《泵与泵站》课程设计计算书2.docx
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《泵与泵站》课程设计计算书2
目录
1设计题目……………………………………………………………2
2设计流量的计算……..………………………………..………....3
2.1一级泵站流量和扬程计算……………………………………..3
2.2初选泵和泵机…………………………………………………..5
2.3机组基本尺寸的确定………………………………………..…8
2.4吸水管路与压水管路计算………………………………………9
2.5机组与管道布置……………………………………………..…10
2.6吸水管路和压水管路中水头损失的计算………………….….10
2.7泵的安装高度的确定和泵房简体高度计算………………..…13
3泵站附属设备的选择……………………..………………….....13
3.1起重设备……………………………………….…………..….13
3.2引水设备……………………………………..…….………13
3.3排水设备…………………………………………………..….…13
3.4通风设备……….………………………………………..………14
3.5计
量设备
…………………………………………………..….…14
4设备具体布置………………………………….................................14
4.1泵房建筑高度的确定………………………………………….…14
4.2泵房平面尺寸的确定……………………………………..….…14
5泵站内噪声的防治………………………………………….….…14
1设计题目
某给水工程净水厂取水泵站设计（0901,0902班）
此为某新建给水厂的水源工程。
（1）水量：
最高日用水量为（35000＋200×座号×班级）吨/天，由于该城市用电紧张，工业用电分时段定价，为了节省运行成本，取水泵房采用分时段供水，高电费时段（6~20时）供应总日用水量的40%，低电费时段（20~6时）供应日用水量的60%。
（2）水源资料：
取水水源为地表水，洪水水位标高46.00m（1%频率），枯水位标高39.25m（97%频率）
（3）泵站为岸边式取水构筑物，距离取水河道300m，距离给水厂2000m。
（4）给水厂反应池前配水井水面标高63.05m。
（5）该城市不允许间断供水。
（6）地质资料：
粘土，地下水水位-7m。
（7）气候资料：
年平均气温15℃，年最高气温36℃，年最低气温4℃，无霜期300天。
2设计流量的计算
2.1一级泵站流量和扬程计算：
1．设计流量：
1.
为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜均匀工作。
因此，泵站的设计流量应为：
式中Qr——一级泵站中水泵所供给的流量（m3/h）；
Qd——供水对象最高日用水量（m3/d）；
α——为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取α=1.05-1.1
T——为一级泵站在一昼夜内工作小时数。
考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数α=1.05,则
一天总流量：
35000+200×26×1＝40200t/d
6-20时平均设计流量：
1.05×40200×40%÷14＝1206t/h=0.3350t/s
20-6时平均设计流量：
1.05×40200×60%÷10=25326t/h=0.7035t/s
考虑得到安全性，吸水管采用两条管道并联的方式。
一条管的设计流量为：
0.7035×70%=0.4925t/s=492.5L/s
2.设计扬程H：
（1）选择管径：
由查表可选择设计流量Q=492.5L/s可选用进水管为：
700mm的管径，流量为492.5L/s时的流速为：
1.28m/s，1000i=2.79。
水头损失为：
，流量为：
∑hl=（1+15%）×2.79‰×300=0.963m,
流量为：
0.3350×70%=0.2345t/s=234.5L/s时
400
450
500
600
700
800
（米3/时）
（升3/秒）
v
1000i
v
1000i
v
1000i
v
1000i
v
1000i
v
1000i
828
230
1.78
10.90
1.40
5.76
1.13
3.33
0.79
1.34
0.60
0.68
0.46
0.35
838.8
233
1.80
11.19
1.41
5.91
1.15
3.41
0.80
1.37
0.61
0.69
0.46
0.36
849.6
236
1.82
11.48
1.43
6.06
1.16
3.49
0.81
1.41
0.61
0.71
0.47
0.37
860.4
239
1.85
11.77
1.45
6.21
1.17
3.57
0.82
1.44
0.62
0.73
0.48
0.38
由内插法算得流速为：
0.610m/s，1000i=0.700，水头损失为：
∑h2=（1+15%）×0.700‰×300=0.242m。
最高流速时吸水间中：
最高水面标高为：
46.00-0.96=45.04m，最低水面标高为：
39.25-0.96=38.29m。
最低流速时吸水间中：
最高水面标高为：
46.00-0.24=45.76m，最低水面标高为：
39.25-0.24=39.01m.所以流量为492.5L/s时泵的所需扬程HS。
所以：
洪水位时：
HST=63.05-45.04=18.01m
枯水位时：
HST=63.05-38.29=24.76m
所以流量为251.2L/s时泵的所需扬程HST
洪水位时：
HST=63.05-45.76=17.29m
枯水位时：
HST=63.05-39.01=24.04m
（2）输水干管管中的水头损失∑h：
J
采用两条DN600的钢管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过70%的设计流量。
查水利计算表得：
流量为492.5L/s时流速为：
1.69m/s，1000i=5.78。
水头损失为：
∑h=1.1×5.78‰×2000=12.72m。
流量为234.5L/s时流速为：
0.81m/s，1000i=1.39。
水头损失为：
∑h=1.1×1.39‰×2000=3.06m
（3）泵站内管路中的水头损失hp:
泵站内管路水头损失估计为2m。
泵设计的扬程为：
枯水位时：
Hmax=24.76+12.72+2+2=41.48m
洪水位时：
Hmin=18.01+12.72+2+2=34.73m
流量为234.5L/s时
Hmax=24.04+3.06+2+2=31.10m
2．2初选泵和泵机：
（1）管道特性曲线的绘制
管道特性曲线的方程为
H=HST+
=HST+SQ2
式中HST——最高时水泵的净扬程，m;
———水头损失总数，m;
S——沿程摩阻与局部阻力之和的系数；
Q——最高时水泵流量，m3/s
HST=24.76m,把Q=0.7035m3/s,H=41.48m,代入上式得:
S=33.78
所以管路特性曲线即为:
H=HST+33.78Q2=24.76+33.78Q2
可由此方程绘制出管路特性曲线,见图1
表1管路特性曲线Q-H关系表
Q（m3/s）
0
0.16
0.28
0.47
0.56
∑h（m）
0.00
0.94
2.61
7.53
10.42
H（m0
24.76
25.70
27.37
32.29
35.18
Q（m3/s）
0.69
0.78
0.94
1.08
1.17
∑h（m）
16.29
20.43
30.13
39.64
45.98
H（m）
41.05
45.19
54.89
64.40
70.74
（2）水泵选择
选泵的主要依据：
流量、扬程以及其变化规律
①大小兼顾，调配灵活
②型号整齐，互为备用
③合理地用尽各水泵的高效段
④要近远期相结合。
“小泵大基础”
⑤大中型泵站需作选泵方案比较
方案比较：
表二
方案编号
用水变化范围
（L/s）
运行泵
及其台
数
泵扬程
（m）
所需扬程
（m）
扬程利用率（%）
泵效率
（%）
方案一
选用三台
350S44（两
用一备）
540—820
两台并联
43.82
41.48
96.20
85.08
335—410
一台
43.82
34.73
79.25
79—87
方案二
选用四台
300S58A
440.8—744.15
三台并联
44.12
41.48
94.02
78
335.0—496.1
两台并联
44.12
34.73
78.72
79.22
所以选择方案一
选三台350s44型泵（Q=0.27t/s~0.41t/s，H=50~37m，N=220kw,Hs=3.5m）。
在高电价的时候一台泵工作，两台泵备用，在低电价时，两台泵工作，一台泵备用。
图1-1水泵并联工况点的求解图
图1-3350s44型泵基本参数
图1-4350S44型泵工作曲线图
图1-5350S44型泵安装尺寸图
2.3机组基础尺寸的确定：
根据350s44型泵的要求选用Y355M-4三相异步电动机（220kw,380V）。
查泵和电机样本，计算出350s44的泵机组基础面积尺寸为3000mm×1600mm，机组重量W=WP+Wm=11050N+22100N=28550N。
基础深度H可按照下式计算：
H=3.0×W/L/B/γ
＝3.0×28550÷3÷1.6÷23520=0.76m
式中L——基础长度，L=3.0m；
B——基础宽度，B=1.6m；
r——基础所用材料的容重，对于混凝土基础，r=23520N/m3。
2.4吸水管路与压水管路计算
（1）吸水管：
已知
=25326/2t/h=0.7035/2t/s=0.3518t/s=351.8l/s
吸水管路的要求:
①不漏气管材及接逢②不积气管路安装
③不吸气吸水管进口位置
4设计流速:
管径小于250㎜时，V取1.0～1.2m/s
管径等于或大于250㎜时，V取1.2～1.6m/s
5采用DN500钢管，则v=1.73m/s,1000i=7.69。
（2）压水管：
压水管路要求
①要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。
为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。
②压水管的设计流速：
管径小于250㎜时，为1.5～2.0m/s
管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5m/s采用DN450钢管，则v=2.14m/s,1000i=13.47
2.5机组与管道布置：
为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将三台机组交错并列布置成两排，两台为一排，一台在第二排。
每台有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。
泵出水管上设有液控蝶阀（DN600）和手动蝶阀（D371X-10,DN600）,吸水管上设手动闸板闸阀。
为了节省面积，将其设计在切换井在泵房外面。
两条DN600输水干管用DN600的蝶阀连接起来，每条水管上各设置切换用的蝶阀DN600一个。
2.6吸水管路和压水管路中水头损失的计算：
取一条最不利线路。
从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图。
（1）吸水管路中水头损失
∑hs=∑hfs+∑hls
∑hfs=l×is=1.550×7.69×10-³=0.0119m
式中
——吸水管进口局部阻力系数，
=0.75；
——DN500闸阀局部阻力系数，
=0.06；
——偏心渐缩管DN500
350，
=0.19；
∑hls=（0.75+0.06）×1.73²／2g＋0.19×3.53²／2g＝0.245；
∑hs=∑hfs+∑hls=0.0119+0.245=0.2569m；
（2）压水管路水头损失
吸压水管路水头损失计算线路图
=（4150＋300＋6000＋3680＋1769﹚÷1000×13.47÷1000＋（2650×5.78）÷1000÷1000
＝0.2295
∑hd=ζ4·v3²／2g﹢﹙ζ5﹢ζ6＋ζ7＋ζ8＋3·ζ9＋ζ10﹚×v4²／2g＋﹙ζ11＋ζ12+ζ13﹚×v5²／2g
＝0.25×4.82²／2g＋﹙0.51＋0.15＋0.21＋0.15＋3×1.01＋0.18﹚×2.14²／2g＋﹙2×1.5＋0.15﹚×1.69²／2g
=1.7441
式中
——DN
渐放管，
=0.25
——DN450钢制45°弯头，
=0.51
——DN450液控蝶阀，
=0.15
——DN450伸缩接头，
=0.21
——DN450手控蝶阀，
=0.15
——DN450钢制90°弯头，
=1.01
——DN450×600渐放管，
=0.18
ζ11——DN600钢制正三通，ζ11=1.5
ζ12——DN450钢制正三通ζ12=1.5
ζ13——DN600蝶阀，ζ13=0.15。
故：
∑hfd＋∑hld＝0.2295＋1.7441＝1.9735m
从泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为：
∑h=∑hs＋∑hd=0.2569＋1.9735=2.2337m
图1-5局部阻力系数
因此泵的实际扬程为：
枯水位时：
Hmax=24.76+12.72+2.23+2=41.71m
洪水位时：
Hmin=18.01+12.72+2.23+2=34.96m
由此可见，初选的泵机组符合要求。
2.7泵的安装高度的确定和泵房简体高度计算：
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，因而泵为自灌式工作，所以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38.29m为保证吸水管的吸水，取吸水管的中心标高为36.64m（吸水管上缘的淹没深度为38.29-36.64-（D/2）=1.40m）。
取吸水管下缘距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高为36.64-（D/2+0.7）=35.69m。
洪水位标高为46.00m，考虑到1m的浪高，则操作平台标高为46.00+1.00=47.00m。
故泵房筒体高度为：
47-35.69=11.31m。
正常
3泵站附属设备的选择
3.1起重设备：
最大起重量为350s44型电机重量
=11050N，最大起吊高度为11.31+2=13.31m（其中2m是考虑操作平台上汽车的高度）。
为此，选用CD12-18d电动葫芦即可满足要求，起吊高度18m。
3.2引水设备：
水泵系自灌工作，不需引水设备。
3.3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，然后用泵抽回到吸水间去。
取水泵房的排水量一般按20～40m3/h考虑，排水泵的静扬程按10.70m计，水头损失大约5m，故总扬程在10.70+5=15.70左右，可选用IS65-50-125型离心泵（Q=25m3/h,H=25m,N=3kW,n=2900/min）2台，一台工作，一台备用，配套电机为90S-2型电机。
3.4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-空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。
选用两台T35–11型轴流风机（叶轮直径700㎜，转速960r/min，叶片角度15°，风量10127m3/h，风压90Pa，配套电机YSF–8026,N=0.37kW）。
3.5计
量设备：
在净化场的送水泵让内安装电磁流量计统一计量，故本泵让内不再设计量设备。
4设备具体布置
4.1泵房建筑高度的确定：
泵房筒体高度为11.31m，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10.0m。
4.2泵房平面尺寸的确定：
根据水泵机组、吸水与压水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中查出有关设备和管道配件的尺寸，能过计算，求得泵房内径为17.000m。
5泵站内噪声的防治
泵站中的噪声源有：
电机噪声、泵和液力噪声（由流出叶轮时的不稳定流动产生）、风机噪声、阀件噪声和变压器噪声等。
其中以电机转子高速转动时，引起与定子间的空气振动而发出的高频声响为最大。
防治噪声最根本的办法是从声源上治理，即将发声体改造成不发声体，但是，在许多情况下，由于技术上或经济上的原因，直接从声源上治理噪声往往是很困难的。
这就需要采用吸声、消声、隔声、隔振等噪声控制技术。
吸声是用吸声材料装饰在泵房间的内表面上或在高噪声房间悬挂空间吸声体，将室内的声音吸掉一部分，以降低噪声。
消声可采用消声器，它是消除空气动力性噪声的重要技术措施，把消声器安装在气体通道上，噪声被降低，而气体可以通过。
隔声是把发声的物体或者需要安静的场所封闭在一定的空间内，使其与环境隔绝，如做成隔声间或隔声罩。
隔振是在机组下装置隔振器，使振动不至传递到其他结构体而产生辐射噪声。
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