某城镇自来水厂的取水泵站工艺设计课程设计.docx

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某城镇自来水厂的取水泵站工艺设计课程设计

某城镇自来水厂的取水泵站工艺设计

学　　院　　　　建筑与环境学院　　　　　　

学生　　　　　　　　　

专　　业给排水　　　　　　　

学　　号　

年　　级

指导教师

二Ο一四年1月

第1章设计任务及设计资料

1.1设计资料……………………………………………………3

1.2设计任务……………………………………………………3

第2章设计计算

2.1取水泵站枢纽布置…………………………………………4

2.2设计流量的确定和设计扬程估算…………………………4

2.3初选泵和电机………………………………………………5 

2.4机组基础尺寸的确定………………………………………7

2.5吸水管路和压水管路计算…………………………………8

 2.6机组和管道布置……………………………………………8

2.7吸水管路和压水管路中水头损失的计算…………………9

2.8消防校核……………………………………………………10

2.9泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算…………………11

2.10附属设备的选择……………………………………………11 

 2.11泵房建筑高度的确定………………………………………13

2.12泵房平面尺寸的确定………………………………………14

2.13附图及参考资料……………………………………………14

第三章结束语

第1章设计任务及设计资料

1.1设计资料

1.1.1城镇规划资料

该城镇规划近期为2020年，远期为2030年。

取水泵站设计要求近远期结合，泵房土建部分按远期设计，设备只安装近期要求的设备。

（1）设计用水量资料

该城镇近期设计水量为6400m3/d，远期设计水量为近期的1.4倍为8960

m3/d。

（2）城镇消防供水要求

根据防火规要求，该城镇同时发生火灾次数为两次，每次消防用水量为45L/s，火灾延续时间按2小时计。

消防储水使用后要求24小时补满。

（3）供水安全性要求

要求连续供水，事故时输水管供水量不低于正常供水时流量的75%。

1.1.2泵站设计资料

（1）水文、地质资料

在拟建一级泵站河段处百年一遇洪水位为590.60m，常水位为585.55m，97%保证率的枯水位为582.50m。

97%保证率的枯水流量为31.5m3/s。

河流断面见附图1，河流水质符合《生活饮用水水源水质标准》。

在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。

由地质柱状图可看出，表层有2m厚的砂粘土覆盖层，以下是中密卵石层或砂岩，适合工程建设。

（2）地形资料

拟建一级泵站处的地形见附图2，水厂配水井设计水位标高为600.3m。

（3）气象资料

年平均气温15.8℃，最高气温39.5℃，最低气温－5.6℃，最大冻土深度0.30m。

河流冬季无结冰现象，夏季最高水温为26℃。

河流主导风向，夏季为东南风，冬季为西北风。

1.2设计任务

1.2.1主要设计步骤

（1）确定给水泵站的设计流量，初步确定水泵扬程；

（2）初选水泵和电动机，包括水泵型号，工作和备用泵台数；   

（3）水泵机组和吸压水管路的布置和设计计算；

（4）进行泵站的平面布置；

（5）终选水泵，并对工作工况进行分析；

（6）决定起重设备的型号，确定泵房的建筑高度；

（7）选择真空泵，排水泵等附属设备；  

（8）整理说明书，汇总泵站的设备及管件表；

（9）绘制泵站平剖面图，并列出主要设备表及材料表。

1.2.2设计成果　　

对水泵进行合理选型，对水泵站的主要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，完成设计计算说明书和设计图纸。

设计深度为初步设计的深度。

提交的设计成果主要包括：

（1）泵站平面及剖面图（比例1:

100~200）、水泵基础详图（比例1:

20~50）、设计说明、主要设备及材料表（注明规格及主要性能参数）。

图纸采用标准2#图或1#图。

工艺图上应表示出构筑物工艺设计尺寸、布置形式、主要设备及主要工艺管道、附件的相对位置、标高等，注明管径。

（2）、设计计算说明书一份。

设计说明书包括以下容：

概述设计任务，资料分析，设计所依据的规和标准。

机电设备选择的依据和计算。

泵站各建筑物的型式、结构选择的依据、计算结果及其草图。

泵房尺寸拟定的依据和设备布置的说明。

验证机组选择的合理性，并说明其在使用中应注意的问题。

必要的附图、附表、参考文献。

包括枢纽平面布置草图，以及取水头部

或水池吸水井设计草图等。

结束语。

包括对泵站设计的评价、收获和存在的问题等。

第二章设计计算

2.1取水泵站枢纽布置

取水点水源岸边较陡，主流靠近岸边，岸边常年水深较大，在枯水期也能满足取水的水深要求，水质和地质条件都较好；常年水位为585.55m，洪水位为590.60m，枯水位为582.50m，最大水位变化为8.10m，可见水位变化不大。

综合上述因素，本设计选用合建式岸边取水构筑物。

合建式的主要优点是布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便，利于自动控制。

本设计的泵站枢纽布置图见最后页的附图。

2.2设计流量的确定和设计扬程估算

2.2.1设计流量Q

考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取自用水系数α=1.05，则

近期设计流量Q=1.05×6400÷24=280m3/h=77.8L/s

远期设计流量Q=1.05×8960÷24=392m3/h=108.9L/s

2.2.2设计扬程H

（1）泵所需静扬程HST

由于本设计采用合建式岸边取水构筑物，进水方式为自灌式，所以取水至泵房的水头损失为0m。

由地形资料知，水厂配水井设计水位标高为600.3m，所以泵站所需净扬程HST为：

洪水位时：

HST=600.30m-590.60m=9.70m

常水位时：

HST=600.30m-585.55m=14.75m

枯水位时：

HST=600.30m-582.50m=17.80m

（2）输水干管中的水头损失∑h

设采用两条DN275钢管并联作为原水输水干管。

当两条输水管正常工作时（按近期考虑），每根输水管通过的流量Q=77.8÷2=38.9L/s，查水力计算表得管流速v=0.64m/s，i=0.00256，所以∑h=1.1×i×L=1.1×0.00256×300=0.84

m（式中1.1是包括局部损失而加大的系数；L为原水输水管的长度，为300m）；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=0.75×108.9L/s=81.7L/s，查水力计算表得管流速v=1.34m/s，i=0.01023，所以∑h=1.1×i×L=1.1×300×0.01023=3.38m。

（3）泵站管路中的水头损失hp

粗估为2m。

则近期正常工作扬程：

洪水位时：

Hmin=9.7+0.84+2+2=14.54m

常水位时：

H=14.75+0.84+2+2=19.59m

枯水位时：

Hmax=17.80+0.84+2+2=22.64m

远期事故时工作扬程：

洪水位时：

Hmin=9.7+3.38+2+2=17.08m

常水位时：

H=14.75+3.38+2+2=22.13m

枯水位时：

Hmax=17.80+3.38+2+2=25.18m

2.3初选泵和电机

2.3.1选泵方案

根据用水量及扬程的要求，初步拟定以下两种备选方案。

方案Ⅰ：

近期设计选用三台型号为KQW125/150-18.5/2的卧式单级单吸离心泵（Q=25~50L/s，H=24.5~31.5m，N=18.5kW，Hs=4m），两用一备；远期增加一台同型号泵，三用一备。

方案Ⅱ：

近期设计选用三台型号为KQW150/285-18.5/4的卧式单级单吸离心泵（Q=33.6~57.8L/s，H=20.7~25.8m，N=18.5kW，Hs=3.5m），两用一备；远期增加一台同型号泵，三用一备。

2.3.2方案比较

KQW125/150-18.5/2卧式单级单吸离心泵的特性曲线以及相应的参数表如下：

可见，该泵在扬程方面满足要求，且高效段为33~52L/s。

下面再看KQW150/

285-18.5/4卧式单级单吸离心泵的特性曲线及参数表，如下图：

可见，该泵扬程勉强满足要求，而且高效段为43~66L/s，而水泵实际工作时的工况点并不能落在工况点上，造成水泵工作效率低，不仅造成电力上的浪费，同时也影响水泵的使用寿命。

综上分析，将方案Ⅰ作为最终的初选水泵方案。

根据KQW125/150-18.5/2卧式单级单吸离心泵的要求选用Y200L1-6型电动机。

2.4机组基础尺寸的确定

查KQW125/150-18.5/2卧式单级单吸离心泵的尺寸图与尺寸表可知，底座长度为630mm，宽度为320mm，底座地脚钉的长度为272mm。

底座螺孔间距（宽度方向）530mm，底座螺孔间距（宽度方向）320mm。

基础长度L=底座长度+（150mm~200mm）=630mm+170mm=800mm

基础宽度B=底座螺孔间距（宽度方向）+（150mm~200mm）=320mm+180mm=500mm

基础高度H=底座地脚钉的长度+（150mm~200mm）=272mm+178mm=450mm

计算出KQW125/150-18.5/2型泵机组基础平面尺寸为800mm×500mm，泵、电机和底座总质量m=330kg。

基础深度H按下式计算校核：

H==1.2m

式中L——基础长度，L=0.8m；

B——基础宽度，B=0.5m；

——基础所用材料的容重，本设计采用混泥土基础，=23520N/m3

基础的平、剖面图如下：

2.5吸水管路和压水管路计算

每台泵都有单独的吸水管与压水管，由于设备只安装近期要求的设备，所以吸水管、压水管管径根据近期设计水量确定。

2.5.1吸水管

已知Q=280÷2=140m3/h=38.9L/s

采用DN200的钢管，则v=1.27m/s，i=0.01402。

2.5.2压水管

采用DN175的钢管，则v=1.66m/s，i=0.02867。

2.6机组和管道布置

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，在订货时给予说明。

每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。

泵出水管上设有液控蝶阀和手控蝶阀，吸水管上设手动闸板闸阀。

为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN275的输水干管用DN275蝶阀连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀一个。

2.7吸水管路和压水管路中水头损失的计算

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路线图，如下：

2.7.1吸水管路中水头损失∑hS

∑hS=∑hfs+∑hls

式中∑hfs——沿程水头损失

∑hls——局部水头损失

∑hfs=l1·is=2.822×0.01402=0.0396m

∑hls=∑§i=（§1+§2+§4+§5）=（0.1+0.78+0.15+0.18）×1.272÷（2×9.8）=0.0996m

式中§1——喇叭口式吸水管进口局部阻力系数，§1=0.1

§2——DN200钢制焊接弯头90°，§2=0.78

§4——DN200手动蝶阀，§4=0.15

§5——DN200×125偏心异径管，§5=0.18

故∑hS=∑hfs+∑hls=0.0396+0.0996=0.1392m

2.7.2压水管路水头损失∑hd

∑hd=∑hfd+∑hld

式中∑hfd——沿程水头损失

∑hld——