给水泵站工艺设计

第四章给水泵站工艺设计1设计资料(l)基础资料基础资料对设计具有决定性作用和不同程度的约束性。主管部门对设计工作的主要指示、决议、设计任务书、有关的协议文件、工程地质、水文与水文地质、气象、地形等等，都属于这类资料。(2)参考资料参考资料仅供参考，不能作为设计的依据，如各种参考书籍，口头调查资料，某些历史性记录及某些尚未生产的产品目录等。2泵站工艺设计步骤和方法(1)确定设计流量和扬程。(2)初步选泵和电动机或其它原动机，包括水泵的型号，工作泵和备用泵的台数。(3)设计机组的基础。(4)计算水泵的吸水管和压水管的直径。(5)布置机组和管道。(6)精选水泵和电动机。(7)选择泵站中的附属设备。(8)确定泵房建筑高度。(9)确定泵房的平面尺寸，初步规划泵站总平面。(10)向有关工种提出设计任务。(11)审校，会签。(12)出图。(13)编制预算。8.1水泵站分类与特点8.1.1分类(1)按照水泵机组设置的位置与地面的相对标高关系:地面式泵站、地下式泵站与半地下式泵站。(2)按照操作条件及方式，泵站可分为人工手动控制、半自动化、全自动化和遥控泵站。(3)在给水工程中，常见的分类是按泵站在给水系统中的作用可分为：取水泵站、送水泵站、加压泵站及循环水泵站。8.1.2取水泵站(也称一级泵站)（1）组成水源吸水井取水泵房切换井净水构筑物注：直接送水无需切换井（2）设计注意点A、泵房形式：山区一般圆形钢筋混凝土结构。“贵在平面”B、在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性、泵房筒体的抗浮、抗裂、防倾覆、防滑坡等方面。C、在施工过程中，要注意季节。D、在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用好通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。E、在新建给水工程时，应考虑到远期扩建的可能性。其特点“百年大计，一次完成”。8.1.3送水泵站(也称二级泵站)（1）组成清水池送水泵房切换井管网高地水池（2）吸水井作用：有利于水泵吸水管道布置，也有利于清水池的维修。形式：AB二级泵房分离式清水池池内式8.1.3加压泵站方式：直接串接清水池及泵站加压方式二级泵房加压泵站止回阀8.1.4循环泵站多用在企业一般设置热水、冷水两组水泵。生产车间热水泵冷却构筑物冷水泵8.2工作泵的选择8.2.1选泵的主要依据流量扬程以及其变化规律(1)一级泵站的设计流量A、泵站从水源取水，输送到净水构筑物。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。TQQdrB、泵站将水直接供给用户或送到地下集水池β——给水系统中自身用水系数，一般取β＝1.01-1.02TQQdr一级泵站扬程(1)送水至净化构筑物(2)直接供水)21('～HhHHsevST)21(～hhHHdsSTHST’——水源井中枯水位(或最低动水位)与给水管网中控制点的地面标高差(mH2O)；Σh——管路中的总水头损失(mH20)；Hsev——给水管网中控制点所要求的最小自由水压(也叫服务水头)。(2)二级泵站的设计流量对于小城市的给水系统，大多数采用泵站均匀供水方式，即泵站的设计流量按最高日平均时用水量计算对于大城市的给水系统，宜采取泵站分级供水方式，即泵站的设计流量按最高日最高时用水量计算。最大日用水量变化曲线8.2.2选泵要点(1)大小兼顾，调配灵活已知：用水区的用水量从最大为795m3／h到最小为396m3／h，逐时变化。12Sh—19型水泵特性曲线四台不同型号水泵Q-H曲线从泵站运行管理与维护检修的角变来看，如果水泵的型号太多则不便于管理。由第一条：在用水量和所需的水压变化较大的情况下，选用性能不同的水泵的台数越多，越能适应用水量变化的要求，浪费的能量越少。综合以上要点：如选用5台泵的泵站，采用1：2：3：3：3，这样配置的水泵可应付12种工况变化。(2)型号整齐，互为备用(3)合理地用尽各水泵的高效段可按不同方案计算后综合选泵按最大日平均小时流量的70％(即0.7Q日·平均时)按最大日平均小时流量的100％(即1.0Q日·平均时)按最大日平均小时流量的130％(即1.3Q日·平均时)(4)近远期相结合。“小泵大基础”近期发展换大泵轮远期发展换大泵(5)大中型泵站需作选泵方案比较。例根据给水管网设计资料，己知最高日最高时用水量为920L／s，时变化系数Kh为1．7，日变化Kd为1.3，管网最大用水时水头损失为11.5m，吸水管水头损失为1.5m。泵站吸水井最低水位到管网中最不利点地形高差为2m，用水区建筑物层数为3层，试进行送水泵站水泵的选型设计。m3521625.115.12Hm2221622H泵站的最大扬程为:泵站流量Q=30L/S所需扬程为:在ab线上找，以节能为依据；由时变化系数、日变化系数得到：Q＝416L/S,所需扬程31m.方案一：20sh-13和两台12sh-13方案二：14sh-13\14sh-13A\12sh-138.2.3选泵时尚需考虑的其它因素(1)水泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部布置、泵站造价等有影响。(2)应在保证不发生气蚀的前提下，应充分利用水泵的允许吸上真空高度。(3)应选用效率较高的水泵，如尽量选用大泵。(4)根据供水对象对供水可靠性的不同要求，选用一定数量的备用泵。(5)应尽量结合地区条件优先选择当地制造的成系列生产的、比较定型的和性能良好的产品。8.3.1备用泵选择(1)在不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组；(2)允许短时间内中断供水时．可只设一台备用泵。(3)城市给水系统中的泵站，一般也只设一台备用泵。通常备用泵的型号可以和泵站中最大的工作泵相同。当管网中无水塔且泵站内机组较多时，也可考虑增设一台备用泵，它的型号与最常运行的工作泵相同。(4)如果给水系统中有足够大容积的高地水池或水塔时，则泵站中可不设备用泵，仅在仓库中贮存一套备用机组即可。备用泵相其它工作泵一样，应处于随时可以启动的状态。8.3备用泵的选择8.3.2选泵后的校核在泵站中水泵选好之后，还必须按照发生火灾时的供水情况，校核泵站的流量和扬程是否满足消防时的要求。对于一级泵站：frftQQQQ2)'(2Qf——设计的消防用水量(m3／h)，Q’——最高用水日连续最大二小时平均用水量(m3／h)；Qr——一级泵站正常运行时的流量(m3／h)；tf——补充消防用水的时间,从24—48h，由用户的性质和消防用水量的大小决定,见建筑设计防火规范；α——计及净水构筑物本身用水的系数。对于二级泵站，消防属于紧急情况。消防用水其总量一般占整个城市或工厂的供水量的比例虽然不大，但因消防期间供水强度大，使整个给水系统负担突然加重。因此，应作为一种特殊情况在泵站中加以考虑。8.3.3小结：1、水泵类型选择水泵类型主要根据扬程选择，常用有离心泵、轴流泵、混流泵等。一般情况下，泵站设计扬程小于l0m，宜选用轴流泵；5—20m，宜选用混流泵；20—l00m，宜选用单级离心泵，大于100m时可选用多级离心泵。当混流泵与轴流泵都可使用时，应优选混流泵，当离心泵与混流泵都可使用时，若扬程变化较大，一般宜选用离心泵。2、水泵台数的确定：(1)建设费与运行费。一般在同样流量情况下，机组台数越少，建设费和运行费越小。(2)运行管理。一般来说，机组台数少，管理运行较方便(3)流量调节能力。机组台数少，流量调节能力较差。(4)备用机组：对于灌溉泵站，装机3—9台时，其中应有l台备用，多于9台时，应有2台备用。对于重要城市供水泵站，工作机组3台及3台以下时，应增设1台备用机组，多于3台，应增设2台备用机组。综上，水泵台数要考虑各方面的因素分析确定。一般情况下，中小型泵站以3—9台为宜。流量变化幅度大的泵站，台数宜多；流量比较稳定的泵站，台数宜少。4.4水泵机组的布置与基础设计4.4.1水泵机组的布置1、纵向排列(即各机组轴线平行单排并列)适用于如IS型单级单吸悬管式离心泵。机组之间各部尺寸要求：(1)水管外壁和墙壁的净距A：A=最大设备的宽度加1m，但A≮2m。(2)水管与水管之间的净距B：B＞0.7m(3)水管外壁与配电设备的安全操作距离C：当为低压配电设备时C≮1.5m，高压配电设备C≮2m。(4)水泵外形凸出部分(基础)与墙壁的净距D：D≮1m。(5)电机外形凸出部分(基础)与墙壁的净距E：E=电机轴长加0.5m，但不宜＜3m。(6)水管外壁与相邻机组的突出部分的净距F：F≮0.7m(1m)。2、横向排列适用侧向进、出水的水泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型水泵机组之间各部尺寸要求：(1)水泵凸出部分(基础)到墙壁的净距Al：A1=最大设备的宽度加1m，但A1≮2m。(2)出水侧水泵基础与墙壁的净距B1：Bl不宜小于3m。(3)进水侧水泵基础与墙壁的净距Dl：Dl不宜小于1m。(4)电机凸出部分与配电设备的净距C1：C1＝电机轴长十0.5m。但是，低压配电设备应Cl≥1.5m；高压配电设备C1≥2.0m。(5)水泵基础之间(电机与水泵凸出部分)的净距E1值与C1要求相同，E1=C1(6)为了减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房外面。3、横向双行排列适用在泵房中机组较多的圆形取水泵站；这种布置形式两行水泵的转向相反需配置不同转向的轴套止锁装置。8.4.2水泵机组的基础卧式水泵均为块式基础，其尺寸大小一般均按所选水泵安装尺寸所提供的数据确定。(1)对于小泵：基础长度L＝底座长度L1十(0.15-0.20)(m)基础宽度B＝底座螺孔间距(在宽度方向上)b1十(0.15-0.20)(m)基础高度H＝底座地脚螺钉的长度l1十(0.15-0.20)(m)(2)对于不带底座的大、中型水泵：可根据水泵或电动机(取其宽者)地脚螺孔的间距加上0.4-0.5m，基础高度确定方法同上。（3）以基础大于机组总重量的2.5－4.0倍校核尺寸。8.4.3布置机组小结：(1)相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道，0.7m(2)方便检修(3)泵站内主要通道宽度应不小于1.2m。(4)辅助泵(排水泵、真空泵)通常安置于泵房内的适当地方，尽可能不增大泵房尺寸。4.5吸水与压水管路系统4.5.1对吸水管路的要求(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吸水管在吸水井中的位置(1)淹没深度h(不应小于0.5-1.0m，否则应安装隔板(2)吸水管的进口到井底距离(不应小于0.8D)(3)吸水管喇叭口边缘到井壁距离(4)吸水喇叭口之间距离底阀：水下式水上式使用条件：吸水管路水平段有足够的长度水上式底阀1吸水管；2底阀；3滤罩；4工作台例：设水泵安装高度为4m，底阀距离吸水池中最低水位为3.5m。试计算该水上式底阀正常工作所需的吸水管水平段l1的长度(米)。吸水管中的设计流速建议数值：管径小于250mm时，为1.0-1.2m／s；管径等于或大于250mm时，为1.2-1.6m／s。在吸水管路不长且地形吸水高度不很大的情况下，可采用比上述数值大些的流速，如1.6—2.0m／s。例如水泵为自灌式工作时，则吸水管中流速就可适当放大8.5.2对压水管路的要求(1)不漏水(2)方便检修法兰连接(3)安全橡胶接头、止回阀(4)操作方便直径≥400mm，电动阀止回阀设置：(1)井群给水系统。(2)输水管路较长，突然停电后，无法立即关闭操作闸阀的送水泵站(3)吸入式启动的泵站，管道放空后，再抽真空困难。(4)遥控泵站无法关闸。(5)多水源、多泵站系统。(6)管网布置位置高于泵站，如无止回阀时，在管网内可能出现负压。止回阀安装：水泵与压水闸阀之间优点：检修时，防止水倒灌水泵启动时，阀板受力均衡缺点：压水闸检修时需放空压水管路的设计流速为:管径小于250mm时，为1.5—2.0m／s；管径等于或大于250mm时，为2.0—2.5m／s；上述设计流速取值较给水