泵与泵站课程设计计算说明书.doc

一、设计说明书 1.工程概况 某自来水厂最高日用水量为53000 m3/d，水厂反应沉淀池前的配水井标高为25.00米，水源最低水位标高为11.50米，年常水位标高为13.90米，最高水位标高为16.82米，取水泵站吸水管长1.5米，压水管长32米，试设计该取水泵站。2.设计基本资料 （1）近期设计水量53000m3/d； （2）水源最低水位标高为11.50m，最高水位标高为16.82m，年常水位标高为13.90m，泵站到净化厂的输水干管全长1200米； （3）水厂反应沉淀池前的配水井水位标高为25.00m，取水泵站吸水管长1.5m，压水管长32m； （4）水厂为双电源进行； （5）原水厂水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水； （6）该地区地质气候资料：该地区地质条件较好，土耐力一般较高，除个别软土层低于10t/m2外，一般在15-20t/m2之间。地下水含量丰富，工程地质性质良好，有利于城市建设和发展。地震设防烈度为6度。（7）该地区的气候特征： 其气候特征冬冷夏热，四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛。年平均气温17。最热月（7月）平均38.2，最冷月（1月）平均-2.9。无霜期年平均234天，年平均降水量1282.6毫米，年平均降水日102天左右，境内夏季东南风，冬季多为东北风，年平均风速为每秒1.87米。二、总述 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。三、计算说明书1.水泵设计流量及扬程 （1)设计流量Q考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取自用系数=1.05。近期设计流量Q=1.055300024=2318.75 m3/s=0.6441 m3/s。 （2)设计扬程H 1）泵所需静扬程HST 通过取水部分的计算已知在最不利的情况下（即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.81，则吸水间中最高水位标高为16.82-0.81=16.01m，最低水位标高为11.50-0.81=10.69m，所以泵所需的扬程HST为： 最低水位时: HST=25.00-10.69=14.31 m 最高水位时： HST=25.00-16.01=8.99 m 2）输水干管中的水头损失 设采用两条DN=700mm的钢管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量，即Q=0.64410.75=0.4831 m3/s ，查水力计算表得管内流速V=1.255m/s，i=0.002675，所以h=1.10.0026751200=3.531m 3）泵站内管路中的水头损失hp 粗估 2 m 最低水位时： Hmax=14.31+3.531+2+2=21.841m 最高水位时： Hmax=8.99+3.531+2+2=16.521m2.水泵机组选择 根据给水排水常用设备手册P10图1-3sh（s）型泵型谱图，选出三台20sh-19A（Q=0.36-0.56m3/s，H=23-14m，n=970rpm，N=132KW，WP=2000Kg）型泵。 根据20sh-19A型泵的要求选用Y315M3-6三相异步电动机（N=132KW，n=970rpm，Wm1120Kg）。两台工作，一台备用。3.机组基础尺寸的确定 查泵与电机样本，计算出20sh-19A型泵机组平面尺寸为2843mm1380m，机组总重量W=WP+ Wm=20000+11200=31200N。基础深度H按下式计算：H=式中 L基础长度，L=3.3m B基础宽度，B=1.75m r=基础所用材料的容量，对于混凝土基础，r=23520N/m3故：H=0.689m水泥基座深度连同泵房底板在内，应为1.889m。20sh-19A4.吸、压水管的设计 每台泵有单独的吸水管与压水管（1）吸水管 已知 Q1=0.32205m3/s 采用DN500的钢管，则v=1.58m/s，i=6.4510-3。 （2）压水管 采用DN500的钢管，则v=1.58m/s，i=6.4510-3。5.机组与管道布置（1）基础布置 基础布置情况见取水泵站祥图。 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。 本取水泵房采用圆形钢筋混凝土结构，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、压水管引出泵房后连接起来。泵出水管上设有液压蝶阀（c）HDZs41X-10）和手动蝶阀（D2241X-10），吸水管上设手动闸板闸阀（Z545T-6）。为了减少泵房建设面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN700的输水干管用每条输水管上各设有切换用的蝶阀（GD371 Xp-1）一个。6.吸水管路和压水管路中水头损失的计算 取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀为止为计算线路图DN=500L5=7000DN=500L1=1250DN=500L2=8000DN=500L4=10000DN=500L3=5000DN=700L7=2000（1）吸水管路中水头损失hshs=hfs+hlshfs=l1*is=1.56.4510-3=0.009675mhls= (1+2) *v22/2g3*v12/2g)式中, 1-吸水管进口局部阴力系数， 1=0.75； 2-DN500 闸阀局部阻力系数,按开户度a/d=2/8考虑,2=0.26； 3-偏心渐缩管DN500300, 3=0.19； 则 hls=(0.750.26)1.582/2g0.191.582/2g=0.1528m 故 hs=hfshls=0.009675+0.1528=0.1625m（2）压水管路水头损失hd hd=hfdhld hfd=(l2l3l4l5l6)id1l7id2 =(8.0+5.0+7.0+10.0+2.0)6.4510-3+1.86.4510-3=0.21801m hld=4v32/2g(256782910)v42/2g(111213)v52/2g= 0.252.912/2g(20.510.3150.210.1521.010.18) 1.582/2g(0.51.50.15)1.862/2g =0.9836m 式中4-DN300500渐放管，4=0.25 5-DN500钢制450弯头, 5=0.51 6-DN700液控蝶阀, 6=0.315 7-DN700伸缩接头, 7=0.21 8-DN700手动蝶阀, 8=0.15 9-DN700钢制弯头, 9=1.01 10-DN500600渐放管, 10=0.18 11-DN1400钢制斜三通, 11=0.5 12-DN1400钢制正三通, 12=1.5 13-DN1400蝶阀, 13=0.15故 hd=hldhfd=0.136095+0.9836=1.12 m 从水泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为:h=hdhs=0.21801+1.12=1.33801m。因此,水泵的实际扬程为:设计枯水位时,Hmax=14.313.5311.33801+2=21.17901m设计洪水位时,Hmin=8.993.5311.33801+2=15.859m 由此可见，出选的水泵机组符合要求。7.泵安装高度的确定和泵房筒体高度的计算 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，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度无须计算。已知吸水间最低动水位标高为10.69m,为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为8.69m。（吸水管上缘的淹没深度为10.698.69D/2=1.750m）。取吸水管下缘距吸水间底板0.70m,则吸水间底版标高为8.69-0.50/2-0.70=7.74m。洪水位标高为16.82，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为17.82m。故泵房筒体高度为：H=17.82-8.69=9.13m8.附属设备的选择 （1）起重设备最大起重量为JR-116-4型电机重量Wm=1250kg，最大起吊高度为9.13+2=11.13m(其中2m是考虑操作平台上汽车的高度。为此，选用CD1电动葫芦即可满足要求，起吊高度24m。（2）引水设备水泵系自灌工作，不需引水设备。 （3）排水设备 由于泵房较深，故采用电动水泵排水。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2040m3/h考虑，排水泵的静扬程按17.82-8.69=9.13m计，水头损失大约5m，故总扬程在9.13+5=14.13左，可选用XA32/13B型离心泵（Q=15.5m3/h,H=14.7m,N=1.07kW,n=2900/min）2台，一台工作，一台备用，配套电机为Y90S-2型电机（N=1.5Kw,380V）。 （4）通风设备 由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空-空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台C400-1.5型轴流风机(转速2960r/min,风量400m3/min,风压50Pa，配套电机Y400-4,N=500kW，6Kw)。 （5）计量设备在净化场的送水泵让内安装电磁流量计统一计量，故本泵让内不再设计量设备。9.泵房建筑高度的确定 泵房筒体高度为9.13,操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为4.13m,从平台楼板到房顶底板净高为5m。10.泵房平面尺寸的确定