泵与泵站课程设计取水泵站的设计.docx

1、泵与泵站课程设计取水泵站的设计一、设计说明书工程概述(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=1.051.1，取水头部到泵房吸水间的全部水头损

2、失为10kPa，泵房底板高度取11.5m。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

3、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

4、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 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(m3h)；Qd供水对象最高日用水量(m3d)；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=1.05-1.1T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=1.05,则近期设计流量为 Q=1.05=3718.7

5、5m3/h=1.033 m3/s远期设计流量为 Q=1.05=4156.25m3/h=1.155 m3/s(2)设计扬程HST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

6、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=0.754156.25=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； =1.10.004251500=7.0125m (式中1.1包括局部损失而加大的系数)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、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=H

7、ST+=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/sHST=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)0600100017002000h(m)0.000.230.631.812.50H(m033.6032.8333.2334.4135.10Q(m3/h)25002800340039004200h(m)3.91

8、4.907.2310.8012.10H(m)36.5137.5039.8344.4144.70(2） 水泵选择选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律 大小兼顾，调配灵活 型号整齐，互为备用 合理地用尽各水泵的高效段 要近远期相结合。“小泵大基础 ”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

9、。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=15002170m3/s，扬程H=5739m，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400 kw，效率为72%74%，气蚀余量：Hs=6m表2 500S59A型水泵外型尺寸（不带底座）（单位：m）LL1L2L3BB13510186011675801000810B3AHH1H2H3800710400800370480EhW水泵W电机nd80012002235 N3000 N

10、435表3 进口法兰尺寸 表4 出口法兰尺寸DN1D01D1n1-d1500 62067020-26DN2D02D2n2-d235046050516-22500S59A型泵工作曲线图500S59A型泵安装尺寸、吸水管路的设计(1) 流量QQ1=1385.52 m3/h = 0.385 m3/s(2)吸水管路的要求 不漏气 管材及接逢 不积气 管路安装 不吸气 吸水管进口位置 设计流速： 管径小于250时，V取1.01.2 m/s 管径等于或大于250时，V取1.21.6 m/s(3) 吸水管路直径 采用DN6008钢管，则V=1.32m/s ，i=3.56(4) 吸水管路的管件布置喇叭口设计喇

11、叭口扩大直径 D(1.31.5)d=1.4600=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(0.751.0)D 取a=0.9800=720 取700 喇叭口距室底的距离 h1(0.60.8)D=0.75800=1200 喇叭口之间距离 l1（1.52.0）D=1.5800=1200 喇叭口淹没深度 h2（1.01.25）D=1.25800=1200 喇叭口中心线与后墙的距离C=（0.81.0）D=0。9800=720 取700 喇叭口与进水室的距离 l3D=2400 手动闸阀 采用Z45T10正齿轮转动暗杆楔式闸阀，其规格为：500S5

12、9A： DM=700，L=6603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： DN700 500，L=600,=0.20 90弯头 500S59A: DN600, T=700, =1.06、压水管路的设计(1) 流量QQ1=1385.52 m3/h = 0.385 m3/s(2)压水管路要求要求坚固而不漏水,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。压水管的设计流速：管径小于250时，为1.52.0 m/s 管径等于或大于250时，为2.02.5 m/s压水管的选取采用DN4506钢管

13、，则V=2.34 m/s，i=16.2(3)、压水管路配件 止回阀 采用HH4410微阻缓闭式止回阀，其规格为 500S59A： DN600，L=1180，=0.39 电动闸阀 采用Z945T10电动暗杆楔式闸阀，其规格为： 500S59A： DN600, L=600,W=1018 kg , =0.06手动闸阀 设置在水管路上的常开阀门，采用Z45T25暗杆闸阀， 其规格为：500S59A： DN600,L=600,W=1540 kg , =0.06 同心渐扩管 压水管路上的渐扩管规格如下：500S59A，DN500 600, L=600, =0.11设在联络管上的渐扩管规格: DN600 8

14、00,L=800, =0.34 DN500 800,L=800. =0.31 三通管 DN500 800,L=1200, =0.78、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）+（400500）基础宽：B=水泵地脚螺钉间距（宽方向）+（400500）基础高：H=（2.54.0）（W水泵+W电机）/(L)因此，500S59A型泵： L=B+L2+L3+（400500）=1000+1167+580+453=3200 B=A+450=710+450B+450=1250 取1250