送水泵站课程设计

土木与交通工程学院课程设计课程名称：泵与泵站设计名称：送水泵站的设计专业班级：2014级给排水一班学号：3114003875学生姓名：温涛指导教师：聂锦旭2016年12月13日《泵与泵站》课程设计任务书本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建给水工程的送水泵房。一、设计目的本课程设计的主要目的是把《泵与泵站》中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。二、设计基本资料1、某城市最高日用水量为4万m3/d，时变化系数Kho=1.6，日变化系数Kd=1.3，管网起点至最不利点水头损失为12m，最不利点地面标高为20m，楼房一般四层（服务水头20m），泵站至管网起点设两条输水管（均为铸铁管），每条长500m，管径500mm，泵站处地面标高为17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一处火灾核算，消防流量30L/s，发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.50m，管网中无水塔。水泵流量和扬程的估算根据最高日流量为4万吨那么：Qmax=40000÷24*1.6=2666.7m^3/h=740.7L/S.Qcommon=4000÷24÷1.3=1282.0m^3/h=356.1L/S输水为两条输水管，但是输水管的水头损失为总流量的75%（一条管坏了另一条管输水流量为总流量75%）来计算。Q`=0.75Qmax=0.55555m^3/S=555.55L/S根据Q`=555.55L/S我们选择铸铁管DN500×9在560L/S时V=2.75m/s，1000i=19.5，Ki=0.99。根据H=KIL得H=9.6525m。通过上述我们得到Hmax=20+12+5.8+2+2+9.6525=51.4525H（消防）=20+2+5.8+2=29.8m这些都知道了我们就可以在选泵参考特性曲线上面选择我们所需要的泵了，连接(30，29.8)和（740.7,51.4258）我们连线上面有20sh-9A,14sh-13,12sh-9A,12sh-9B,10sh-9和8sh-13A。管道特性曲线的计算由上面我们计算的水头损失可以得到，管道的沿程阻力损失和局部阻力损失之和大约是△H=12+2+9.6525，S=△H/Q^2下我们的管道的特性曲线方程为，H=27.8+43.11Q^2.这个在我们的选泵和选泵后泵的性能曲线中非常有用的。有了上述一个图像我们在泵的方案比较的时候根据流量就知道了所需要的扬程。我们有6种泵的的方法有很多种让我们先将各种泵的性能参数列出来我们在进行比较。型号流量（L/S）扬程（米）轴功率(千瓦)效率(%)Hs(米)参考价格（1986）20sh-9A390~63058~42300~36072~754590714sh-13270~41050~37164~18979~843.5276112sh-9A147~24855~4299.2~13178~834.5209112sh-9B140~2327.2~3782.5~10878~824.5209110sh-9100~17012.5~32.555.5~6875~81615158sh-13A55~8643~3130.5~34.76~805.2~3.01022根据管道的特性曲线我们选泵是组合的来，在管道特性曲线的那个图中我在（0.3561,33.45）那里标了一个点，很显然在普通日普通时所需要的扬程和流量。后面三个泵流量扬程太小而且而不符合经济和场地需求，所以就排除了。根据查表我们找到离心泵的性能曲线，然后画出性能曲线，进行所有泵曲线的叠加根据我们的需求来看哪一种方案最符合我们的要求。Icon1是各种泵的特性曲线图谱。Icon1有了上述图片我们把我们需要的泵的各种搭配在图形上面进行叠加（相当于各种泵的并联，假设我们各种泵在公共前面的损耗忽略）。Icon2在icon2我们可以观察到当Q越大的时候在管道特性曲线上H越大，最高日最高时（740.7,51.4258）需要大泵来供水，在我们选择的型号中，没有哪一个泵是可以单独实现的，所以需要两个泵叠加来实当然也需要一个小泵在需水量较小的时候使用或者三台一起，12sh-9B流量和扬程与12sh-9A相近，但是功率小，。在最高日最高时我们选择泵的组合有以下几种；第一种是2个20sh-9A第二种是2台14sh-13第三种是20sh-9A和14sh-13，第四种是20sh-9A和两台12sh-9A。以下是运算过程。x=1:0.01:1000;x2=1:0.01:300;y1=-8.659e-05*x.^2+0.02094*x+63.58;y=-0.0001578*x.^2+0.02882*x+53.26;plot(x,y)holdonplot(x,y1)x2=0:0.01:300;x3=0:0.01:200y2=-0.0003125*x2.^2+0.01939*x2+58.01;y3=-0.0005612*x3.^2+0.08523*x3+46.71;plot(x2,y2)plot(x3,y3)endF1=(4611686018427387904*(17897883401448010047776706760133137/519229685853482762853049632922009600-(1456370444619369*x)/2305843009213693952).^(1/2))/1456370444619369+132945684539224736/1456370444619369;F2=(9223372036854775808*(4964590331119231/144115188075855872-(2910896214831367*x)/4611686018427387904).^(1/2))/2910896214831367+72070/789;F3=(4611686018427387904*(6596419866605293/288230376151711744-(798651784671255*x)/2305843009213693952).^(1/2))/798651784671255+5973094695759677/35184372088832；symsx;F4(12SH-9A)=1600*(182216339/2500000000-x/800)^(1/2)+3868/125f=sym(23.78+43.11*(x/1000).^2);finverse(f)q=(1000*2.^(1/2)*479.^(1/2)*(50*x-1189).^(1/2))/1437;F1，F2,F3是20sh-9A,14sh-13,12sh-9B的性能曲线方程的反函数。下面是在MATLAB中的绘图过程Icon3Icon4Icon5经过上述一系列运算终于出来了图形，icon3是20sh-9A两套同时其启动的时候的图形,可以看出高效段刚好在两个图形刚好相交于700左右这说明在最高日最高时需要的流量能满足而且还在高效段内。Icon4h从图中可以看出两台14sh-13不能满足我们的需求。Icon5，20sh-9A和两台12sh-9A中看出也可以满足，从icon6种看出20sh-9A和14sh-13是不行的，如果选择两台14sh-13和20sh-9A那就不如好了20sh-9A和两台12sh-9A。所以最终的选择是在:20sh-9A两套和20sh-9A+others和一台12sh-9A+20sh-9A中进行选择的，显然后者在低流量下不需要再加泵所以就选择。Icon6我们选择好一台12sh-9A+20sh-9A后的搭配图形两台12sh-9A图像一台20sh-9A启动的时候通过这几幅图我们可以了解在那些情况下开那些泵根据用水量的需求我们可以在不同需求下开不通的泵来满足我们的需水要求来保证我们的稳定运行，上述的五幅图是在不同的搭配，我们根据图中的泵并联后的的性能曲线和管道特性曲线来分析不同用水量下我们需要的泵的组合，我们的并联是假设在相同节点前的管道特性曲线对于泵的性能的影响可以忽略的前提下进行的，方案用水量变化运行泵及其台数泵扬程(m)所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率(%)一台20sh-9A和两台12sh-9A760~650一台20sh-9A和两台12sh-9A55~4251.4525~46.1984.0~10072~7578~83650~450一台20sh-9A和一台12sh-9A55~4246.19~36.7066.7~10072~7578~83500~232两台12sh-9A55~4236.70~30.3055.1~10078~83232~14012sh-A7.2~3730.3~28.8277.9~10078~83以上是我们的选泵后的方案样式。接下来我们根据我们所选的泵来匹配电机。20sh-9A我们选择的电机是JSQ-1410-6,12sh-9B电机是JS-115-4在选择的时候我们根据根据占地面积和生产厂商的多少和大小为参考来选择，质量小，占地小，生产厂商多且厂大我们就选择。在选完电机以后我们就需要来画出底座。基础的确定。（1）20sh-9A型水泵的和JSQ-1410-6电机基础尺寸。长3282宽1340水泵重2740KG电机重3550KG总重6290kgH=3W/(L*B*23520)=1.80m（2）12sh-9A型水泵的和JS-115-4电机基础尺寸。长2254宽1020水泵重773KG电机重1080KG总重1853KGH=3W/(L*B*23520)=1.03m混凝土基础需要高于室内地面10~20cm。吸水管压水管的设计。根据泵性能曲线与管道的特性曲线我们可知单台20sh-9A的最大流量为450L/S。单台12sh-9A启动时最大流量为310L/S。根据我们的最大流量我们来选择吸水管和压水管。当311L/S时，压水管DN400×10钢管，v=2.40m/s,1000i=19.9吸水管DN500×10钢管，v=1.53m/s,1000i=6.02.当450L/S时，吸水管DN600×10钢管，v=1.54m/s,1000i=4.83压水管DN500×10钢管，v=2.21m/s,1000i=12.6机组与管道的布置。我们选择的是sh型双吸泵，所以采用横向排列会比较好，所以我们的送水泵站为矩形的半地下室，每台泵都有各自单独的吸水管，压水管，然后在出泵房后连接起来汇集到两条DN500×9的管线。每种型号的泵在吸水管和压水管上都有配套的设附件来完成吸水压水和保护泵。20sh-9A：吸水管DN600×10钢管，偏心渐缩管的选择：DN600×500,L=350mm,ζ=0.18.90度弯头，D=600，ζ=1.01闸阀选择Z44W-10,DN=600，ζ=0.06吸水喇叭口DN600×800，ζ=0.21压水管DN500×10钢管，渐放管（去掉吐出锥管直接用渐防管与出口法兰相连接）：DN300×500，L=550mmm，ζ=0.29.蝶阀D971X-16,DN=500，ζ=0.2微阻缓闭止回阀HH44X-16，DN=500，ζ=1.812sh-9A：吸水管DN500×10钢管，偏心渐缩管的选择：DN500×300，L=550mm，ζ=0.20.90度弯头，D=500，ζ=0.96闸阀选择Z44W-10,DN=500，ζ=0.06吸水喇叭口DN500×700，ζ=0.24压水管DN400×10钢管，渐放管（去掉吐出锥管直接用渐防管与出口法兰相连接）：DN200×400。L=550mm,ζ=0.30.蝶阀D971X-16,DN=400,ζ=0.2。微阻缓闭止回阀HH44X-16，DN=400，ζ=2.5。泵站内管路的水力计算取一条最不利的线路根据吸水管和压水管中的流速和局部阻力系数ζ之和我们可以知道12sh-9A上线路最长的那条管上的水头损失最大。根据上图我们来计算沿程阻力损失：沿程阻力分安流速分为两个部分v=1.53m/s和v=2.4