《城市水资源与取水工程》课程设计取水泵房设计.docx
《《城市水资源与取水工程》课程设计取水泵房设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《城市水资源与取水工程》课程设计取水泵房设计.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
《城市水资源与取水工程》课程设计取水泵房设计
《城市水资源与取水工程》课程设计
设计说明书
1《城市水资源与取水工程》课程设计任务书总述
Ll设计目的
1.2设计基本资料
1.3工作内容及要求
2设计依据
3取水泵房设计设计的计算及说明
1.1取水泵房设计流量
3.2取水泵房设计扬程
4选定水泵及电机
1.1根据设计流量、扬程确定水泵及其组合
4.2电动机型号确定
5.3机组基础尺寸确定
5吸、压水管路设计和计算
5.1吸、压水管路管材、管径的确定。
5.2机组和管道的布置
6.3吸、压水管路计算
6格栅的设计和计算
7泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算
8附属设备的选择
9泵房建筑尺寸的确定
10设计心得
1《城市水资源与取水工程》课程设计任务书总述
本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建水源工程的取水泵房。
设计作品应满足设计任务要求，并符合相关标准和规范。
设计计算过程、设计图纸等力求详尽清晰。
1.1设计目的
本课程设计的主要目的是把《泵与泵站》、《城市水资源与取水工程》中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。
1.2设计基本资料
1、近期设计水量8（10）万米3/日，要求远期12（15）万米3/日（不包括水厂自用水）括号内为23-48号的。
2、原水水质符合饮用水规定。
河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用箱式。
取水头部到吸水井的距离为100米。
3、水源洪水位标高为73.2米（1%频率）；估水位标高为65.5米（97%频率）；常年平均水位标高为68.2米。
地面标高70.OOo
4、净水厂混合井水面标高为95.20米，取水泵房到净水厂管道长380（1000）米。
5、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。
6、水厂为双电源进行。
1.3工作内容及要求
本设计的工作内容由两部分组成：
①说明说②设计图纸
其具体要求如下：
①说明书
（1）设计任务书
（2）总述
（3）水泵设计流量及扬程
（4）水泵机组选择
（5）吸、压水管的设计
（6）机组及管路布置
（7）泵站内管路的水力计算
（8）辅助设备的选择和布置
（9）泵站各部分标高的确定
（10）泵房平面尺寸确定
（H）取水构筑物总体布置草图（包括取水头部和取水泵站）
②设计图纸
根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制取水泵房平面图、剖面图及机组大样图，图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。
绘制取水工程枢纽图。
泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站和取水头部主要设备及管材配件的等材料表。
2设计依据
本设计依据有：
①《城市水资源与取水工程》课程设计任务书中的设计基本资料。
②《给排水设计手册》第一、三、十一册中的相关资料和标准。
③本设计亦参考了《泵与本站》（第五版姜乃昌主编）、《水资源利用与保护》（李广贺主编）二书中的关于给水泵站和取水工程的相关内容和资料,包括:
“取水泵站工艺设计举例”“固定式取水构筑物”等。
3取水泵房设计设计的计算及说明
3.1取水泵房设计流量2（m3∕5）
考虑到输水干管漏损和净化场本身用水，取自来水系数α=1.05,则
①近期设计流量为Q=LO5*100000/24=4375m3∕h=l.215m3∕s
②远期设计流量为Q=1.05*150000∕24=6562,5m3∕h=l.8229m3∕s
3.2取水泵房设计扬程H（m）
（1）跟据设计要求和规范，本设计采用两条自流管连接取水头部和集水井，设计流量采用远期设计流量，按正常情况承受50%计算。
即单管通过流量：
Q=1.8229/2m3∕s=0.91145mɜ/sɑ
查水力计算表得管径DNlOO0,流速V=Ll6m3∕s,1000i=l.452
（2）计算自流管水头损失时，以最不利情况考虑，当一条管道检修或者故障停止输水时，另一条管道需通过总流量的75%（按远期考虑），即Q2=75%Q=0.75*1.8229m3∕s=l.367mɜ/sɑ查水力计算表得管内流速,v=l.74m3∕sIOOOi=3.241.所以自流管的水头损失Eh=Ll*0.003241*100=0.3565Im（式中1.1包括局部损失而增大的系数）
（3）HST-泵所需静扬程
通过取水部分计算已经在最不利的情况下，从取水头部到吸水井的全部水头损失
为O.36m,而取水头部本身的水头损失在O.3πΓ0.4m之间，取0.34m,所以从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失：
0.36+0.34=0.7mo
河流出现枯水位时，集水井的水位h=65.5m-0.7m=64.8m;
河流出现洪水位时，集水井的水位h=73.2m-0.7m=72.5m
则相应的水泵所需静扬程为：
枯水位时，Hsτ=95.2-72.5=22.7m
洪水位时，Hst=95.2-64.8=30.4m
③Σh输…输水管路的水头损失
由于输水管路的水力状况与自流管的基本相同，采用两条DNIOoO钢管并联作为原水输水干管，当一条自流管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：
Q2=75%Q=0.75*1.8229m3∕s=1.367m3∕s=4921.2m3∕h,查水力计算表得管内流速，v=l.74m3∕sIoOoi=3.241.所以自流管的水头损失
∑h=l.1*0.003241*100=0.35651m（式中1.1包括局部损失而增大的系数）
④与一泵站内管路中的水头损失
根据设计经验数值，粗估水头损失为2m,
根据以上四个扬程组成因素的计算和确定，水泵设计扬程为：
枯水位时，HmaX=30.4+3.6+2+2=38m
洪水位时，HmnI=22.7+3.6+2+2=30.3m
4选定水泵及电机
4.1根据设计流量、扬程确定水泵及其组合
在上一节当中已经确定了取水泵站的设计流量Q=l.215/2m3∕s=0.6075m3∕s=2187m3∕h及扬程的范围为30.3m~38m之间。
根据近远期的设计要求，确定水泵型号为：
20sh-13型双吸离心泵
流量Q（m3/时）
1550—2410
泵轴功率N（千瓦）
206〜247
叶轮直径D（毫米）
550
扬程H（米）一
40〜30
效率〃（%）
80〜88
配电动机功率（千瓦）
280
转速n（转/分）
970
泵重（公斤）
2340
具体尺寸一
见手册
根据近远期的设计要求，确定以下水泵组合形式:
1⅞~~~~~~~~~
正常使用台数
备用台数
水泵型号
近期
2
1
20Sh-13型双吸离
心泵
远期
3
1
20Sh-13型双吸离
心泵
4.2电动机型号确定
以上已经确定了所选定的水泵型号皆为20sh-13型双吸离心泵，根据该型号水泵的具体参数值选定电动机为
JS-137-6型电动机
功率N（千瓦）
280
重量（公斤）
1900
转速n（转/分）
986
工作电压（伏特）
380
4.3机组基础尺寸确定
经查《给排水设计手册》（常用设备分册）可得所用型号的水泵和电机的具体尺寸
如下:
机组基础尺寸（单位：
mm）
基础长度L
L=210+600+Π08+760+222=290OmnI
基础宽度B―
B=290+720+290=255+790+255=130Omm
基础厚度H一~
H=3.0W∕（L*B*r）
基础承重W（kg）
W=（ml+m2）*9.8N=（2340+1900）*9.8=41552N
基础深度H可按下式计算:
H=3.0W∕（L*B⅛）
式中L基础长度，L=2.9m
B基础宽度，B=l.3m
r基础所用材料的容重，对于混凝土基础，r=2352ON/m3
H=3.0W∕（L*B*r）=（3.0*41552）/（2,9*1,3*23520）=1.41m
基础实际深度连同泵房底板在内，应为2.6机。
20sh-L3型泵组基础大样平面图1:
20
5吸、压水管路设计和计算
5.1吸、压水管路管材、管径的确定。
①吸水管
根据以上对于水泵工作的组合情况，正常工作状态下，单管通过的流量为:
Q=1.8229/3=0.6076m3∕s
考虑管道内为河流原水，对管道的抗冲刷能力要求较高，因此选用无缝钢管，
尺寸为DN800,则v=1.21m3∕s,1000i=2.09o
9压力管
采用DN600的无缝钢管，则v=2.08s,1000i=8.794
5.2机组和管道的布置
机组和管道的布置如下图所示：
根据设计机组的组合情况和条件，为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组交错并列布置成两排，两台为正常转向，两台为反常转向，在订货时应予以说明。
每台水泵有单独的吸水管，吸水管与压水管采用直进直出方式布置，压水管引出泵房后两两连接起来。
水泵出水管上设有电动蝶阀（D1040-0.5）和手动蝶阀（D40X-0.5）,吸水管上设手动闸板闸阀（WZ545T-6）.为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DNIOoO输水管用DNIooO液控蝶阀（D741X-IO）连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀（D741X-Io）一个。
5.3吸、压水管路计算
以下关于吸、压水管路的计算基于选取的一条最不利管段进行，最不利管段示意图
以下关于吸、压水管路的计算基于选取的一条最不利管段进行，最不利管段示意图
对应的系统原理图及水流流经的管道构件如下图所示:
①吸水管路中水头损失∑hs:
∑hs=∑hfs+∑his
所以Σhfs=Lι*is=1.3*2.09/IOOO=O.0027m
Vr2Vr2191Q1f）2
Σhιs=（ɛl+ε2）-5-+ε3×-=（0.75+0.52）*ʌɪ+0.21*ɪ-=0.20m2g2g2g2g
∑hs=∑hfs+∑hιs=（0.0027+0.20）=0.2027m
式中εl——吸水管进口局部阻力系数，εl=0.75;
ε2——DN800闸阀局部阻力系数，按a∕d=l∕8考虑，£2=0.52；
ε3——偏心减缩管DN800χ500,ε3=0.21
②压水管路中水头损失Zhd：
∑hd=∑hfd+∑hid
∑hfd=（L2+L3+L4+L5+L6）*id+L7*idi
=（3.21+1+4.1+4.81+0.104）*8.794/1000+1.53*3.21/1000=0.121m
V32V42Vs2
Σhld=ε4—+（2ε5+ε6+ε7+ε8+2ε9+εlθ）—+（ɛll+2εl2+2εl3）—
2g2g2g
=0.34*8.322/19.6+（2*0.51+0.315+0.21+0.15+2*1.01+0.33）*2.082/19.6
+（0.5+2*1.5+2*0.15）*0.962/19.6
=2.248m
式中
ε4——DN300×600渐放管，ε4=0.34,
ε5——JDN600钢制45°弯头，ε5=0.51,
ε6——jDN600电动蝶阀，ε6=0.315,ε7——JDN600伸缩接头，ε7=0.21,ε8——JDN600手动蝶阀，ε8=0.15,
ε9——ON600钢制90。
弯头，ε9=1.01
ɛlθ——DN600×IoOo渐放管，εl0=0.33
ɛll——DNIOoO钢制斜三通，ɛl1=0.5
εl2——DNlOoO钢制正三通，εl2=1.5
εl3——DNIOoO蝶阀，£13=0.15。
故∑h<ι:
∑h<ι—∑hfd+Σhid=O.121m+2.248m=2.359m
从泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为:
Σh=Σhs+Σhd=0.2027m+2.359m=2.5617m
因此，泵的实际扬程为：
设计枯水位时，HmaX=30.4+3.6+2.56+2=38.56m
设计洪水位时，Hmm=22.7+3.6+2.56+2=30.86m
由此可见，初选泵机组符合要求
6、格栅的设计和计算
①格栅面积F计算
查阅设计手册可知：
F=Q∕（V*kl*k2）（m2）
式中Q设计流量（m3/s）；
Ki——堵塞系数，采用0.75；
K2栅条引起的面积减小系数为
K2=b∕（b+s）
式中b栅条间净距（mm）,采用30〜120mm,一般常用30〜50mm；
S——栅条厚度（mm）；
V0——过栅允许流速（m∕s）o
②栅条的其他尺寸Q'=75%Q=0.75*1.8229m3∕s=l.367m3∕s=4921.2m/s
栅条间净距b取50mm,栅条厚度S取IOmm,由公式可得K2=b∕（b+s）=50∕（50*10）=0.83；Q'=75%Q=0.75*1.8229m3∕s=l.367m3∕s（按远期考虑）；过栅允许流速Vt）可查表取0.6；K1=O.75,所以根据公式可求得
格栅面积F=Q∕（V*kl*k2）=1.367∕（0.6*0.75*0.83）=3.659m2
所以单个格栅面积F,=F∕2=1.826m2
Hι=1400mm;
由F值查表得格栅规格，标准图号S321-2；型号4；进水口尺寸Bι=1600mm,格栅尺寸B=1760mm,H=1560mπi;栅条间孔数25；栅条根数26.
采用棱形取水头部（如右图所示），α=90oB=1800mm,L=2400mm
7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标高，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。
已知吸水间最低动水位标高为64.8m,为保证吸水管吸水，取吸水管的中心标高为63.16m（吸水管上缘的淹没深度为64.8-63.16-D∕2=L24m°取吸水管下缘距吸水间底板0.7m,则吸水间底板标高为63.16-（D/2+0.7）=62.5m°
洪水位标高为73.2加，考虑1.0机的浪高，则操作平台标高为73.2+1.0=74.2m°故泵房筒体高度为：
H=74.2-62.5=11.7m
8附属设备的选择
①起重设备
根据选取的水泵机组的重量，选取ZDR12-4型电机，重量W=1900kg°最大起吊高度为ll∙9+2∙0=13.9m,其中2m是考虑操作平台上汽车的高度。
由此，选用DL型电动单梁桥式起重机，起重量为5T,跨度17根，起吊高度18根。
②引水设备
泵为自罐式工作，故不需引水设备。
③排水设备
由于泵房较深，故采用电动水泵排水。
沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后抽回到吸水间去。
取水泵房的排水量一般按20~40加/Zz考虑，排水泵的净扬程17.5m考虑，水头损
失大约5m,故总扬程在22.5m左右，可选用IS65-50-160A型离心泵两台，一台工作，一台备用，配电机YloOL-2（380v,2900r∕min,8.2A,3000W,n=75%）。
④通风设备
由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空一空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。
按泵房每小时换8~10次所需要风量计算，排量为8~10V-9646m3∕h,选用两台T30-7型轴流风机（叶轮直径700mm,转速960r∕min,风量12000m3∕h,叶片角25°,配套电机Jo2-21,N=0.8kw）o
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，故本泵站内不再设计量设备。
9泵房建筑尺寸的确定
①泵房建筑高度
房筒体高度已知为∏∙9m,操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，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为11.30m。
10.泵房平面尺寸的确定
根据泵机组、吸水与压力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查出有关设备和管道配件的尺寸，经过计算，求得泵房内径为18m。
②泵房建筑平面尺寸
详见水施-OOl和水施-Oo2各图。
升级会员 