《泵与泵站》课程设计—取水泵站的设计

目录一、设计说明书...............................................................................................................................1一工程概述..........................................................................................................................1二、设计概要...................................................................................................................................1三、设计计算...................................................................................................................................2一设计流量的确定和设计扬程估算：............................................................................2二、初选泵和电机..............................................................................................................3三、吸水管路的设计..........................................................................................................7四、压水管路的设计..........................................................................................................8五、水泵间布置..................................................................................................................9六水泵房安装高度............................................................................................................11七辅助设备设计................................................................................................................13四、参考文献...............................................................................................................................15泵与泵站课程设计06033137周智同1一、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。泵与泵站课程设计06033137周智同2三、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=1.05-1.1T——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α=1.05,则近期设计流量为Q=1.05×2485000=3718.75m3/h=1.033m3/s远期设计流量为Q=1.05×2495000=4156.25m3/h=1.155m3/s(2)设计扬程HST①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=33.60m②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；h=1.1×0.00425×1500=7.0125m(式中1.1包括局部损失而加大的系数)TQQdr泵与泵站课程设计06033137周智同3③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+h=HST+SQ2式中HST——最高时水泵的净扬程，m;h———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)0600100017002000∑h(m)0.000.230.631.812.50H(m033.6032.8333.2334.4135.10Q(m3/h)25002800340039004200∑h(m)3.914.907.2310.8012.10H(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。泵与泵站课程设计06033137周智同4三台500S59A型泵并联工况点0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.00010002000300040005000600070008000Q(m3/s)H(m)管路特性曲线500S59A型泵特性曲线两台500S59A型水泵并联特性曲线三台500S59A型泵并联特性曲线图1水泵并联工况点的求解图500S59A型泵基本参数泵与泵站课程设计06033137周智同5图2离心泵性能曲线图泵与泵站课程设计06033137周智同6(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）LL1L2L3BB13510186011675801000810B3AHH1H2H3800710400800370480EhW水泵W电机n—φd80012002235N3000N4—35表3进口法兰尺寸表4出口法兰尺寸500S59A型泵工作曲线图DN1D01D1n1-d150062067020-26DN2D02D2n2-d235046050516-22泵与泵站课程设计06033137周智同7500S59A型泵安装尺寸三、吸水管路的设计(1)流量QQ1=325.4156=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㎜泵与泵站课程设计06033137周智同8喇叭口之间距离l1≥（1.5～2