徑為，可算得流出泵的速度為

15、 通過DN900×500同心漸擴管后，水頭損失按，算，根據(jù)公式 式中，ζ4：同心漸擴管，DN500×350 ζ5：止回閥，DN500 ζ6：液控蝶閥，DN500，全開 ζ7：伸縮接頭，DN500 ζ8：45°鋼制彎頭，DN500 ζ9：電動蝶閥，DN500 ζ10：90°鋼制彎頭，DN500

16、 ζ11：同心漸擴管，DN900×500 ζ12：鋼制斜三通，DN900 ζ13：鋼制正三通，DN900 ζ14：蝶閥，DN900 代入數(shù)據(jù)有： （3）綜上所得，從吸水口到輸水管上切換閥門間最不利路線的水頭損失為： 所以，水泵的實際揚程為： 洪水位時， 枯水位時， 由此可見，所選泵機組符合要求。 10．泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計

17、算 為了便于用沉井法施工，將泵房機器間底板放在與吸水間底板同一標高，因而泵為自灌式工作，所以泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度，無須計算。 已知吸水間最低動水位標高為64.70m，根據(jù)喇叭口在水下深度的相關要求，同時保證吸水管的正常吸水，取喇叭口上邊緣至水面高度為1.80m，求得取吸水管的中心標高為64.70-1.80-0.50（喇叭口半徑）=62.40m。取吸水管喇叭口下緣距吸水間底板距離為1.21m，則吸水間底板標高為62.40-0.5-1.21=60.69m。洪水位標高為73.20m，考慮1.0m的浪高，則操作平臺標高為74.20m。故泵房筒體高度為：74.20-60.69=13.5

18、1m。 根據(jù)吸水管標高、泵軸與機組距離0.80m、泵軸與吸水管中心線距離0.45m（查手冊）和異徑管偏心距0.10m，可以確定泵軸標高為62.90+0.45=63.35m，壓水管標高為62.80+0.10=62.90和機組標高為63.35-0.80=62.55m 11．附屬設備的選擇和布置 （1）起重設備 機組是不帶底座的，因此泵和電機可以分開來吊運。最重設備為為20sh-13型水泵，重2340公斤，結合泵房筒體跨度（內(nèi)徑17m），查閱給排水設計手冊（11冊），選擇DL型電動單梁橋式起重機，跨度17m，起重量3t，起吊高度24m，CD i型電動葫蘆。 （2）引水設備 水泵自灌式工作

19、，不需引水設備。 （3）排水設備 由于泵房較深，故采用電動水泵排水。泵房內(nèi)設坡度0.007和0.004（坡向集水溝），沿泵房內(nèi)壁設排水溝200×200，水泵旁設排水溝100×100，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后抽回到吸水間去。 取水泵房的排水量一般按20～40m3/h考慮，排水泵的靜揚程按12.5m考慮，水頭損失大約5m，故總揚程在22.5m左右，查《給排水設計手冊》，選用KWPK50～160型無堵塞離心泵（Q=13～65 m3/h，H=7～38m， n=2900r/min）兩臺，一臺工作，一臺備用。 （4）通風設備 由于與水泵配套的電機為水冷式，無需專用通風設備進行空－空冷卻，但由于泵

20、房筒體較深，仍選用風機進行換氣通風。按泵房每小時換氣8～10次所需要通風空氣量計算，排風量為8～10V（V為泵房總建筑容積）即：排風量 選用兩臺T30－8型軸流風機（葉輪直徑800mm，轉速1450r/min，葉片角度30°，風量31300m3/h，配套電機JO2-42，N＝5.5kw）。 （5）計量設備 在凈化場的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計統(tǒng)一計量，故本泵站內(nèi)不再設計量設備。 12．泵房建筑高度的確定 泵房筒體高度已知為113.11m，操作平臺以上的建筑高根據(jù)以下參數(shù)確定， 1）起重設備到天花設0.20m高度差 2）起重設備支架和電動葫蘆總高度：1.17+0.60=1.77m 3）起重設備繩子長度為最寬起吊物寬度的1.2倍，最寬設備為JS-137-6型電機，寬度為1.52m，故繩子長度為1.20×1.52=1.83m 4）最高吊起物為20Sh-13型水泵，為1.29m 取凈空高度為2.00m，故泵房工作平臺到天花的高度為7.10m。 13．泵房建筑高度的確定 根據(jù)水泵機組、吸水與壓水管道的布置條件以及排水泵機組和通風機等附屬設備的設置情況，從給水排水設計手冊中查出有關設備和管道配件的尺寸，通過計算，求得泵房內(nèi)徑為17.00m。 15