泵与泵站课程设计说明书-城市送水泵站（二泵站）工艺设计.doc

泵与泵站课程设计说明书学 校：XX大学院 系：土木工程学院市政工程系 专 业：给水排水工程班 级：XX给排（2）班姓 名：XX学 号：XXXXXX目录第1节 概论-3第二节 设计参数的确定-51. 设计流量的确定2 设计扬程的确定第三节 水泵（机组）的选择-61. ab线的确定2. 管路特性曲线3 水泵的选择4. 动力设备的选择第四节 泵房机械间的布置-101. 水泵机组的基础设计2. 吸水管与压水管路的计算3. 吸水管与压水管路水头损失的计算4. 吸水井的设计5. 水泵安装高度的确定6. 泵房内标高7. 泵站布置第五节 辅助设备-17第6节 泵房高度的确定-19第7节 消防校核-20第1节 概论一、设计题目：城市送水泵站（二泵站）工艺设计二、原始资料1、泵站设计水量：4.5万 m3/d；2、管网设计的部分成果：（1）根据用水曲线确定的二泵站工作制度，分两级工作： 第一级，每小时占全日用水量的6.14%； 第二级，每小时占全日用水量的2.78%；城市设计最不利点地面标高为22.7米，最不利点建筑层数7层。（3）管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为28.3米；（4）消防流量为180 m3/h,消防总水头损失为32.9米。 (5) 转输流量为M3/h。转输扬程为 米。（6）清水池所在地面标高为 16.7 米，清水池最低水位在地面以下 3.8 米。3、城市冰冻线为 0 米，最高温度为 34 ，最低温度为 4 。4、泵站所在地面土壤良好，地下水位 -2.1 米。5、泵站为双电源。三、设计任务： 在教师指导下，完成某城市送水泵站或取水泵站技术设计工艺部分内容（计算过程及设计图纸）。四、设计的主要内容（1）根据设计水量及管网平差结果和泵站工作制度确定设计流量及设计扬程。（2）初选水泵和电机：根据水量、水压变化情况选泵；确定工作泵和备用泵型号及台数。至少选择两个方案进行比较后，确定出一套最优方案。（3）泵房形式的选择。（4）机组基础的设计：根据所选水泵是否带有底座，确定基础平面尺寸及高度。（5） 水泵吸水管和压水管路的管材，计算水泵吸水管和压水管路的管径。（选用各种配件和阀件的型号、规格及安装尺寸并说明其特点；吸水井设计并确定其尺寸和水位）。（6） 布置机组和管道。（7） 泵房中各标高的确定（室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵轴标高、泵房建筑高度等。（8） 复核水泵和电机：计算吸水管及站内水管损失，求出总扬程，校核所选水泵。如不合适，则重选水泵及电机。重新确定泵站的各级供水量。（9）进行消防和转输校核。（10）计算和选择附属设备1）引水设备的选择和布置；2）计量设备；3）起重设备；4）排水泵及水锤消除器等。（11） 确定泵站平面尺寸，初步规划泵站总平面泵房的长度和宽度，总平面布置包括：配电室、机器间、值班室、修理间等。五、设计要求1、本设计包括设计说明书一份和主要工艺扩初设计图纸。2、设计计算说明书可参考下列内容书写： （1）目录 （2）概论：简单说明设计任务、设计依旧和原始资料，对资料的分析意见和结论，设计要求、设计内容组成等。 （3）对水泵及水泵站水泵的选择、工作制度、平面布置和辅助设备的选择等的确定做必要说明。 （4）书写出全部计算结果，其中应列出所采用的计算公式，采用的技术参数及资料来源。（5）通过课程设计体会。计算说明书应简明扼要、文字通顺、字迹清晰工整。3、对设计图纸的要求泵站平面及剖面（机器间），应绘出主要设备，管路，配件及辅助设备的位置、尺寸、标高、列出主要设备表（用1#图纸，比例尺：1：50或1：100）。 第二节 设计参数的确定一、设计流量的确定泵站一级工作的设计流量为： Q1=Q供第一级工作制 =450006.14%=2763 m/h=0.7675m/s=767.5L/s泵站二级工作的设计流量为： Q2=Q供第二级工作制 =450002.78%=1251 m/h=0.3475m/s=347.5L/s二、设计扬程的确定本设计按无水塔的情况考虑，泵站一级工作的实际扬程为：Hp= Hst + h = Z0 - Zp + H0 + (h吸水+h输水+h管网)式中：Z0管网最不利点的标高 ； Zp泵站吸水池最低水面标高； H0管网最不利点的自由水头； h管网最高日最高时管网水头损失； h输水输水管水头损失；输水管很短时，包括在h管网内； h站内泵站内吸、压水管路水头损失，估为22.5米； 同时还应该考虑安全水头损失，估为2米；因此： Hp=（22.7-16.7）-（-3.8）+（10+2+45）+（28.3+2）+2=74.1m第三节 水泵（机组）的选择一、ab线的确定 根据Q=767.5L/s 和H=74.1m，在泵综合性能图上做出 a 点，当Q=30L/s时（为本泵综合性能图上的坐标原点），泵站内水头损失甚小，此时泵站内水头损失取2m、输水管、管网的水头损失按最大时10%计算，即28.310%=2.83m;所需要的泵扬程应该为：Hb=（22.7-16.7）-（-3.8）+32+（2+2.83）+2=51.46m即a,b点分别为: b点（Q30 L/S，H51.46m） a点（Q767.5L/S，H74.1m）连接a、b点，得ab线。二、管路特性曲线 H=HST+h= HST + SQ2 HST=（22.7-16.2）+3.8+32=41.8 m h=SQ2 =28.3+2+2=32.3 m S=h /Q2 = 32.3/(0.7675)2 =54.83 S2/m5 所以，管路特征曲线 H= 41.8+54.83Q2 管路特性曲线计算表Q(L/s)01002003004005006007008009001000Q(m/s)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91h(m)00.54832.19324.93478.772813.707519.738826.866735.091244.412354.83H(m)41.842.348343.993246.734750.572855.507561.538868.666776.891286.212396.63管路特性曲线图如下3、 水泵的选择通过查给水排水设计手册-材料设备-续册2，可知其性能。在a-b线上及扬程范围附近选取水泵型号为14Sh-9型离心泵、12sh-6型离心泵和10sh-6型离心泵。可以确定两套方案。方案一：选定3台14Sh-9型水泵，1台10sh-6型水泵，其中1台14Sh-9型水泵备用。一级工作时3台水泵并联工作，二级工作时1台14Sh-9型水泵单独工作。一级工作时3台泵在高效范围内工作，二级工作时水泵经过调速也在高效范围工作，都满足流量扬程数据。方案二：选定2台14Sh-9和2台12Sh-6A型水泵工作，其中1台14Sh-9备用。一级时用1台14Sh-9和2台12Sh-6A并联工作。二级时用1台14Sh-9单独工作。三种型号泵性能参数如下表所示：泵型号流量扬程m转速r/min功率kw效率%吸上高度Hs（m）叶轮直径（mm）重量（kg）m3/hL/s轴功率电机功率10sh-636010071147099.4135705.546059848613565.1112.676.56912170561267412sh-6A576160861470190260715.551080075621078217744.791825570246713.614Sh-9972270801470275410773.550012001260350753228014404006532379在特性曲线一定的情况下，对泵的不同使用情况进行对比，有：方案一：两台14sh-9和一台10sh-6并联流量范围泵扬程所需扬程扬程利用率泵效率两台14sh-9一台10sh-6740767.58073.56973.58610080847879两台14sh-956074078696169781007883一台14sh-9一台10sh-6400560726156617710078837580一台14sh-920040080564856611007882一台10sh-6484883方案二：两台12sh-6和一台14sh-9并联流量范围泵扬程所需扬程扬程利用率泵效率两台12sh-6一台14sh-9670767.58173.56873.58410083857075一台14sh-9一台12sh-6520670806664668010066707680两台12sh-640052080645664701007075一台14sh-92504008060505662.51007782一台12sh-6605077对比两种方案的特性曲线，同时当流量为1级工况流量时，方案一三的台泵一起工作，在Q=767.5L/s的时候，H=75.96m ; 方案二在Q=767.5L/s的时候，H=75.744m，虽然此时方案二比方案一计算得扬程更接近以及工矿量程，然而方案一在常用流量附近的泵效率更高，同时考虑到两种方案均为“三用一备”，从长远打算来看，显然方案一更适合，所以选择方案一。4、 动力设备的选择通过查看给水排水设计手册 第11册，根据泵的功率、转数等参数，来确定对应电机的型号，具体型号参数如下表：额定电压380V10sh-6型离心泵电动机型号功率(kw)转数(转/分)重量(kg)参考价格(元)Y315M2-416014801048额定电压6000V14Sh-9型离心泵电动机型号功率(kw)转数(转/分)重量(kg)参考价格(元)Y400-440014853420第4节 泵房机械间的布置1、 水泵机组的基础设计机组（泵和电动机）安装在共同的基础上。基础的作用是支承并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础沉陷。因此，对基础的要求是：坚实牢固，出能承受机组的静荷外，还能承受机械振动荷载：要浇制在较坚实的地基上，不宜浇制在松软地基或新填土上，以免发生基础下沉或不均匀沉陷。通过查看给水排水设计手册 材料设备 续册2采用无底座的形式。 （图：10sh-6型离心泵;14sh-9型离心泵外形及安装尺寸）1. 10sh-6型水泵基础尺寸基础长度： L=L1+l+L3+(0.40.5)L1-0.5L2 +L3 +C+B+(0.40.5) =618-0.5410+320+457+216+494 =1900mm=1.9m 取：L=1.9m基础宽度：Bb+(0.40.5)508+492=1000mm=1m 取：B1m基础高度：H（2.54）W/(LB) 3.8(598+1048)/(1.912400) 1.37m 取：H1.4m式中： L1水泵与电机地脚螺钉间距； L2电机地脚螺钉间距； L3水泵地脚螺钉间距； l电机地脚螺钉间距; b电机地脚螺钉在宽度方向的间距 W水泵与电机总重量kg； 混凝土容重2400kg/M3；由此确定10sh-6型水泵占地 1.9m1m1.4m= 2.66 m3。2. 14sh-9型水泵的基础尺寸基础长度：L=L1+l+L3+(0.40.5)L1-0.5L2 +L3 +C+B+(0.40.5) =822-0.5510+440+335+1000+500=2842mm=2.842m 取：L=3.0 m基础宽度：Bb+(0.40.5)710+490=1200mm=1.2m 取：B1.2m基础高度：H（2.54）W/(LB) 3(1200+3420)/(3.01.22400) 1.60m 取：H1.6m式中： L1水泵与电机地脚螺钉间距； L2电机地脚螺钉间距； L3水泵地脚螺钉间距； l电机地脚螺钉间距; b电机地脚螺钉在宽度方向的间距 W水泵与电机总重量kg； 混凝土容重2400kg/M3； 由此确定14SH-9型水泵占地3.0m1.2m1.6m=5.76m3。二、吸水管与压水管路的计算水管路和压水管路是泵站的重要组成部分，正确设计、合理布置与安装吸、压水路，对于保证泵站的安全运行、节省投资、减少电耗有很大的关系。每台水泵设有单独的吸水管和压水管。 因为单泵工作时的流量比3个泵并联时各泵的流量要大，所以确定管径时则根据单泵时选定。d250毫米 V采用1.01.2米/秒d250毫米 V采用1.21.6米/秒当水泵为自灌式时，设计流速可增至1.62.0米/秒。压水管管径按通过的最大流量及设计流速决定，设计流速可按下述数据决定： d250毫米 V采用1.52.0米/秒d250毫米 V采用2.02.5米/秒总压水管管径在泵站内按上述原则决定。在站外按输水管管径决定。本设计；1台14Sh-9型水泵工作时，单泵流量Q347.5L/s，为吸水管和压水管所通过的最大流量。 吸水管采用DN=600mm的钢管，则v1=1.19m/s，i=2.90；压水管采用DN=450mm的钢管，则v2=2.11m/s，i=13.2。1台10Sh-6型水泵工作时，单泵流量Q72.5 L/s，为吸水管和压水管所通过的最大流量。 吸水管采用DN=300mm的钢管，则v1=1.2m/s，i=8.18；压水管采用DN=250mm的钢管，则v2=1.85m/s，i=25.7。3. 水头损失的计算通过取一条最不利线路，从吸水口到切换井中闸阀止为计算管路。来求得管段的最大水头损失。 现在以14sh-9型泵所在线路进行计算。1. 吸水管的水头损失（假定吸水管长8m）名称900钢制喇叭口 吸水管滤水网（无底阀）600钢制90弯头 闸阀 600-350偏心渐缩管水泵入水口DN（mm）900900600600600-350350数量111111局部阻力系数0.22.01.010.060.21.0 hs=hf+hl=(v12/2g) +(li) =(4.311.132/2/9.8)+88.18/1000 =0.345 m2. 压水管的水头损失 （假定压水管长10m）名称渐缩管止回阀闸阀三通三通DN（mm）250-450450-700600700汇合流分支刘数量21713局部阻力系数0.300.570.063.01.5 hs=hf+hl=(v12/2g) +(li) =(8.791.492/2/9.8)+108.18/1000 =8.790.113+0.0818 = 1.07 m3.总水头损失： h=hs吸水+hs压水 =1.07+0.345 =1.415 m四. 吸水井的设计为减少泵房跨度，吸水井设在泵房外。吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。此处用最大吸水管管径来计算，此时肯定能满足较小吸水管的要求。吸水井地面标高=清水池地面标高=16.7m吸水井最高水位标高=清水池地面标高-清水池至吸水井水头损失=16.7-0.2=16.5m吸水井最低水位标高=清水池最低水位标高清水池至吸水井水头损失 =（16.7-3.8）-0.2=12.7m水泵吸水管进口喇叭口大头直径D（1.31.5）d=1.5600=900mm水泵吸水管进口喇叭口长度L（3.07.0）（Dd）=4(900-600)=1200mm喇叭口距吸水井井壁距离（0.751.0）D=1.0900=900mm喇叭口之间距离(1.5-2.0)D=2.0900=1800mm喇叭口距吸水井底距离(0.81.0)D=1.0900=900mm 喇叭口淹没深度（0.51.0）m 取1m吸水井底标高=吸水井最低水位标高-喇叭口淹没深度-喇叭口距吸水井底距离-喇叭口长度=12.7-1-0.9-1.2=9.6m为了安全起见，设计以抽空清水池作校核，则可设吸水井底在清水池底下 1.0m ,取超高0.3m,则吸水井高为：H=(地面标高+超高0.3m)-吸水井底标高=16.7+0.3-9.6=7.4 m综合实际，吸水井长度19.1m,宽度2.7m（最终调整为3m）,高度为7.4m(包括超高300)五 水泵安装高度的确定泵轴安装高度按右式计算：HSS =HS-v1/2g-hS其中 Hs水泵允许吸上真空高度 v1水泵吸入口流速 hS 吸水管沿程及局部水头损失之和本设计中包含两种不同型号的水泵，故选用允许吸上真空高度Hs最低的那种泵来计算确定泵安装高度。其中，14sh-9型水泵Hs=3.5m，10sh-6型水泵Hs=5.5m。因此，按14sh-9A型泵进行计算。Hss=Hs-v1/2g-hS=（3.5-0.54+0.24）-1.13/29.8-（88.18/1000+4.311.13/（29.8）=2.76m六 泵房内标高两种型号的泵统一压水泵轴标高。14sh-9型水泵水泵轴线到基础表面的高度：H1=560mm水泵轴线到吸入口中心线高度：H3=260mm水泵轴线到出口中心线高度：H4=360mm泵轴标高 = 吸水井最低水位 + HSS = 12.7+2.76=15.46m泵壳顶标高=泵轴标高-H1+H =15.46-0.56+1.11= 16.01m泵站室内地面标高=泵轴标高-泵轴到基础顶高-地面上基础高=15.46-0.56-0.22=14.68m吸水口标高：吸水口轴高=泵轴标高-H3=15.46-0.26=15.20m压水口标高=泵轴标高-H4=15.462-0.36=15.10m10sh-6型水泵水泵轴线到基础表面的高度：H1=480mm水泵轴线到吸入口中心线高度：H3=240mm水泵轴线到出口中心线高度：H4=300mm泵轴标高 = 吸水井最低水位 + HSS = 12.7+2.762=15.46m泵壳顶标高=泵轴标高-H1+H =15.46-0.48+0.84= 15.82m泵站室内地面标高=泵轴标高-泵轴到基础顶高-地面上基础高=15.46-0.48-0.30=14.68m吸水口标高：吸水口轴高=泵轴标高-H3=15.46-0.24=15.22m压水口标高=泵轴标高-H4=15.462-0.3=15.16m七 泵站布置根据清水池最低水位标高H=16.7-3.8=12.9m和水泵Hs=3.5m的条件，确定泵房为矩形半地下式；因为都是采用SH型泵，所以泵机组采用单排顺列式布置。单排顺列式布置优缺点优点缺点1） 跨度小2） 管配件简单3） 水力条件好4） 检修场较宽畅1） 泵房长度较大2） 操作管理路线较长3） 管配件拆装较麻烦第5节 辅助设备一引水设备为了充分利用水泵的吸上真空高度，减少泵房埋深，本设计采用水环式真空泵作为引水设备。1.最大一台泵内部存气体积Wp：吸入口面积：S=（/4）D=(/4)0.6=0.283吸入口至闸阀距离=水泵宽+渐放管长+止回阀长 =1300+(2(600-350)+150)+720=2670mm=2.67m因此Wp=2.670.283=0.75561m=0.76m.吸入管内空气量Ws：吸入管径为600mm，通过查表，每米管长空气容积为0.282m/m,吸入管为8米Ws=80.282=2.256m2.真空泵抽气量的计算: Qv=K(Wp+Ws)Ha/T(Ha-Hss)式中 Qv真空泵的抽气量（m3/h）；Wp泵站中最大一台水泵泵壳内的空气容积（m3）；相当于水泵吸入面积乘以吸入口到出水阀间的距离；Ws从吸水井最低水位算起的吸水管中的空气容积（m3），根据吸水管径和长度计算。Ha大气压的水柱高度，取10.33m；Hss水泵最大安装高度m；T水泵引水时间(h)，生活用水取5min，消防水泵取3min。K漏气系数，一般取（1.051.10），这里取1.10；则：QV=1.10(0.76+2.256)10.33/5(10.33-2.76)=0.90m3/min=900L/min3.真空泵的最大真空度:：=760（16.008-12.7）/10.33=243.37mmHg式中 ： 真空泵的最大真空度（mmHg）；H 吸水井最低水位到水泵最高点的距离。根据QV、Hvmax，查真空泵产品规格，选取SZB-8型水环式真空泵2台，1台工作，1台备用.二. 起重设备本设计中最大起重量为Y400-4电机，重量为3420kg。选用LH型电动葫芦双梁桥式起重机LH-5，起重量为5吨。配套选用CD15-9D型电动葫芦HfLH型电动葫芦双梁桥式起重机LH-51200CD15-9D型电动葫芦1090三. 计量设备 泵房内设仪表屏，共设置仪表有：LD型电磁流量计（DN:6-800mm）2台（各出水管1台）； 在压水管上设压力表，型号为Y60Z，测量范围为0.01.0MPa。在吸水管上设真空表，型号为Z60Z，测量范围为-1.011050Pa。四 水锤消除设备为防止停泵水锤事故，每台水泵出口设HH44X-10型缓闭式止回阀，安装在水泵与压水管上的阀门中间。五. 通风设施 由于与水泵配套的电机为水-空冷却，同时泵房为半地下式，采用自然通风即可取得 良好的换气效果，无须设置专用通风设备。六. 排水设备由于泵房较深，故采用潜污泵排水。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2040考虑，排水泵扬程在20米之内，故选用50QW25-15-3型离心泵（Q=25，H=15m,N =3kW,n=1430r/min）两台，一用一备。七. 消防设备手提式二氧化碳灭火器，型号：MT7，数量3台，放置在值班室内。第6节 泵房高度的确定一地上部分 H=a+b+c