第6章 泵站设计-给水泵站工艺设计2

2020/2/2616.１给水泵站的作用及分类6.２水泵的选择6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择6.４水泵机组的布置和基础设计6.５吸水管和压水管路6.６泵站水锤及防止6.７噪声及消除6.８泵站的辅助设计6.９泵站的土建设计要求6.１０深井泵站6.１１给水泵站的工艺设计第6章给书一泵站的工艺设计2１、给水泵站的作用给水增加能量，达到输送水的目的。２、给水泵站的组成１、水泵机组；２、吸压水管路系统；３、吸水井４、控制调节与安全设备；５、计量与检查设备６、启动引水设备；７、电气设备；８、通讯自控设备；９、起重设备；１０、排水设施；１１、其他。6.１给水泵站作用及分类3３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。6.１给水泵站作用及分类4水源吸水井取水泵站阀门井净化处理厂地面水取水泵站工艺流程取水泵站6.１给水泵站作用及分类5３、给水泵站的分类6３、给水泵站的分类7取水方式：长曲臂联络管缆车式取水。取水量：6万吨/日。坡道形式：(斜坡＋斜桥)组合式坡道。坡道尺寸：宽×长×坡比＝31.18m×220m×(1：2.5)。斜桥：钻孔灌注桩基础(桩径1.2m)、钢筋砼预应力T型简支梁结构，3跨、跨径20m。缆车数量：2台。取水扬程、水位变幅：最大扬程120m，水位变幅EL.205m～EL.275m共70m。３、给水泵站的分类8取水泵站平面布置３、给水泵站的分类9取水泵站平面布置３、给水泵站的分类10缆车式取水泵站取水泵车取水泵站效果图３、给水泵站的分类11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，要注意季节施工。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”。３、给水泵站的分类12送水泵站（清水泵站）清水池吸水井送水泵站给水管网　高地水池（末端水塔）送水泵站工艺流程３、给水泵站的分类13送水泵站分离式吸水井池内式吸水井３、给水泵站的分类14加压泵站二级泵站增压泵房管网直接串联方式N水库泵房管网清水池+泵站方式N３.给水泵站的分类15循环水泵站冷却构筑物循环水泵循环水系统工艺图生产车间净水构筑物热水井集水池多用在企业一般设置热水、冷水两组水泵。３、给水泵站的分类16４、设计流量和扬程一级泵站设计流量dtQQt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。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17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)。４、设计流量和设计扬程18二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19１、最不利工况确定课本Ｐ１２３例题第6章给水泵站工艺设计6.２水泵的选择20(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２减少能量浪费的途径21２减少能量浪费的途径（２）型号整齐、互为备用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。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。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。22（３）换轮运行（４）调速运行２减少能量浪费的途径23３提高运行效率的途径（１）大泵（２）减少水头损失(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)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。24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。例题1.计算：最不利工况点Q=920L/s；H=11.5+1.5+2+2+(12+3+3)=35mQmin时，H=1.5+2+(12+3+3)=21.5m2.标点A(920,35)，B(Qmin,21.5)3.连线2526(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。(６)水质与水泵材质问题；(７)远期发展问题；(８)维修与保养问题。４选泵时尚需考虑的其它因素27(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，它的型号相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。５备用泵的选择28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：fftQQQQ2)'(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。６选泵后的校核29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。７选泵总结30(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。结论一般情况下，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。８、水泵台数的确定316.３.1变配电系统中负荷等级及电压选择1、负荷等级(1)一级负荷:两个独立电源供电(2)二级负荷:两回路供电或一回路专用线(3)三级负荷2、电压选择(1)规模很小的水厂：一般为380V。(2)中小型净水厂：6kV和10kV，10kV替代6kV。(3)大型水厂：35kV电压。6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择326.３.２泵站中常用的变配电系统现代都采用由电器开关厂生产的成套设备配电屏(又称开关柜)。设计注意点：(1)开关柜前面的过道宽度应不小于：低压柜1.5m，高压柜3.0m。(2)背后检修的开关柜与墙壁的净距不宜小于0.8m。高、低压配电室注意：门、架线、高度保证：安全、方便6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择336.３.3变电所变电所的变配电设备是用来接受、变换和分配电能的电气装置，它由变压器、开关设备、保护电器、测量仪表、连接母线和电缆等组成。(1)变电所的类型选择独立变电所、附设变电所、室内变电所(2)变电所的位置和数目位置：位于用电负荷中心；考虑周围的环境；考虑布线是否合理；数目：由负荷的大小及分散情况所决定；考虑泵站的发展6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择34(3)变电所的布置方案变电所与水泵房的组合布置1、水泵房；2、低压配电室(包括值班室)；3、变压器室；4、高压配电室6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择356.３.4常用电动机1、根据所要求的最大功率、转矩和转数选用电动机。2、根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电动机的电压。(1)功率在100kW以下，选用380V／220V或220／127V的三相交流电；(2)功率在200kW以上，选用l0kV(或6kV)的三相交流电；(3)功率在100-200kw之间，视泵站内电机配置情况而定，3、根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式。4、根据投资少，效率高，运行简便等条件，确定所选电动机的类型。6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择366.３.6水泵机组的控制设备直接启动：电动机功率小于10kW减压启动：电动机功率在10kw以上(1)手操作启动器(2)电磁启动器6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择376.３.7泵站自动测控系统1．控制方式集中型控制、分散型控制、集散型控制和分布型控制2．集散型控制三级控制(即就地现场的手动控制、车间自动控制和中央控制室集中控制)。6.３水泵变电实施及自动测控系统的选择386.4.1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。机组布置基本要求工作可靠、运行安全、维修方便、管道简单、考虑扩建发展。6.4水泵机组的布置和基础设计39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。321AFCDB水泵机组纵向排列6.4水泵机组的布置和基础设计40(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（≮0.7m(1m)）。321AFCDB水泵机组纵向排列6.4水泵机组的布置和基础设计41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6.4水泵机组的布置和基础设计42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D