泵与泵站课程设计说明书初版.docx

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泵与泵站课程设计说明书初版

吉林建筑工程学院

课程设计（论文）说明书

课题名称

泵与泵站课程设计

院（系）

市政与环境工程学院

专业

环境工程

姓名

张维

学号

03310122

起讫日期

2012.12.17-1012.12.28

指导教师

蒋宝军

2012年12月17日

目录

一设计题目

二设计任务

三设计阶段

四设计依据

五主要设计资料

六设计时间安排

七设计步骤与计算

1设计流量的确定和设计扬程估算

2初选泵和电机

3机组基础尺寸的确定

4吸水管路与压水管路计算

5机组与管道布置

6吸水井的设计

7吸水管路和压水管路中水头损失的计算

8泵安装高度的确定和泵房简体高度计算

9附属设备的选择

一设计题目

吉林省某城镇取水泵站设计

二设计任务

新建取水泵站

三设计阶段

初步设计

四设计依据

吉林省某地区计划经济委员会计资字【2010】第118号文件：

“关于吉林省某城镇给水取水工程计划任务书的批复”同意该城镇建取水泵站。

五主要设计资料

1基础资料

（1）城镇现状图规划总平面图

（2）城镇地形图

（3）水源地地形图

（4）水源地水文地质、工程地质资料

（5）水源地附近城镇的供电、交通等资料

（6）当地自然气候条件

年平均气温8.6℃，冻土深度1.6m

最高气温32.3℃，最低气温-28℃

地面最高水温28.6℃，冻土深度1.20m

地下水位：

-2m，地耐力：

12~20T/m2

2水文资料

最高洪水位（百年一遇）：

130.30m

最低水位（保证率97%）：

126.48m

常水位：

128.60m

河床底标高：

118.30m

河床标高：

128.80m

河水最大流量：

360m3/s

河水最小流量：

60m3/s

3净水厂混合池水面标高为166.50m，泵站到净水厂的输水管全长为3000m，室外管道的全部水头损失为6.5m，泵站的取水头部到吸水井内管道的总水头损失为0.5m，进行泵站工艺设计。

设计水量：

近期147800T/日，远期为247800T/日，要求不间断供水。

4设计一座取水泵站，设计吸水井一座，吸水井在岸边与泵站合建，设计切换井一座，切换井距泵房外墙距离为8~16m。

六设计时间安排

设计计算、选择水泵机组、泵房内机组布置、吸压水管的选择与计算、选择辅助设备等4天，编写计算书2天，画图4天。

七设计步骤与计算

设计内容

计算与说明

备注

1设计流量的确定和设计扬程估算

（1）设计流量Q

（2）设计扬程H

2初选泵和电机

3机组基础尺寸的确定

4吸水管路与压水管路计算

5机组与管道布置

6吸水井的设计

7吸水管路和压水管路中水头损失的计算

8泵安装高度的确定和泵房简体高度计算

9附属设备的选择

考虑到输水干管漏损和和净化场本身用水，取自用水系数α=1.05，则

近期设计流量为

Q=1.05×147800/24=6466.25m3/h=1.796m3/s

远期设计流量为

Q=1.05×247800/24=10841.25m3/h=3.011m3/s

1）泵所需静扬程Hst

通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.5m，则吸水间中最高水面标高为130.30-0.50=129.80m，最低水面标高为126.48-0.50=125.98m。

所以泵所需静扬程Hst为

洪水位时，Hst=166.50-129.80=36.70m

枯水位时，Hst=166.50-125.98=40.52m

设计时应选用枯水位静扬程

2）输水干管中的水头损失Σh

输水干管应满足当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即：

Q=0.75×10841.25m3/h=8130.94m3/h=2.259m3/s，故选用两条DN1100钢管并联作为原输水干管，查水力计算表得管内流速v=2.38m/s，i=0.0053，所以Σh=1.1×0.0053×3000=17.49m（式中1.1系包括局部损失而加大的系数）。

3）泵站内管路中的水头损失hp

粗估为2m

则泵设计扬程为：

枯水位时，

Hmax=40.52+17.49+2+2=62.01m

洪水位时，

Hmin=36.70+17.49+2+2=58.19m

设计时应选用枯水位扬程

近期拟选三台泵，两台工作，一台备用，每台泵满足流量为6466.25/2=3233.13m3/h，扬程62.01m，故选24SA-10型泵（高效点Q=3420m3/h，H=71m，N=727kW，高效段Q=3078-3762m3/h，厂家：

南京古尔兹制泵有限公司），远期拟增加一台同型号泵，即三台工作，一台备用，每台泵满足流量为10841.25/3=3613.75m3/h，在高效段范围内，故满足要求。

根据24SA-10型泵的要求选用JSQ1510-6型电动机（850kW）。

查泵与电机样本计算出24SA-10型泵机组基础平面尺寸

长度方向机组总间距为

L3+A3+B=1242+900+1020=3162mm

宽度方向机组总间距为

b=1300mm

机组基础平面尺寸定为3600mm×1800mm

机组总重量为

W=Wp+Wm=40180+44590=84770N

基础深度H可按下式计算：

H=3.0W/（L×B×Y）

式中

L—基础长度，L=3.6m

B—基础宽度，B=1.8m

γ—基础所用材料的容重，对于混凝土基础，γ=23520N/m3

故

H=3.0×84770/（3.6×1.8×23520）=1.67m

基础的实际深度连同泵房底板在内，应为3.00m。

每台泵有单独的吸水管与压水管

（1）吸水管

已知

Q1=10841.25/3=3613.75m3/h=1.00m/s

采用DN900钢管，则v=1.58m/s，i=3.05×10-3。

（2）压水管

采用DN800钢管，则v=2.00m/s，i=5.70×10-3。

侧向进、出水的泵（如SA型）采用横向排列方式较好。

每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。

泵出水管上设有涡轮传动暗杆楔式闸阀（Z345W-10）和微阻缓闭消声蝶式止回阀（HH49X-10），吸水管上设涡轮传动暗杆楔式闸阀（Z345W-10）。

为减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN1100的输水干管用DN1100涡轮传动对夹式蝶阀（D371X（H、F））连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀（D371X（H、F））一个。

某些相应的连接配件，若没有全国通用的标准系列产品时，应特别订制。

吸水井体积应V≥Q×5min，其中Q为泵最大流量。

故体积应定为5×60×3.011=903.3m3。

吸水管喇叭口边距井壁不小于（0.75~1.0）D，D=1.2m，故喇叭口距边壁距离取1.5m。

吸水喇叭口之间的距离不小于（1.5~2.0）D，为满足泵房布置，其实际距离为5.4m，故满足要求，所以吸水井长定为5.4×3+1.2×4+1.5×2=24m。

吸水管进口在最低水位下的淹没深度不应小于0.5~1.0m，在此取1.5m，吸水管的进口高于井底不小于0.8D，在此取1.3m，故最低水深为1.5+1.3+1.2=4m。

由以上条件求出吸水井宽为9.41m，在此取9.5m。

取一条最不利路线，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路。

（1）吸水管路中水头损失Σhs

Σhfs=l1·is=3.05×10-3×3.940=0.0120m

Σhls=（ξ1+ξ2）v22/2g+ξ3v12/2g

式中

ξ1—吸水管进口局部阻力系数，ξ1=0.29；

ξ2—DN900闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8考虑，ξ2=0.15；

ξ3—渐缩管DN900×600，ξ3=0.21。

则Σhls=（0.29+0.15）×1.582/2g+0.21×3.562/2g=0.19m

故Σhs=Σhfs+Σhls=0.0120+0.19=0.20m

（2）压水管路水头损失Σhd

Σhd=Σhfd+Σhld

Σhfd=（l2+l3+l4）id1+l5·id2=

（4.678+9.334+2.770）×

5.70/1000+6.134×5.30/1000=0.13m

Σhld=ξ4×v32/2g+（ξ5+ξ6+ξ7+ξ8+2ξ9+ξ10）+（ξ11+ξ12）v52/2g

式中

ξ4—DN500×800渐放管，ξ4=0.31；

ξ5—DN800止回阀，ξ5=0.31；

ξ6—DN800手动蝶阀，ξ6=0.15；

ξ7—DN800伸缩管，ξ7=0.21；

ξ8—DN800钢制90度弯头，ξ8=1.05；

ξ9—DN800钢制45度弯头，ξ9=0.53；

ξ10—DN1100×800钢制异径斜三通，

ξ10=0.5；

ξ11—DN1100钢制正三通，ξ11=1.5；

ξ12—DN1100手动蝶阀，ξ12=0.15。

则Σhld=0.31×5.122/2g+（0.31+0.15+0.21+1.05+2×0.53+0.5）×2.002/2g+（1.5+0.15）×2.382/2g=1.56m

故Σhd=Σhfd+Σhld=0.13+1.56=1.69m

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+Σhs=0.20+1.69=1.89m

因此泵的实际扬程为：

设计枯水位时，

Hmax=40.52+17.49+1.89+2=61.99m

设计枯水位时，

Hmin=36.70+17.49+1.89+2=58.08m

由此可见，初选的泵机组符合要求。

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，无需计算。

已知吸水间最低动水位标高为125.98m，最低水深为4m，则吸水间底板标高为125.98-4=121.98m。

又因为吸水管进口距井底1.3m，吸水喇叭口口径为1200mm，所以吸水管中心标高为121.98+1.3+1.2/2=123.88m。

洪水位标高为130.30m，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为131.30m。

故泵房简体高度为

H=131.30-121.98=9.32m

（1）起重设备

最大起重量为JSQ1510-6型电机重量Wm=4550kg，最大起吊高度为9.32+2.0=9.52m（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。

为此，选用CD110-12D电动葫芦（起重量10t，起吊高度12m，厂家：

新乡器重设备厂）。

（2）引水设备

泵系自灌式工作，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，将水汇集到积水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。

取泵房的排水量一般按20~40m3/h考虑，排水泵的静扬程按17.5m计，水头损失大约5m，故总扬程在17.5+5=22.5m左右，可选用IS65-50-160A型离心泵（Q=15~28m3/h，H=27~22m,N=3kW，n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为Y100L-2。

（4）计量设备

选用DN1100LD型（天津仪表集团）电磁流量计作为计量设备

α一般取1.05~1.1

对于不带底座的大、中型泵的基础尺寸，可根据泵或电动机（取其宽者）地脚螺孔的间距加上0.4~0.5m，以确定其长度和宽度。

泵房底板为1~2m，取1.33m

吸水管路设计流速为：

管径小于250mm时，为1.0~1.2m/s；管径等于或大于250mm时，为1.2~1.6m/s；泵为自灌式工作时，可将流速适当放大为1.6~2.0m/s。

压水管路设计流速为：

管径小于250mm时，为1.5~2.0m/s；管径等于或大于250mm时，为2.0~2.5m/s。

带喇叭口伸入水池进口l/d<4时ξ取0.20~0.56

ξ6、ξ12全开时为0.1~0.3，在此取0.15

取30m3/h