泵与泵站课程设计取水泵站的设计.docx
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泵与泵站课程设计取水泵站的设计
一、设计说明书
<一>工程概述
（一）工程概括
市因发展需要，原有的第一水厂已不能满足居民的用水要求，因此，规划设计日产水能力为9.5万m3的第二水厂，给水管线设计已经完成，现需设计该水厂取水泵房。
（二）设计资料
市新建第二水厂工程近期设计水量为85000m3/d，要求远期发展到95000m3/d，采用固定取水泵房用两条直径为800mm的自流管从江中取水。
水源洪水位标高为38.00m，枯水位标高为24.60m。
净水构筑物前配水井的水面标高为57.20m，自流取水管全长280m，泵站到净化场的输水干管全长1500m。
自用水系数α=1.05~1.1，取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为10kPa，泵房底板高度取1~1.5m。
二、设计概要
取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。
取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。
其从水源中吸进所需处理的水量,经泵站输送到水处理工艺流程进行净化处理。
本次课程设计仅以取水泵房为例进行设计，设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。
取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。
设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。
在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。
在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。
此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应该考虑到远期扩建的可能性，所以用远期的容量及扬程计算。
对于机组的配置，我们可以暂时只布置三台500S59A型水泵（一台备用，两台工作），远期需要扩建时，再增加一台同型号的水泵。
三、设计计算
<一>设计流量的确定和设计扬程估算：
（1）设计流量Q
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不均匀工作。
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
近期设计流量为Q=1.05×=3718.75m3/h=1.033m3/s
远期设计流量为Q=1.05×=4156.25m3/h=1.155m3/s
（2）设计扬程HST
①静扬程HST的计算
通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管道检修，另一条自流管道通过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1m，则吸水间中水面标高为38.00-1.00=37.00m,最低水面标高为24.60-1.00=23.60m,所以泵所需静扬程HST为：
洪水位时，HST=57.20-37.00=20.20m
枯水位时，HST=57.20-23.60=33.60m
②输水干管中的水头损失∑h
设采用两条DN800的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即Q=0.75×4156.25=3117.2m3/h=0.866m3/s,查水力计算表得管内流速v=1.72m/s,i=4.25‰,所以
输水管路水头损失；=1.1×0.00425×1500=7.0125m
（式中1.1包括局部损失而加大的系数）
③泵站内管路中的水头损失∑h
粗估1.8m，安全水头2m，
则泵设计扬程为：
枯水位时：
Hmax=33.60+7.0125+1.8+2=44.4125m
洪水位时：
Hmin=20.20+7.0125+1.8+2=31.0125m
<二>、初选泵和电机
（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=33.60m,把Q=4156.25m3/h,H=44.41m,代入上式得:
S=8.10
所以管路特性曲线即为:
H=HST+8.10Q2=33.60+8.10Q2
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/h）
0
600
1000
1700
2000
∑h（m）
0.00
0.23
0.63
1.81
2.50
H（m0
33.60
32.83
33.23
34.41
35.10
Q（m3/h）
2500
2800
3400
3900
4200
∑h（m）
3.91
4.90
7.23
10.80
12.10
H（m）
36.51
37.50
39.83
44.41
44.70
（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。
根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图（图2）和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：
近期选择三台500S59A型泵，两台工作一台备用，单泵工况点为（1980，44.5），满足近期工况的要求。
远期增加一台500S59A型泵，三台工作一台备用。
远期三台水泵并联时单泵工况点为（1860,50.06）,此时三台泵均工作在高效段工作。
图1水泵并联工况点的求解图
500S59A型泵基本参数
图2离心泵性能曲线图
（3）水泵参数
500S59A型单能双吸式离心式水泵性能参数如下：
流量Q=1500～2170m3/s，扬程H=57～39m，转数n=970r/min,泵轴额定功率：
N=333kW，电动机型号为Y400-54-6型异步电动机，配电机功率为400kw，效率为72%～74%，气蚀余量：
Hs=6m
表2500S59A型水泵外型尺寸（不带底座）（单位：
m）
L
L1
L2
L3
B
B1
3510
1860
1167
580
1000
810
B3
A
H
H1
H2
H3
800
710
400
800
370
480
E
h
W水泵
W电机
n—φd
800
1200
2235N
3000N
4—35
表3进口法兰尺寸表4出口法兰尺寸
DN1
D01
D1
n1-d1
500
620
670
20-26
DN2
D02
D2
n2-d2
350
460
505
16-22
500S59A型泵工作曲线图
500S59A型泵安装尺寸
<三>、吸水管路的设计
（1）流量Q
Q1==1385.52m3/h=0.385m3/s
（2）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
（3）吸水管路直径
采用DN600×8钢管，则V=1.32m/s，i=3.56‰
（4）吸水管路的管件布置
<1>喇叭口设计
喇叭口扩大直径D≥（1.3～1.5）d=1.4×600=840㎜取800㎜
喇叭口高度4（D-DN）=4×（800-600）=800㎜
喇叭口距墙壁的距离a>（0.75～1.0）D取a=0.9×800=720㎜取700㎜
喇叭口距室底的距离h1≥（0.6～0.8）D=0.75×800=1200㎜
喇叭口之间距离l1≥（1.5～2.0）D=1.5×800=1200㎜
喇叭口淹没深度h2≥（1.0～1.25）D=1.25×800=1200㎜
喇叭口中心线与后墙的距离C=（0.8～1.0）D=0。
9×800=720取700㎜
喇叭口与进水室的距离l≥3D=2400㎜
<2.>手动闸阀采用Z45T—10正齿轮转动暗杆楔式闸阀，其规格为：
500S59A：
DM=700㎜，L=660㎜
〈3〉偏心渐缩管为了防止吸水管积有空气，所以采用偏心渐缩管，查表得：
500S59A：
DN700500，L=600㎜,ζ=0.20
<4>90°弯头
500S59A:
DN600,T=700㎜,ζ=1.06
<四>、压水管路的设计
（1）流量Q
Q1==1385.52m3/h=0.385m3/s
（2）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
③压水管的选取
采用DN450×6钢管，则V=2.34m/s，i=16.2‰
（3）、压水管路配件
①止回阀采用HH44－10微阻缓闭式止回阀，其规格为
500S59A：
DN600，L=1180㎜，ζ=0.39
②电动闸阀采用Z945T－10电动暗杆楔式闸阀，其规格为：
500S59A：
DN600,L=600㎜,W=1018kg,ζ=0.06
③手动闸阀设置在水管路上的常开阀门，采用Z45T－25暗杆闸阀，其规格为：
500S59A：
DN600,L=600㎜,W=1540kg,ζ=0.06
④同心渐扩管压水管路上的渐扩管规格如下：
500S59A，DN500600,L=600㎜,ζ=0.11
⑤设在联络管上的渐扩管规格:
DN600800,L=800㎜,ζ=0.34
DN500800,L=800㎜.ζ=0.31
⑥三通管
DN500800,L=1200,ζ=0.78
<五>、水泵间布置
（1）基础尺寸确定
机组基础的作用是支撑和固定机组，便其运行不致发生剧烈震动，更不允许产生基础沉陷。
因此对基础的要求如下：
a）坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械振动荷载。
b）要浇在较坚实的地基上，不宜浇在松软的地基或新填土上，以免
发生基础下沉或不均匀沉陷。
结合以上要点及所选泵的类型，本次设计选用混凝土块式基础。
由于所选泵均不带底座，所以基础尺寸的确定如下：
基础长：
L=水泵地脚螺钉间距（长度方向）+（400～500）
基础宽：
B=水泵地脚螺钉间距（宽方向）+（400～500）
基础高：
H=（2.5～4.0）×（W水泵+W电机）/（Lβρ）
因此，500S59A型泵：
L=B+L2+L3+（400～500）=1000+1167+580+453=3200㎜
B=A+450=710+450〈B+450=1250取1250㎜
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