1、泵站设计污水泵站设计计算专业班级 给排121 姓 名 叶XX 学 号 2012XXXXXXXXX 1. 设计基础依据本工程为生活污水处理厂污水提升泵站,最高日最高时污水量为,进水口设计水位为-3.30m,沉砂池高度为4.00m。2 格栅设计城镇污水设计流量为291.67L/s=0.292m3/s。设格栅前渠道水深为h=0.4m,过栅流速v=0.8m/s,栅条间隙宽度e=20mm,格栅倾角=60。2.1 格栅总宽度B取栅条宽度s=0.01m,可计算得出格栅间隙数n。格栅总宽度 2.2 过栅水头损失h1栅条采用矩形断面,形状系数=2.42,取水头损失增大倍数k=3,可计得过栅水头损失。取,即将栅后
2、渠底降低0.1m,以免栅前渠道涌水。2. 3 格栅渠道总高度H取格栅渠道超高,则栅前渠道高度,可计算出格栅渠道总高度H。2.4 格栅渠道总长度L取进水渠道流速为0.8m/s,则进水渠道宽度,进水渠道展开角,进水渠渐宽部分的长度出水渠减缩部分的长度格栅渠道总长度2.5 每日栅渣量对于栅条间隙20mm的格栅,可取,可得3 污水泵机器间设计3.1 污水泵流量的确定、设计扬程的估算3.1.1 污水泵流量取最高日最高时设计水量1050m3/h为提升泵站的设计流量。3.1.2 污水泵杨程估算设泵吸压水管路的总损失初估为4m,安全水头为2m,有效水深为2m,2个闸门的水头损失都取0.05m。计算水泵最低吸水
3、水位。泵站的扬程可用以下公式计算泵站扬程(m)吸水地形高度(m),为集水池经常水位与水泵轴线标高之差;其中经常水位是集水池运行中经常保持的水位,一般可以采用平均水位压水地形高度(m),为水泵轴线与经常提升水位之间的高差;其中经常提升水位一般用出水正常高水位管道总水头损失(m),初步估计,最大流量时为2m,最小流量时为0.1m过栅水头损失(m),由上面计算得0.127m安全水头,一般取12m,本设计取2m进水管的设计水位为-3.30m,则集水池的最高水位为:(-3.30)-0.05-0.1-0.05=-3.50m(0.05为2个闸门水头损失,0.1为过栅损失)集水池的最低水位为(-3.50)-2
4、=-5.50m(集水池的有效水深为2m)流量最大时:流量最小时:3.1.3 选泵方案比较如下图根据以上计算结果作出a(1050m3/h,15.50m),在流量最小处的扬程11.50m作出b点,连结ab,作出ab线,选泵。结果列于表中。图1 QW潜污泵型谱图3.2 污水泵设计方案确定3.2.1 提方案所提方案如下表:表1 选泵方案方案编号用水变化范围(m3/ h)运行泵及其台数第一方案选用两台640790一台300QW800-15-551280580两台300QW800-15-55第二方案选用两台410590一台250QW600-15-458201180两台250QW600-15-45(1)绘制
5、水泵一300QW800-15-55的单泵及并联特性曲线 在高效段范围内取两点坐标,用抛物线法拟合水泵特性曲线方程,先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2,在水泵特性曲线取两点A(Q1,H1)和B(Q2,H2),其中A为(730,16),B为(770,15.5)。代入方程可知则将A(730,16),代入,得所以单水泵特性曲线方程:,并联水泵特征曲线方程:。用描点法绘出Q-H特性曲线。取点列表:表2 1台水泵一Q-H表取点123456789Q(m3/h)0100200300400500600700800H(m)20.4220.3420.0119.6719.0918.3517.4316.3515.1
6、1表3 2台水泵一并联Q-H表取点123456789Q(m3/h)02004006008001000120014001600H(m)20.4220.3420.0119.6719.0918.3517.4316.3515.11描点法绘图得:图2 单泵及并联特性曲线(2)绘制水泵二250QW600-15-45的单泵及并联特性曲线 在高效段范围内取两点坐标,用抛物线法拟合水泵特性曲线方程,先假设Q-H特性曲线H=Hx-SxQ2,在水泵特性曲线取两点A(Q1,H1)和B(Q2,H2),其中A为(590,15),B为(530,16)。代入方程可知则将A(590,15),代入,得所以单水泵特性曲线方程:,并
7、联泵特征曲线方程:。用描点法绘出Q-H特性曲线。表4 1台水泵二Q-H表取点12345678910Q(m3/h)0100200300400500600700800900H(m)19.8719.7319.3118.6117.6316.3714.8313.0110.918.53表5 2台水泵二并联Q-H表取点12345678910Q(m3/h)020040060080010001200140016001800H(m)19.8719.7319.3118.6117.6316.3714.8313.0110.918.53描点法绘图得:图3 水泵二的单泵及并联特性曲线3.2.2 进行方案比较后,确定设计方案
8、表6 选泵方案比较表方案编号用水变化范围(m3/h)运行泵及其台数泵扬程(m)所需扬程(m)扬程利用率(%)泵效率(%)第一方案选用两台300QW800-15-55640790一台300QW800-15-5515.2417.0215.0517.029810082.7812801580两台300QW800-15-5515.1816.9813.0314.74858782.78第二方案选用两台250QW600-15-45410590一台250QW600-15-4515.0017.5214.4617.529610082.68201180两台250QW600-15-4515.0017.5212.8214
9、.37858782.6(1)方案比较经过两个方案比较,方案一的能量浪费较少,扬程利用率较高,水泵效率高,平时运行费低,且并联输送水量大,比方案二更节能,因此选择方案一,选用3台300QWQ800-15-55型泵,二用一备。(2)查出所选水泵及电动机的各项参数。表7 水泵性能参数表水泵型号Q(m3/h)H(m)转速r/min轴功率(KW)效率(%)允许吸上真空高度Hs叶轮直径D进口法兰DN吸水喇叭口DN泵重(吨备注300QW800-15-55800159805582.783001.35表8 配用电机性能参数表电机型号功率(KW)转速r/min电压(V)重量(吨)参考价格Y280M-6759803
10、800.183.3 水泵机组基础尺寸的确定图4 潜污泵尺寸图图5 潜污泵安装尺寸图3.3.1 查出水泵的外形尺寸及安装尺寸根据给排水设计手册第11册及网络等资料,查出所选泵的安装尺寸。表9 泵的安装尺寸表egHlmin300QW800-15-557707805003.3.2 计算机组基础尺寸 a、对于不带底座的大中型泵 基础长度L=地脚螺栓孔间距+(400500)mm =g+400=780+400mm=1180mm 基础宽度B=地脚螺栓孔间距+(400500)mm =e+400=770+400=1170mmb、基础高度H=3.0W/LBrH=3.0w/LBr=3.01350(1.181.172
11、400)=1.22m式中: W-机组总重量 r-混泥土容重2400kg/ m33.3.3 基础的校核 c、基础重量=1.181.171.222400=4042.40kg 机组重量=1350kg 满足基础重量=机组重量3,符合要求 d、基础高度1220mm50cm70cm ,符合要求 基础顶面高出室内地坪取30cm1020cm3.4 水泵机组布置本泵站分三期建设,本设计为最后一期工程。(1)水泵机组布置原则机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组布置应保证运行安全、装卸、维修和管理方便,管道总长度最短、接头配件最少、水头损失最小,降低平时运行费用,并应考虑泵站有扩展的余地。水泵机组的排列决定
12、泵房建筑面积的大小,应尽量缩小泵房面积,降低造价。(2)泵站排列方式污水泵站一般有图5三种排列方式:图6 污水泵站排列方式本设计选择中间的排列方式。3.5 确定泵站类型根据泵站的平面形式,泵站的布置为方形;根据泵站机器间地面与室外地面相对标高,泵站采用地下式泵站。应根据吸水面高度、地质情况、供水要求的可靠程度、水泵的充水方式、水泵允许吸上真空高度等因素选择。污水泵站启动频繁,应采用自罐式吸水方式;方形泵房有利于设备布置。3.6 计算吸、压水管及联络管直径a 单泵压水管,设计流速假设为2.0m/s,由公式可知流量为管径为:,取其实际流速为: b 当两台水泵水量合用一条压水管,即压水总管,而仅有一
13、台水泵工作时,设计流速为2.0m/s,此时联络管流量为1560m3/h 。管径为:取实际流速为: 满足要求表10 吸、压水管及联络管管径计算表泵型管道最大流量Q(m3/h)估计流速V(m/s)计算管径D(mm)选用管径D(mm)实际流速V(m/s)300QW800-15-55吸水管无吸水管压水管90023994001.99联络管156025255002.213.7 布置机组与管道,确定泵房平面尺寸(1)机组、设备间距布置要求图7 泵房机组间布置图(2)吸水口间距和离墙距离应符合图8要求图8 吸水口间距及离墙距离 图9 机器间尺寸计算图(3)确定机器间长、宽,并画出机器间布置如图9 (4)压水管
14、路设计要求泵站内的压水管路要求坚固而不漏水,因污水宜腐蚀管道,采用铸铁管。为便于拆装与检修,在适当地点设法兰接口。为了安装上方便和避免管路上的应力传至水泵,一般应在压水管路设置伸缩节或柔性的橡胶接头。为了承受管路中内压力所造成的推力,在一定的部位上(各弯头处)应设置专门的支墩或拉杆。在不允许水倒流的给水系统中,应在水泵压水管上设置止回阀。(5)确定泵房机器间平面尺寸要求查出阀门、管件长度,并图示。 图10 机器间尺寸计算图3.8 确定水泵机组安装标高和机器间标高来水管设计水位=-3.30m格栅前的水位=来水管设计水位-闸门水头1水头损失0.05m=-3.30-0.05=-3.35m格栅后的水位
15、=栅前水位-过栅水头损失=-3.35-0.1=-3.45m压水管轴线标高=-0.75m(0.7m)+l/2(联络管管径)0.25=-1.00m机器间室内标高=-0.5m最高水位=栅后水位-闸门2水头损失0.05m=-3.45-0.05=-3.50m最低水位=最高水位-有效水深(1.52.0m)=-3.50-2.0=5-5.50m池底=最低水位-H2-H3=-5.50-0.54-0.4=-6.44m室内基础标高=池底标高+H3=-6.44+0.40=-6.04m出水口标高=室内基础+H1=-6.04+0.77=-5.27m 图11 高程计算图3.9 吸、压水管的水头损失计算(1)沿线水头损失计算
16、管道沿程水头损失hy=iL其中:L管段长度i水力坡降(单位长度管段的水头损失) AB管段LAB=-1000-(-5500)+250+100+300+700+(255+914+480+355)+2480=10334mmBC管段:LBC=2480mm=2.48mCD管段:LCD=1640+300+4000-(-1000)=6940沿程水头损失 hg=il=10.3340.0127+(2.48+6.94)0.0135=0.2711(2)计算局部水头损失 图12 局部水头损失计算图表11 局部水头损失计算表序号管件名称管件局部阻力流量Q最大流速v(m)局部水头损失(m)直径系数(m3/h)(m/s)(
17、mm)1喇叭口DN6000.29000.880.0390.00782弯头DN3000.529003.540.6390.33223渐扩管DN3004000.179001.990.2020.034344弯头DN4000.599001.990.2020.12125球形体缩节DN4000.219001.990.2020.04246止回阀DN4001.809001.990.2020.36367闸阀DN4000.069001.990.08150.26088三通12DN4005001.609001.250.06370.10199三通2DN4005001.6015602.190.2450.39210弯头2DN
18、5000.6415602.190.2450.156811弯头3DN5000.6415602.190.2450.15681.9698(3)总水头损失= 各管段水头损失为沿程水头损失和局部水头损失之和。再计算总水头损失,即计算A-D管路水头损失,为AB管段、BC管段、CD管段水头损失之和。则水泵所需总扬程:H=4.2-(1.00-5.50)+(0.2711+1.9698)+2=12.94093.10 水泵工况点的校核(1)水泵管道特性曲线比阻管道曲线,低水位为,高水位为列出流量与杨程计算表,再描点作图:表12 管道特性曲线计算(最低水位)取点123456789Q(m3/h)020040060080
19、01000120014001600H(m)11.5011.5811.8212.2312.8013.5314.4215.4816.70表13 管道特性曲线计算(最高水位)取点123456789Q(m3/h)02004006008001000120014001600H(m)9.509.589.8210.2310.8011.5312.4213.4814.70画出最低水位和最高水位时的管道、单泵和并联泵的特性曲线图,如下图所示:图13 提升泵工况校核曲线图检验单泵运行和并联运行时,由泵得性能图得知该泵4个工况点都在高效段,所选泵合理。 4 集水池容积校核集水池的容积在满足安装格栅和吸水管的要求,保证水
20、泵的吸水条件并能够及时将流入的污水抽走的前提下,应尽量小些,这样既降低造价,又可以减轻污水池污水中杂物沉积和腐化。(1)全昼夜运行的大型泵站(最高日污水处理量超过15000m3),集水池容积根据工作泵机组停车时启动备用泵所需时间来计算。一般可采用不小于最大泵5min出水量的容积。W1集水池有效容积,m3Q最大泵5min出水量,m3/h设计中取有效水深2m,则集水池有效面积已知机器间长度为7.91m,宽度为5.25m,机组有效面积S=7.845.25=41.53m,SF,所以机器间尺寸适合。5 选择起重设备、确定泵房建筑高度 本设计泵站为地下式,如图14所示。水泵和电机重量为1.53吨,跨度要求
21、11.80米,选用LDT1.6-8电动单梁起重机,跨度13.5米。查手册11表4-14得到H=587,即a2=587。 本设计要求起升高度10.8米,选用电动葫芦CD12-12D,查手册11表4-5得到电动葫芦重量290kg。电动葫芦安装尺寸查手册11表4-7,得到e+f=930+140=1070,即c2=1070。水泵、电机重量和电动葫芦总重量G=1.53+0.29=1.82吨1.9吨,符合要求。泵房高度H= n+ a2 +c2+d+e+f+k+H2 =0.1+0.587+1.07+1.20.54+1.65+0.5+2.00+地面标高0.3-(-6.44集水池底标高) =12.89m 图14
22、 桥式吊车泵房高度的确定 图中 n一般采用不小于01m; a2行车梁高度,m; c2钢绳绕紧时,行车梁底至起重吊钩中心的距离,m; d起重绳的竖直长度(对于水泵为085,对于电机为12,为起重部件的宽度),m; e最大起吊物的高度,m; f吊起物底部和最高一台物体顶的距离,05m; g最高一台水泵或电机顶至室内地坪高度,m; k地面最高物体高度,m; H2泵房地下部分的高度,m。 6 设计总结 本设计做了好长时间,好几天不用上课的时间都被老师叫去课室讨论设计要求和内容,让我们受益匪浅,老师为我们的设计担忧,但同时,设计的内容也渐渐增多,要求也越来越高,让我们好几天无法入睡,通宵了好几天,才勉强跟上老师要求我们做到的设计的脚步,不过这很能锻炼我们在设计上的能力。 我从这次的设计中深刻理解到,做事要认真,设计泵站不在高效段就要改,改到在高效段为止。而设计中,要细心,因为有些数据是要自己看图量度出来的,要是量得不准,肯定对之后的设计有影响。通过这次设计,让我理解了泵站设计该如何去做,步骤如何,还有计算的要点,锻炼了我的工作和计算能力,磨练了我耐心细致的意志,为我日后的工作增加经验。
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