泵与泵站课程设计

1/10课程设计任务书课程名称：泵与泵站题目：取水泵房初步设计学院：建筑工程系：土木工程专业班级：给排水121班学号：6002212029学生姓名：胡嘉伟起讫日期：2015.1.19~2015.1.25指导教师：黄小华职称：讲师学院审核（签名）：审核日期：2/10取水泵房初步设计一.设计目的通过运用课堂所学知识，完成某水厂一级泵房的扩初设计，以达到巩固基本理论，提高设计与绘图能力，熟悉查阅和使用技术资料，了解设计的方法与步骤，以培养独立工作能力，有条理，并创造性地处理设计资料，进一步使理论与实践相结合。二、设计说明书设计任务及基本设计资料某市自来水公司为解决供水紧张问题，计划新建一设计水量为30000吨／天的水厂，（远期供水量为60000吨／天），水厂以赣江水为原水，采用固定式取水泵房，利用两根自流管从江中取水，取水点处赣江最高洪水位48.52米（1﹪频率），最枯水位44.50米（99%保证率），常水位46.40米，水厂地面标高53.30米，泵站设计地面标高52.50米，水厂反应池水面高出地面4.50米，自流管长25米，泵站到水厂的输水干管全长400米。试进行该一级泵站的工艺设计。三、设计进度安排布置设计任务及准备设计资料（1天）设计计算（1.5天）绘图（2天）整理设计计算及说明书（0.5天）四、课程设计图纸内容及张数设计要求达到扩初设计程度，设计成果包括:1.泵站平面布置图.（1～2张）2.泵站剖面图.（1张）3.主要设备及材料表.3/104.设计计算及说明书.五、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。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。六、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均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：式中Q——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)；T——为一级泵站在一昼夜内工作小时数。TQQd4/10所以，近期设计流量为Q近=1.05×30000/24=1312.5m3/h=0.365m3/s远期设计流量为Q远=1.05×60000/24=2625m3/h=0.729m3/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）。h=1.1×7.21‰×25＝0.2m,过栅h=0.1m,∑h＝0.3m。则吸水间中最高水面标高为48.52-0.3=48.22m,最低水面标高44.50-0.3＝44.2m，反应池水面标高53.30+4.50=57.80m。所以泵所需静扬程HST为：洪水位时，HST=57.80-48.22=9.58m枯水位时，HST=57.80-44.2=13.6m常水位时，HST=57.80-46.40=11.4m②输水干管中的水头损失∑h设采用两条DN600的钢管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即Q=75%×2625m3/h=1968.75m3/h=0.547m3/s查水力计算表得管内流速v=1.88m/s,1000i=7.21所以,输水管路水头损失：h=1.1×7.21‰×400=3.17m(式中1.1包括局部损失而加大的系数)③泵站内管路中的水头损失∑h粗估2m，安全水头取2m，则泵设计扬程为：洪水位时：Hmin=9.58+3.17+2+2=16.75m，取17m.枯水位时：Hmax=13.6+3.17+2+2=20.77m，取21m.二、初选泵和电机(1)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和选泵参考书综合考虑初5/10步拟定以下：近期：Q近/2=1312.5/2m3/h=656.25m3/hH=20.77m远期：（Q远-Q近）/2=（2625-1312.5）/2=656.25m3/h近期选用三台14SA-10JB型泵（Q=720m3/h,H=21m,N=47.4kW,Hs=4.0m,m=1210kg）,两台工作，一台备用。远期增加两台同型号泵，四台工作，一台备用。根据14SA-10JB型泵的要求选用Y355S-6型电动机（75Kw）(2)机组基础尺寸的确定查泵与电机样本，计算出14SA-10JB型泵机组基础平面尺寸为2354mm×1008mm。L=B+L3+A3+500=406+848+600+500=2354mmB=A+500=508+500=1008mm基础高度可按下式：H=35mm×25=875mm(取25~30倍螺栓直径)。6/10三、吸水管路与压水管路计算每台泵有单独的吸水管和压水管（1）吸水管流量Q：Q1=2625/4=656.25m3/h采用DN400×10的钢管，则v=1.42m/s,i=6.98‰吸水管路的要求①管材及接逢不漏气②管路安装不积气③吸水管进口位置不吸气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（2）压水管采用DN350×10钢管，则v=1.84m/s,i=13.8‰7/10压水管路要求①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,在适当地点可为法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。②压水管的设计流速：管径小于250㎜时，为1.5～2.0m/s管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5m/s四、机组与管道布置1基础布置基础布置情况见取水泵站详图。泵机组布置原则：在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。2机组的排列方式采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，适用于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备。本取水泵房采用矩形钢筋混凝土结构，此类泵房平面面积相对较小，可以减少工程造价。每台泵有单独的吸水管、压水管引在泵房内连接起来。泵出水管上设有D971X(H、F)型对夹式蝶阀，吸水管上设Z41T-10型明杆闸阀。两条DN700的输水干管用D941型电动法兰式蝶阀。每条输水管上各设切换用的蝶阀一个。五、吸水管路与压水管路的水头损失的计算取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图（1）吸水管路中水头损失∑hs:sh=fsh+1sh1、吸水管路沿程水头损失:∑hfs=l1·is=6.98‰×3.38=0.0236m2、局部水头损失:∑h1s=(ξ1+ξ2+ξ3)v²/2g=(0.75+0.17+0.15)×1.42²／2g=0.1079m式中:ξ1----吸水管进口局部阻力系数，ξ1=0.75；8/10ξ2----DN400钢管闸阀局部阻力系数，按开启度da=81考虑，ξ2=0.15；ξ3----渐缩管DN400×350，ξ3=0.17所以吸水管路总水头损失为:sh=fsh+1sh=0.0236+0.1079=0.1315m（2）压水管路水头损失∑hd:dh=dfh+ldh1、压水管路沿程水头损失:则：∑hfd=l1·i1+l2·i2=3.512×13.8‰＋2.3×3.48‰=0.0565m2、局部水头损失:∑hld=(ξ4+2ξ5+ξ6+ξ7+2ξ8+ξ9)v²/2g+(ξ10+ξ11)v²/2g=(0.05+2×0.45+0.15+0.21+2×0.89+0.3)×1.84²/2g+(1.5+0.15)×1.88²/2g=0.8654m式中：ξ4---DN300×350渐放管，ξ4=0.05；ξ5---DN350钢制45º弯头，ξ5=0.45；ξ6---DN350蝶阀,ξ4=0.15；ξ7---DN350伸缩接头，ξ7=0.21；ξ8---DN350钢制900弯头,ζ6=0.89；ξ9---DN350×600渐放管，ξ9=0.3；9/10ξ10---DN600钢制三通管,ζ7=1.5；ξ11---DN600蝶阀，ξ11=0.15.所以压水管路总水头损失为：∑hd=∑hfd+∑hld=0.0565+0.8654=0.9219m；则泵站内水头损失:∑h=∑s+∑d=0.1315+0.9219=1.0534m；符合假设的实际水头损失。因此，泵的实际扬程为：洪水位时：Hmin=9.58+3.17+1.0534+2=15.8034m枯水位时：Hmax=13.6+3.17+1.0534+2=19.8234m六泵安装高度和泵房筒体高度确定为了便于用沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需计算。已知吸水间最低动水位标高为44.2m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为42.6m（吸水管上缘淹没深度为44.2-42.6-（D/2）=1.4m）。取吸水管下缘距吸水间底板1.0m，则吸水间底板标高为42.6-（D/2+1.0）=41.4m。泵站设计地面标高52.50m,则操作平台标高为52.50+0.2=52.70m。故泵房筒体高度为：H=52.70-41.4=11.3m七辅助设备设计(1)引水设备泵系自灌式工作，不需要引水设备。(2)起重设备的选择①选型由前面设计可知，最大起重设备为ZDY12-4型电动机，其重量为2.00t，最大起吊高度为11.3+2=13.3m（其中2.0m是考虑操作平台上汽车的高度）。为此，选用LX型电动单梁悬挂桥式车（定制，起重量3t，跨度11.5m，10/10CD13-18D电动葫芦，起吊高度18m）(3)排水设备由于泵房较深，故采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。取水泵房的排水量一般按20～40m3/h考虑，排水泵的静扬程按8m计，水头损失大约5m，故总扬程在8+5=13m左右，可选用IS80–50–200型离心泵（Q=25m3/h,H=12.5m）两台，一台工作一台备用，配套电机为Y100L-2。(4)通风设备由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空气冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台T35–11型轴流风机（叶轮直径355㎜，转速2900r/min，叶片角度25°，风量5484m3/h，全压278Pa，配套电机YSF–7122,N=0.55kW）。(5)计量设备由于在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。八泵房建筑高度的确定泵房筒体高度已知为8.12m，操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为6.6m，从平台楼板到房顶底板净高为10m。九泵房平面尺寸的确定根据泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通