《泵与泵站》课程设计Word文件下载.docx
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通过计算,当管径为500mm时,输水管的流速为1.18m3/s,符合要求
(2)设计流量的确定
该城市管网无设置水塔,因此设计的泵站采取分级供水方式,既设计流量Q按最高日最高时用水量计算,已知:
最高日用水量Qd=4X104m3/h,时变化系数Kh=1.6,因此最高日最高时用水量为:
(3)设计扬程的估算
1)水泵所需的静扬程的Hst:
当吸水井水位最高时:
Hst=20.00—17.70=2.30m
当吸水井水位最低时:
Hst=20.00—14.20=5.80m
水泵所需的静扬程由供水的最不利点决定,故水泵所需的静扬程为5.80m
2)泵站至管网起点的水头损失刀h输:
泵站至管网起点的水头损失,以最不利情况计算,既当一条输水管检修时,另一条输水管应通过75%的设计流量。
由此计算得出每条输水管的设计流量:
Q'
=0.75Q=0.褐741L/s=556L/s
由《给水排水设计手册第一册》401页的水力计算表可查得
当Q=550L/s时,V=2.80m/s,1000i=20.7
当Q=560L/s时,V=2.85m/s,1000i=21.4
利用“内插法”可求得Q'
=500L/s输水管的水力坡度i为:
1000i=21.089v=2.83m/s
所以输水管的水头损失为:
刀h输=1.1X21.089X10-3X500=11.60
(其中1.1是包括局部损失而加大的系数)
3)泵站内的管道水头损失hp初估计为2m
4)安全水头初估计为2m
5)已知管网最不利点的水头损失为12m,服务水头为20m。
贝U水泵的设计总扬程为:
H=HsT+Hsev+Xh输+刀h网+hp+安全水头
=5.80+20.00+11.60+12.00+2+2=53.40m
三、初选泵和电机
(1)可选用的泵及其性能
在课程设计当中,只考虑sh型水泵。
当在最不利的情况下,流量和扬程要求最大时,Q=471L/s,H=53.40,在sh型水泵性能曲线型谱图上画出a点
(741,53.40)
流量和扬程要求最小时,Q=30L/s,由于流量极小。
泵站、输水管和配水管网中的水头损失也很小,现假定此三者之和为2m,则该点的扬程为:
H=HsT+Hsev+2+hp+安全水头H=5.80+20+2+2=29.8m,故Q=30L/s,H=29.8m。
在Sh型水泵性能曲线型谱图上画出b点(30,29.8)。
连接a、b两点,选泵的范围即落在与ab连线相交的泵高效段内。
初选结果如下:
12Sh-9A12Sh-9B20Sh-920Sh-9A
各泵的参数见下表:
泵型号
流量
(L/s)
扬程
(H)
转数
(r/min)
功率(KW)
效率(%)
吸上高度
Hs(m)
叶轮直径
(mm)
重量
(kg)
轴功率
电动机功率
12Sh-9A
147
55
1470
99.2
155
80
4.5
402
809
200
49
115.6
83
248
42
131
78
12Sh-9B
140
47.2
135
378
190
43
232
37
20Sh-9
430
66
970
340
520
82
4
682
2570
560
59
390
680
50
433
77
20Sh-9A
58
300
380
74
640
530
347
75
630
360
72
(2)管道的特性曲线
管道的的沿程阻力系数和局部阻力系数之和S=(刀h输+Eh网+hp)/Q2=
(11.6+12+2)/0.7412=46.66(S2/m2)
故管道的特性曲线方程为H=Hst+SQ2=(5.8+20+2)+46.66Q2=27.8+46.66Q2
(3)泵的组合方案及比较:
根据初选泵组合不同的方案,查手册《给水排水设计手册材料设备续册二》112页,在坐标纸上做出各泵的单泵特性曲线和不同组合下并联的特性曲线,以及管道特性曲线(见附图),结合附图与表格比较两个方案,选出最佳方案
方案编号
用水变化范围
运行泵及其台数
泵扬程
(m)
所需扬程
扬程利用率
(%)
泵效率
方案一选用
两台12Sh-9A
一台20Sh-9A
690-760
56-55
50-55
89-100
80-83
73-78
590-690
一台12Sh-9A
54-50
44-50
81-100
81-83
70-78
520-590
50-44
40-44
78-100
290-520
56-40
32-40
63-100
75-83
V290
>
32
V32
V83
方案二选用
一台12Sh-9B
一台20Sh-9
680-760
一台12Sh-9A一台20Sh-9
58-55
49-55
85-100
80-82
75-78
470-680
63-49
38-49
60-100
290-470
48-38
32-38
67-100
70-77
75-82
260-290
39-31
31-32
80-100
70-75
V260
31
V31
V80
经过对比可得出:
方案一的扬程利用率高于方案二,同时方案一的泵效率优于方案二,并且方案一泵的型号整齐简单,易管理和维护,因此最终选择方案一,既为两台12Sh-9A,两台20Sh-9A(—台20Sh-9A为备用泵)
(4)电动机的选择
查看《给水排水设计手册第十一册》第一版(其余的参考手册为第二版),从泵的功率和转数,选择与之相匹配的电动机,最终确定电动机的方案
水泵型号
电动机型号
功率
(Kw)
电压
(V)
JS-116-4
1080
JSQ-1410-6
985
3550
6000
(5)机组基础的确定
1)机组的基础尺寸
机组基础搭配
总长
总宽
水泵重量
电机重量
总重量
12Sh-9A、JS-116-4
2254
1020
1889
20Sh-9A、JSQ-1410-6
3282
1340
6120
12Sh-9A泵与JS-116-4电动机组基础
O
co
nj
■i—
230
.7BO
113?
■F
20Sh-9A泵与JSQ1410-6电动机组基础
2)基础高度的确定
12-Sh-9A型水泵与JS-116-4型电机的基础高度:
,3.0⑷3.0X889x10,“
H133m=1.05m
LBr2254汉10汇1020"
0汉23520
20Sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机的基础高度:
,3.0⑷3.0x6120X0「c
H23im—1.78^n
LBr32821013401023520
四、吸、压水管路的设计
(1)查《给水排水快速设计手册》可得吸压水管的流速要求如下:
管径(mm
dv250
250<
dv1000
吸水管流速(m/s)
1.0~1.2
1.2~1.6
压水管流速(m/s)
1.5~2.0
2.0~2.5
(2)在水泵的单泵特性曲线、并联特性曲线和管道的特性曲线图上可看出:
1)单台12Sh-9A水泵单独运行时,最大流量Q=290L/s,吸水管采用钢管,查《给水排水设计手册第一册》367页:
吸水管:
D=500mmV=1.42m/s,1000i=5.23
压水管:
D=400mmV=2.24m/s,1000i=17.3
2)单台20Sh-9A水泵单独运行时,最大流量Q=590L/s,吸水管采用钢管,查《给水排水设计手册第一册》367页:
D=700mmV=1.53m/s,1000i=4.0
D=600mmV=2.02m/s,1000i=8.3
五、机组及管路布置
(1)机组布置
本设计的送水泵站为矩形,机组布置采用横向排列的方式。
每台泵都有单独的吸水管,各泵的压水管引出泵房后在连接起来,最后汇到两台DN5O0勺铸铁管输水管中。
(2)管路的布置
管路布置见下图:
管路布置图
12Sh-9A水泵的管路的配件见下表
管路
编号
设备名称
型号规格(mm)
局部阻力系数
数量
吸水管路
1
吸水喇叭口
DN500XDN750
H1=530,H2=119
0.5
2
90°
同径弯头
DN500
0.64
3
柔性穿墙套管:
DN500,L=500
/
手动闸阀
Z4仃-10型明杆楔式DN=500L=540
0.06
5
柔性接头
可曲挠橡胶接头
DN=500L=255
0.21
6
偏心渐缩管
DN500XDN300,L=715
0.2
压水管路
7
同心渐扩管
DN400XDN300,L=510
8
DN=600L=260
9
止回阀
H44X-10旋启式
DN=400L=900
1.7
10
电动蝶阀
D971X型电动对夹式
DN400L=155
11
DN500,L=400
12
异径三通「
DN500XDN400
1.5
13
同径三通
DN500XDN500
14
手动蝶阀
D371X型蜗轮传动对夹式
DN=500L=127
15
DN500L=155
20Sh-9A水泵的管路的配件见下表
DN70CXDN1050
0.56
H1=740,H2=159
DN700
0.68
柔性穿墙套管
DN700,L=500
Z4仃-10型明杆楔式
DN=700L=660
DN=700L=260
DN70XDN500,L=706
同心渐扩管「
DN60XDN300,L=520
0.34
H44TX-10旋启式
DN=600L=1300
DN600L=155
异径弯头
DN60XDN500
0.67
DN600,L=500
说明:
1)12Sh—9A的吐出锥管尺寸为DN200XDN300,L=500mm。
20Sh—9A的吐出锥管尺寸为DN300XDN500,L=1000mm
2)为了节省面积,闸门井设在泵房外,井的直径为2000mm,闸门井中设的
是一个DN500的电动蝶阀和DN500的手动蝶阀
六、泵站内管道的水头损失计算
取一条最不利线路,从20Sh-9A吸水口经过闸门井最终到输水干管为计算线
路图(如下图所示)
泵站内部最不利线路
(1)吸水管路的水头损失刀hs本设计取吸水管长为8m由四
(2)可得,吸水管中的流速为Vi=1.53m/s,
流入泵中的速度V2为:
吸水管的水力坡度1000i=4.00,因此:
=0.0048-(0.560.680.060.21)丄530.20仝010.3m
2汇9.82汉9.8
(2)水泵本身的水头损失
(3)压水管路的水头损失刀hd
本设计取压水管长为20m由四
(2)可得,压水管中的流速为V3=2.02m/s在DN500的输水管的流速V4为:
(注:
根据最不利点各个三通的水流特点,
终上所述可得:
泵站内部的水头损失为:
11、12、
13分别取0.1、0.1、1.5)
'
h泵站「1%'
h泵'
1%二0.30.461.83m二2.59m
水泵所需的实际扬程为:
H=HST+Hsev+Xh输+刀h网+刀h泵站+安全水头
=5.80+20.00+11.60+12.00+2.59+2=53.99m
七、消防校核
消防按一处发生火灾进行计算可得:
消防所需扬程:
H=HST+Hsev+Xh输+刀h网+Xh泵站+安全水
=5.8+10+11.60+17.50+2.59+2=49.49m(该式中消防的服务水头取10m)
消防所需流量:
Q=741+30L/s。
在坐标纸上做出点(771,49.49),可得所选的水泵在发生火灾时无需备用泵也能满足消防要求
八、辅助设备的选择和布置
(1)起重设备
水泵和电机是不带底座的,因此泵和电机可以分开起吊。
最大的起重设备为电机JSQ-1410-6,重量3550kg。
泵房大概跨度为8米多,查《给水排水设计手册第^一册》670页,选择LD-A型电动单梁起重机,跨度Lk=7.5米,起重量为5吨。
(2)真空泵的选择
启动引水设备选用真空泵,真空泵的排气量Q为
314
(Wp+Ws)Ha(■^汉0.52>
<
3.6+0.385)>
10.3333
Q=K---=1.10一4m/min=0.50m/min
T(Ha—Hss)3x(10.33—2.00)
20Sh-9A的吸水口到出水闸阀的距离为3.6m)真空泵的最大真空度Hvmax
760
Hvmax=2mmHg=147mmHg
10.33
查《给水排水设计手册第十一册》173页,选用两台SZ-1J型真空泵(一用一备)
(3)排水设备
在泵房内设排水沟200X200,另设50QWDL-15潜水排污泵
(4)通风设备
泵房设计为半地下室泵房,采用自然通风设有高低窗,并且保证足够的开窗面积
九、泵站各部分标高的确定
(1)泵的安装高度
12Sh-9A水泵的允许吸上真空高度Hs=4.5m,20Sh-9A水泵的允许吸上真空高度Hs=4.0m,所以按20Sh-9A水泵来计算安装高度Hss(假设水温为20C,海拔为100m)
V23012
Hss^Hs0=(4—(10.33—10.20))0.3^3.11m
s2gs29.8
所以安装高度取2.5m
(2)吸水井高度的确定
1)按照规范,从吸水井最低水位到喇叭口的浸没深度不应小于0.5~1.0m,取浸没深度为1.0m,故喇叭口的标高为H喇叭口=14.20—1.0m=13.20m
2)按照规范,从吸水井井底到喇叭口的距离应符合0.8D,D为喇叭口的最
宽出口的直径。
即H井底=13.20—0.8X1.050m=12.36m
(3)各泵轴、管轴和基础的标高确定
1)由九
(1)可得安装高度为2.5m,则泵轴的标高H泵轴=14.20+2.5m=16.70m,查手册《给水排水设计手册材料设备续册二》得:
泵轴与吸水管轴的距离(mm
泵轴与压水管轴的距离(mr)
泵轴与基的距离
(mr)
265
304
425
545
900
2)20Sh-9A各标高的确定
吸水管的管轴标高吸轴=16.70—0.425m=16.275m
压水管的管轴标高H压轴=16.70—0.545m=16.155m
基础的标高H基础16.70-0.900m=15.800m
3)12Sh-9A各标高的确定
吸水管的管轴标高吸轴=16.70—0.265m=16.435m
压水管的管轴标高H压轴=16.70—0.304m=16.396m
基础的标高H基础16.70-0.520m=16.18m
4)泵房地面标高H泵地=15.8-0.4m=15.400m(基础突出地面的高度定为0.4m)
(4)泵房工作平台的标高
泵房工作平台设计为比地面高出400mm,所以工作平台的标高:
H工作=17.20+0.4m=17.60m
(5)泵房顶的标高
根据规范和手册,查出起重机的规格和要求,列出下表:
类型
咼度差(m
离屋顶的净空咼度
0.1
机架自身高度
起重机电机与挂钩的咼度
1.13
绳子的长度取最宽起吊物的1.2倍最宽设备为JQ-1410-6电机,宽度为
1.75m
1.2X1.75=2.1
最高起吊物20Sh-9A水泵的高度
1.457
起吊后离地面的净空值
综上可得,泵房到工作平台的高度H=0.1+0.56+1.13+2.1+1.457+2m=7.347m
所以,泵房顶的标高H房顶=17.50+7.347m=24.847m
(6)泵房的平面尺寸的确定
1)泵房的长度
由于电动机的功大于55KW,按照横向排列各部分的尺寸的要求所得,基础与基础之间的距离为2m,基础与墙的距离为3.2m,,所以泵房的长度为:
L=3.2X2+2X3+2X2.254+2X3.282m=23.472m
2)泵房的宽度
为了使在泵房内的设备能够易安装和拆卸检修,吸水管一侧距墙的宽度大于
1.5m,考虑吸水管设有其他配件,取3m,压水管一侧距墙的宽度大于3m,考虑压水管设有较多的其他配件,取5m,所以泵房的宽度为:
B=3+5+1.340m=9.340m