给水泵站课程设计周宇峰.docx

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给水泵站课程设计周宇峰

取水泵站工艺设计说明书

设计期限：

自2015年7月4日

至2015年7月11日

学生姓名：

周宇峰

班级学号：

1302204-19

学院：

市政与测绘工程学院

专业：

给排水科学与工程

指导教师：

汪彩文

第一章绪论

1.1设计题目:

某水厂一级泵站设计。

1.2课程设计的技术参数（原始数据）

Y县某新建水厂近期供水为30000

要求远期发展到60000

，自用水系数为65%。

采用固定是取水泵房（一级泵房），直接从湘江中取水。

湘江从Y县营田入境，北至磊石山西口注入洞庭湖，境长18.87公里，河面宽690~925米，可通航千吨船舶。

湘江干流流域集雨面积94660平方千米，根据湘潭水文站系列实测径流资料统计，多年平均流量为2080m3/s，多年平均径流量为657亿立方米。

根据水文总站资料：

100年一遇洪水水位为33.10米，流量为6630m3/s。

20年一遇枯水位为25.90米，流量为154.53m3/s。

正常水位为28.20米,流量为2820m3/s。

取水水源水质符合国家饮用水水源卫生规定，河边无冰冻现象。

县城防洪标准按100年一遇设防，100年一遇洪水水位34.60米。

电力负荷可保证二级负荷供电。

净水厂混合井的最高水面标高为31.5米。

1.3设计要求：

要求每位同学独立完成泵站设计中初步设计阶段的部分内容，成果包括设计图纸和设计说明书。

要求将设计成果按目录顺序装订成册。

1.4说明书内容：

（1）原始资料

（2）机组的选择

（3）机组的基础尺寸

（4）机组和管路的确定

（5）机组的轴线标高的确定

（6）辅助设施的选择及其布置

（7）泵房尺寸的确定：

长、宽、高尺寸

（8）精选水泵、水泵扬程的校核

1.5设计任务：

针对水泵站，要求对主要水泵站的工艺尺寸进行设计计算，确定水泵站的平面布置和高程布置。

最后完成设计计算书和设计图纸。

1.6设计目的：

本课程设计的主要目的是把《水泵与泵站》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。

第二章计算说明书

2.1设计流量的确定和设计扬程的估算：

（1）设计流量

考虑到输水干管漏损和净化厂本身的自用水，取自用系数α=1.06，则

近期设计流量为Q=1.06×30000/24=1325m3/h=0.368m3/s

远期设计流量为Q'=1.06×60000/24=2650m3/h=0.736m3/s

（2）设计扬程

自流管设计

以远期每根输水管流量Q1=Q'/2=0.736/2=0.368m3/s。

取经济流速V=1.0m/s。

D＝

，解得D=685mm。

查设计手册，采用两条DN700钢管作为自流管，流速V＝0.96m/s，i=1.61‰

泵所需的静扬程

通过取水部分的计算已知在最不利的情况下，即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时（按远期考虑）：

Q''=Q'×75%=0.736×0.75=0.552m3/s流速V＝1.43m/s，i=3.48‰

取自流管管长为150m,则从取水头部到泵房吸水间全长的全部水头损失：

h'=i×L=1.61%×150=0.0161×150=2.415m

则吸水井的最高水面标高为：

33.10﹣2.415=30.685m

则吸水井的最低水面标高为：

25.90﹣2.415=23.485m

则吸水井的常水位水面标高为：

28.20﹣2.415=25.785m

所以泵所需的净扬程

为：

在洪水位时：

31.5﹣30.685=0.815m

在枯水位时：

31.5﹣23.485=8.015m

在常水位时：

31.5﹣25.785=5.715m

③输水干管中的水头损失

设采用两条DN700钢管并联作为输水干管，当一条输水干管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：

Q''=Q'×75%=0.736×0.75=0.552m3/s

，查水力计算表得管内中的流速V=1.43，i=3.48%，取输水管的管长为2千米，所以输水管的沿程水头损失

=L×i=2000×0.0348=69.6m

假定泵房中管路的水头损失为2米，安全水头为2米，然后加上静扬程，可得到初选水泵的扬程。

在洪水位时：

H1=0.815+2+2+69.6=74.415m

在枯水位时：

H2=8.015+2+2+69.6=81.615m

在常水位时：

H3=5.715+2+2+69.6=79.315m

则泵设计扬程为：

枯水位时，

=81.615m

洪水位时，

=74.415m

2.2初选泵和电机

因为要考虑远期水量的要求，近期的水泵型号基本一致，远期则可采用更换大泵等满足远期水量，故要预留泵位或采用近期的小泵大基础方式.

水泵及电动机初选

近期设计流量为Q=1325m3/h，

=81.615m，查设计手册知选用300S90A单级双吸式离心泵，近期采用两台300S90A型离心泵（流量Q=576m3/s~756m3/s，扬程H=86m~78m，转速n=1450r/min，轴功率N=190~217kw），两台并联工作，1台备用。

根据300S90A单级双吸式离心泵的要求，采用Y335L1-4电动机（功率为280kw，效率η=71%~74%）。

300S90型泵特性曲线如下图：

②机组基础尺寸的确定如下图：

型号

外形尺寸

L

L1

L2

L3

B

B1

B2

B3

H

H1

H2

H3

n-Φd2

300S90

1168.5

644

520

450

1246

470

600

450

898

510

268

325

4-27

型号

进口法兰尺寸

出口法兰尺寸

DN1

D01

D1

n1-Φd1

DN2

D02

D2

n2-Φd2

300S90

300

400

440

12-23

200

295

335

8-23

根据泵的尺寸和泵基础的设计要求，本次选用混凝土式基座，其宽度和长度分别是机组相应尺寸加上0.15~0.20米。

（取0.18米）因此尺寸的确定如下：

基础长：

L=水泵地脚螺钉间距（长度方向）+180

基础宽：

B=水泵地脚螺钉间距（宽度方向）+180

代入表格中数据有：

L=1168.5+180=1348.2mm

B=1246+180=1426mm

由于设计手册上无泵及电机重量的资料，水泵基础深度H可选取底座地脚螺钉的长度L2+（0.15～0.20）（m），取0.18m。

有H=0.52+0.18=0.70m

2.3吸水管路与压水管路计算

每台泵有单独的吸水管与压水管

（1）吸水管

已知机组运行时有两台泵工作，每台泵吸水管流量有：

Q=0.368/2=0.184m3/s=662.4m3/h

根据吸水管的设计要求：

管径小于250mm时，V取1.0——1.2m/s，管径大于或等于250mm时，V取1.2——1.6m/s。

根据设计手册，采用DN400钢管，则流速V＝1.42m/s，i=6.98‰

（2）压水管

根据压水管的设计要求：

管径小于250mm时，V取1.5——2.0m/s，管径大于或等于250mm时，V取2.0——2.5m/s。

根据设计手册，采用DN325钢管，则流速V＝2.14m/s，i=20.6‰

2.4机组与管道布置

为了远期发展供水目标，将来更换大泵满足远期水量，故要预留泵位。

且尽可能地充分利用泵房内的面积。

故将三台机组（一台备用）纵向排列布置。

每台水泵有单独得吸水管，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。

并预留一个泵位纵向排列布置。

水泵出水管上设有DN700电动对夹式蝶阀（D971X/H、F型）和DN700传动法兰式蝶阀（D341X型），吸水管上设DN400手动闸阀（D341X型）.泵房面积由于考虑了吸水井喇叭口与吸水井各个方向上的最小的距离，泵机室有足够的长度布置吸压水管上的管道附件。

两条DN325输水管用2个DN350传动法兰式蝶阀（D341X型）连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀（D341X型）一个。

2.5吸水管路与压水管路水头损失的计算

取一条最不利的线路，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

=1.5×9.98%=1.5×0.0698=0.1047m

∑hls=（ζ1+ζ2）v22/2g+ξ3v12/2g

式中ζ1——吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.75

ζ2——DN400手动闸阀（D341X型）局部阻力系数，ζ2=0.15

ζ3——DN400钢管的沿程阻力系数，ζ3=0.15

∑hls=（0.75+0.15）×1.422/2g+0.15×1.432/2g=1.015m

∑hs=∑hfs+∑hls=0.1047+1.015=1.1197m

（2）压水管路水头损失

∑hd=∑hfd+∑hld

∑hfd=（l-l7）×id1+l7×id2

∑hfd=30×20.6%+2×3.48%=6.2496m

∑hld=ζ4×v32/2g+（ζ5+ζ6+ζ7+ζ8+ζ9+ζ10）v42/2g+（

+ζ12+

）×v52/2g

∑hld=0.04×1.422/2g+（0.15+0.21+0.15+1.01）×2.142/2g+（0.5+1.5+0.15）×0.962/2g=0.0041m+0.3528m+0.1011m=0.4580m

式中

——DN325×400渐放管，

=0.04

——DN325钢制45°弯头，

=0.51

——DN325液控蝶阀，

=0.15

——DN325伸缩接头，

=0.21

——DN325手控蝶阀，

=0.15

——DN325钢制90°弯头，

=1.01

——DN325×700渐放管，

=0.29

——DN700钢制斜三通，

=0.5

——DN700钢制正三通，

=1.5

——DN700蝶阀，

=0.15。

故：

∑hd=∑hld+∑hfd=0.4580m+6.2496m=6.7076m

从泵吸水口到输水干管上切换闸阀阀间的全部水头损失为：

∑h=∑hs+∑hd=6.7076+0.4580m=7.1656m

因此,泵的实际扬程为，

设计枯水位时，Hmax=81.615+7.1656+8.015+2=98.79m

设计洪水位时，Hmin=74.415+7.1656+8.015+2=91.60m

由此可见，初选的泵机组符合要求。

2.6泵安装高度的确定和泵房筒体的高度计算

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席上高度，无需计算。

已知吸水间最低动水位标高为23.485m。

为保证吸水管的正常吸水，需要求取吸水管的中心标高。

根据设计手册，吸水喇叭口直径D一般采用：

D=（1.3~1.5）d（mm）

式中d——吸水管直径，mm又吸水管采用的是DN400钢管，d=400mm

吸水管喇叭口的最小淹没水深h2:

h2=0.5m~1.0m取1.0m

吸水管的中心标高=23.485-（1.0+d/2）=22.285m

取吸水管下缘距吸水间底板为0.75m，则吸水间的底板标高为22.285-（D/2+0.75）=19.535m。

洪水位标高为33.10m，考虑1.0m的浪高，则操作台的标高为33.10+1.0=34.10m。

故泵房筒体高度为：

34.10-19.535=14.565m

2.7附属设备的选择

（1）起重设备

最大起重量为型Y335L1-4电动机重量1945KG=19061N，最大起吊高度为14.565+2.0=16.565m（其中2.0是考虑操作台上汽车的高度）。

为此，选用环形吊车（起重量10t，双梁，跨度22.5m

，电动葫芦，起吊高度24m）。

（2）引水设备

泵为自灌式工作，不需饮水设备。

（3）排水设备

由于泵房较深，故采用电动泵排水。

沿泵房内壁设排水沟，水沟宽设为55mm将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间。

取水泵房的排水量一般按

考虑，排水泵的净扬程按23.485m计，水头损失大约5m，故总扬程在23.485+5=28.485m，可选用

型离心泵

两台，一台工作，一台备用，配套电机为

。

（4）通风设备

一般是以每小时将筒体体积8~10倍进行选择。

选用两台

型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度

，风量10127

，风压90

，配套电机

）。

（5）计量设备

一般在泵房不采用。

2.8泵房建筑高度的确定

泵房通体高度已知为14.565m，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的净高度为11.30m。

2.9泵房平面尺寸的确定

根据泵机组、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，通过计算，求得泵房宽为8.5m,长为21m。

主要参考文献

[1]《水泵及水泵站》，蒋乃昌主编，中国建筑工业出版社，2007年12月（第五版）

[2]《给水排水设计手册——基础资料》（第1册）第二版，中国市政工程西南设计院主编，中国建筑工业出版社，2004年

[3]《给水排水设计手册——城镇给水》（第3册）第二版，上海市政工程设计研究院主编，中国建筑工业出版社，2004年

[4]《给水排水设计手册——常用设备》（第11册）第二版，中国市政工程西北设计研究院主编，中国建筑工业出版社，2004年

[5]《给水排水工程快速设计手册——水力计算表》，李田主编，中国建筑工业出版社，2004年