水泵及水泵站課程設(shè)計.doc

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2015至2016學年第1學期水泵與水泵站課程設(shè)計設(shè)計題目 取水泵站設(shè)計 專 業(yè) 給水排水科學與工程 姓 名 馮羽中 學 號 1130570057 完成日期 2015年11月 指導(dǎo)教師 潘翠霞 浙 江 科 技 學 院第1章設(shè)計說明31.1設(shè)計任務(wù)31.2設(shè)計條件31.3設(shè)計內(nèi)容41.4總體布置41.5泵站工藝設(shè)計41.5.1設(shè)計范圍41.5.2泵站工藝設(shè)計41.5.3輔助設(shè)備41.5.4管材選擇51.5.5其他5第2章計算過程52.1設(shè)計揚程的計算52.1.1水泵設(shè)計流量52.1.2設(shè)計靜揚程52.1.3輸水管的水頭損失62.1.4泵站內(nèi)水頭損失62.1.5設(shè)計揚程62.2水泵的選型62.3水泵基礎(chǔ)設(shè)計92.4吸水管路和壓水管路設(shè)計計算102.5吸水井設(shè)計布置102.6機組與管道布置102.7吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算102.7.1吸水管路中的水頭損失hs112.7.2壓水管路中水頭損失hd112.7.3泵站內(nèi)水頭損失h112.7.4泵的實際揚程112.7.5消防校核112.8泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計算122.9附屬設(shè)備的選擇122.9.1起重設(shè)備122.9.2引水設(shè)備122.9.3排水設(shè)備122.9.4通風設(shè)備122.9.5計量設(shè)備132.10泵房建筑高度的確定132.11泵房平面尺寸的確定132.12設(shè)計圖紙13第1章設(shè)計說明1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一近期供水能力為33600m3/d+（學號后兩位）*200 m3/天（45000），遠期為50000 m3/d+（學號后兩位）*200 m3/天（61400）的取水泵站。計算得，近期供水能力為33600+57*200=45000m3/天，遠期為50000+57*200=61400m3/天。1.2設(shè)計條件水源枯水位4.51m(97%頻率)，水源洪水位標高為15m（1%頻率）岸邊地面標高9.60 m，水廠混合水池水面標高30m。水源至吸水井長150m，泵站到凈水廠的輸水干管全長1000m。1.3設(shè)計內(nèi)容1、選定建筑物總體布置方案。2、確定泵站的設(shè)計流量及設(shè)計揚程。3、根據(jù)泵樣本及經(jīng)濟原則，確定水泵的類型及數(shù)目，并作經(jīng)濟方案比較。4、根據(jù)選定的水泵，選擇配套動力機及主要的輔助設(shè)備。5、確定進出水管及附件的材料、數(shù)目和經(jīng)濟管徑。6、確定水泵工作點及安裝高程。7、確定機電設(shè)備的布置方案及泵房結(jié)構(gòu)類型和尺寸。8、完成進出水建筑物的設(shè)計、布置。9、校核計算水泵的工況點。10、泵站整體穩(wěn)定分析。1.4總體布置該泵站整體布局為長方形，長36m，寬13.24m，設(shè)一座配電房，設(shè)控制值班室。泵站內(nèi)為半地下式泵站，現(xiàn)狀地勢平坦，地形標高9.60m，泵站設(shè)計地平標高為9.60m。1.5泵站工藝設(shè)計1.5.1設(shè)計范圍本次設(shè)計包括取水泵房的工藝設(shè)計；泵站取水管路的設(shè)計、 泵站至水廠管路連接的設(shè)計。1.5.2泵站工藝設(shè)計（1）泵站形式：泵站為有人值守式泵站，泵房設(shè)計為半地下式；（2）設(shè)計取水量：取水水量為45000t/d，遠期61400t/d；（3）水泵揚程計算：洪水期水泵楊程為23.554m 枯水期水泵楊程為34.044m；（4）水泵設(shè)備選擇及安裝：本設(shè)計選用300S32-2泵，近期四臺，三用一備，遠期增加一臺,四用一備。水泵安裝應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品安裝條件設(shè)置埋件，埋件具體做法見結(jié)構(gòu)圖紙，其安裝調(diào)試應(yīng)在廠方技術(shù)人員指導(dǎo)下進行。1.5.3輔助設(shè)備選用兩臺T35-11軸流風機，機械排風。閘門、啟閉機、風機等設(shè)備均應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品條件設(shè)置埋件，埋件做法見結(jié)構(gòu)圖紙。所有輔助設(shè)備的安裝調(diào)試應(yīng)在廠方技術(shù)人員指導(dǎo)下進行。1.5.4管材選擇（1）泵站內(nèi)均采用鋼制管道及管件；（2）鋼制管道管件內(nèi)外防腐均采用環(huán)氧煤瀝青，涂底漆一道，面漆三道，涂漆需在嚴格除銹后進行；（3）鋼管采用焊接連接，壓力管HDPE管采用熱熔連接。注明用法蘭處，采用法蘭連接，法蘭連接處采用3毫米厚石棉橡膠墊片密封；（4）管制鋼件、防水套管均見給水排水標準圖集，圖中管道長度均為理論長度，下料時應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定扣除焊縫及密封厚度；（5）鋼制管道及其管件焊接均按現(xiàn)場設(shè)備工業(yè)管道焊接施工及驗收規(guī)范（GBJ235-82）執(zhí)行。HDPE管道安裝及驗收按給水排水管道施工及驗收規(guī)范（GB20568-97）執(zhí)行。1.5.5其他本設(shè)計潛水泵、閘門、風機等設(shè)備安裝及預(yù)埋均參考有關(guān)廠家資料設(shè)計建設(shè)方最終選定設(shè)備不一定為該廠家設(shè)備，不同廠家產(chǎn)口預(yù)埋及安裝尺寸可能有所差異。故建設(shè)方應(yīng)在設(shè)備預(yù)埋件安裝前選定設(shè)備，以便及時調(diào)整設(shè)備的安裝尺寸。第2章計算過程2.1設(shè)計揚程的計算2.1.1水泵設(shè)計流量自用水系數(shù)取0.05。近期Q=47250m3/天=0.547m3/s遠期Q=64470m3/天=0.746m3/s2.1.2設(shè)計靜揚程取水頭部至泵房吸水間Q設(shè)=0.746m3/s，設(shè)計時單管按75%流量計算，Q設(shè)=0.560 m3/s經(jīng)濟流速取1.5m/s，計算得D=676mm。查水力計算表后，取DN700，v=1.46m/s，1000i=3.60。取水頭部至吸水間的水頭損失h1=1.1*i*150=0.594m。則吸水間中水面標高：洪水期：15-0.594=14.406m枯水期：4.51-0.594=3.916m對應(yīng)的水泵靜揚程：洪水期：30- 14.406=15.594m枯水期：30-3.916=26.084m2.1.3輸水管的水頭損失輸水管流量與取水管相同，設(shè)計師與取水管取相同設(shè)計。取DN700，v=1.46m/s，1000i=3.60。輸水管水頭損失h2=1.1*i*1000=3.96m。2.1.4泵站內(nèi)水頭損失泵站內(nèi)水頭損失粗估為2m，安全水頭取2m。2.1.5設(shè)計揚程洪水期：15.594+3.96+2+2=23.554m枯水期：26.084+3.96+2+2=34.044m2.2水泵的選型水泵設(shè)計流量：近期Q=47250m3/天=1969m3/h=0.547m3/s遠期Q=64470m3/天=2686m3/h=0.746m3/s水泵機組選擇如下近期三用一備，共四臺。遠期增加一臺，四用一備，共五臺。特性曲線計算：揚程取為最不利值Hst=34.044m單泵流量預(yù)估為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經(jīng)反復(fù)比較推敲選定兩個方案：方案一：4臺300S32-2泵，三用一備，單泵重量709Kg，出口口徑250mm，進口口徑300mm，帶底座，轉(zhuǎn)速1480rpm，軸功率79.2Kw，額定效率87% ，額定揚程32m，額定流量790m3/h，電機型號Y280M-4，電機功率110Kw，電機效率92.7%，電機重量562Kg，整體重量1271。方案二：4臺ISG350-315-1，三用一備，單泵重量1650Kg，出口口徑350mm，進口口徑350mm，帶底座，轉(zhuǎn)速1480rpm，軸功率83.05Kw，額定效率84% ，額定揚程32m，額定流量800m3/h，電機型號Y315S-4，電機功率110Kw，電機效率94%，電機重量1100Kg，整體重量。方案一 水泵特性曲線，管路特性曲線和水泵工況點方案二 水泵特性曲線，管路特性曲線和水泵工況點方案編號運行水泵及臺數(shù)泵效率%軸功率Kw電機效率%整體效率%整體重量Kg方案一三臺300S32-2三臺8779.292.780.61271方案二 三臺ISG350-315-1三臺8483.059479.02750從方案比較表中可以看出方案一在水泵效率方面優(yōu)于方案一，且方案二機組重量較高，水泵基礎(chǔ)需求較大，所以選定方案一。確定方案為：4臺300S32-2泵，三用一備，單泵重量709Kg，出口口徑250mm，進口口徑300mm，帶底座，轉(zhuǎn)速1480rpm，軸功率79.2Kw，額定效率87% ，額定揚程32m，額定流量790m3/h，電機型號Y280M-4，電機功率110Kw，電機效率92.7%，電機重量562Kg。遠期擬增加一臺同型水泵，泵站總流量增加至約9600L/s，滿足遠期設(shè)計要求。2.3水泵基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)長度：L=地腳螺絲釘間距+（400500）=L+（400500）=1107+493=1600mm基礎(chǔ)寬度B=地腳螺絲釘間距+（400500）=A+（400500）=650+450=1100mm基礎(chǔ)深度H =（2.54.0）*（W水泵+W電機）/（L*B*）=4（709+562）/（1.6*1.1*2400）=1.20m設(shè)計取1.2m，穩(wěn)定深度取0.5m，泵房底板為1m。計算得總深度為2.7m?；炷翂K式基礎(chǔ)的尺寸（m）定為L *B * H = 1.60m * 1.10m * 2.7m。2.4吸水管路和壓水管路設(shè)計計算每臺泵有單獨的吸水管與壓水管1臺300S32-2型單級雙吸離心泵最大工作流量為800L/s。初步選定吸水管管徑DN=800mm，壓水管管徑DN=700mm。當吸水管DN=800mm時，V=1.59 m/s，（滿足1.21.6 m/s）當壓水管DN=700mm時，V=2.08 m/s，（滿足2.02.5 m/s）2.5吸水井設(shè)計布置水泵吸水管進口喇叭口大頭直徑DN/mm（1.31.5）d=1.4800=1120水泵吸水管進口喇叭口長度L/mm（3.07.0）(D-d）=5.0(1120-800)=1600喇叭口距吸水井井壁距離/mm（0.751.0）D=1.01120=1120喇叭口之間距離/mm（1.52.0）D=2.01120=2240喇叭口距吸水井井底距離/mm0.8D=1.01120=1120喇叭口淹沒水深h/m（0.51.0）=1.2所以，吸水井長度=13440mm(根據(jù)基礎(chǔ)之間距離還要調(diào)整) 吸水井寬度=4000mm 吸水井高度=6000mm2.6機組與管道布置如設(shè)計圖所示，為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺機組交錯布置成兩排，兩臺為正常轉(zhuǎn)向，兩臺為反常轉(zhuǎn)向，在訂貨時應(yīng)予以說明。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。泵出水管上設(shè)有液控蝶閥(c)HDZs41X-10)和手動蝶閥(D2241X-10)，吸水管上設(shè)有手動閘板閘閥(Z545T-6)。為了減少泵房建筑面積，閘閥切換井設(shè)在泵房外面，兩條DN700的輸水干管用DN700蝶閥(GD371Xp-1)連接起來，每條輸水管上各設(shè)切換用的蝶閥(GD371Xp-1)一個。2.7吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算取一條最不利線路,從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計算線路圖(如圖1所示)v1=1.46m/sv2=1.67m/sv3=1.91m/sv4=1.86m/sv5=1.46m/s2.7.1吸水管路中的水頭損失hsHs=Hfs+His=1.1*l*i+v2/2g=0.12m2.7.2壓水管路中水頭損失hdHd=Hfd+Hid=1.1*i*l+v2/2g=1.642.7.3泵站內(nèi)水頭損失hH=Hs+Hd=0.12+1.64=1.76m2.7.4泵的實際揚程洪水期：15.594+3.96+2+1.76=23.314m枯水期：26.084+3.96+2+1.76=33.804m 初選的泵機組符合要求。2.7.5消防校核假設(shè)消防流量為144m3/h。Q設(shè)=0.786m3/s，單管Q=0.75Q設(shè)=0.590，DN700，v=1.53m/s，符合要求。2.8泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計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表高，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。已知吸水間最低動水位標高3.916m，為保證吸水管正常吸水，取吸水管的中心標高1.916m（吸水管上緣的淹沒深度為3.916-1.916-1.12/2=1.44m ）。取吸水管下一距吸水間底板0.7m，則吸水間底板標高為1.916-1.12/2-0.7=0.656m。洪水位標高為15m，考慮1.0m浪高，則操作平臺標高為16m。因此泵房筒體高度為16-0.656=15.344m，取為16m。2.9附屬設(shè)備的選擇2.9.1起重設(shè)備設(shè)計使用最大起重量為Y1000-10/1430型電機重量W=8700Kg，最大吊起高度為16+2=18m。（其中2.0是考慮操作平臺上汽車的高度）。為此選用龍門吊車（起重重量為5t，跨度13.5m，CD-10電動葫蘆，起吊高度18m）。2.9.2引水設(shè)備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。2.9.3排水設(shè)備由于泵房較深，采用電動泵排水。沿泵房內(nèi)壁設(shè)置排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)用泵抽回吸水間。取水泵房的排水量一般按20-40m3/h考慮，排水泵的靜揚程按15m計算，水頭損失3m左右，總揚程15+3=18m左右，可選用IS80-65-160（2900） (Q=50m3/h，H=32m，N=37Kw，n=2900r/min)兩臺，一用一備，配套電機Y200L2-2/37。2.9.4通風設(shè)備選用兩臺T35-11型軸流風機（葉輪直徑700mm，轉(zhuǎn)速960r/min，葉片角度15，風量10127m3/h，風壓90Pa，配套電機YSF-8026，N=0.37kW）。2.9.5計量設(shè)備在凈化場的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計統(tǒng)一計量，本泵站內(nèi)無需再設(shè)計量設(shè)備。2.10泵房建筑高度的確定泵房筒體高度已知16m，操作平臺以上建筑高度，考慮載重汽車駛?cè)霗z修間，泵房高度應(yīng)滿足吊車從車箱上吊起設(shè)備，起吊物與車箱底板之間需有一定的安全距離。包括：汽車廂底板離地面高度；墊塊高；最高設(shè)備(或部件)的高度；捆扎長度；吊車吊鉤到軌道面的距離；小車高度；小車頂部的安全凈空，一般取0.20.3m 。實際計算中根據(jù)起重設(shè)備以及起吊高度、電梯井機房的高度、采光及通風要求，吊車梁底板到操作平臺樓板的距離為8.80m，從平臺樓板到房頂?shù)装鍍舾?1.30m。2.11泵房平面尺寸的確定根據(jù)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(shè)備的設(shè)置情況，從給水排水設(shè)計手冊中查出有關(guān)設(shè)備和管道配件的尺寸，通過計算求得泵房長36m，寬13.24m。2.12設(shè)計圖紙附帶在計算書后。