给排水课程设计

天河学院建筑工程系给排水科学与工程13级给水水泵课程设计姓名：罗文歌班级：给排水131学号：24指导教师：黄文杰、李标二○一五年十二月目录TOC\o"1-3"\h\u15510一、设计任务 1149131、地形概况 1128792、设计任务 122757二、基础资料 121265三、设计原则 23125四、设计环节 221890（一）水泵机组的选择 26236（1）设计流量 215548（2）设计扬程 227970（3）拟定工作泵台数 25488（4)选择水泵型号 230612（5）拟定水泵规格 2715（6）选择水泵方案 328613（7）电机配备 511066（二）机组布置和基础设计 53103（1）机组布置 58276（2）基础尺寸 511516(三）吸水管和压水管的设计 68540(1)管路布置 6（2）21154压水管路布置规定 621696（3)管材及配件规格 729492（四)拟定水泵线标高及其它重要标高 826606(1)水泵轴线标高 810291（2）其它各重要标高 98182(五）水泵扬程的校核 94900（六）消防时的校核 1023975（七）辅助设备的选择 1014247（1）引水设备 1019458五．参考文献 12一、设计任务1、地形概况：在建水厂按设计任务书给定的原始资料及所在给水厂其它构筑物的设计计算成果，进行南方某市给水厂的送水泵站设计。2、设计任务都市送水泵站技术设计的工艺部分。⑴根据水量、水压变化状况选泵，工作泵和备用泵型号和台数。⑵泵房型式的选择。⑶机组基础设计；平面尺寸及高度。⑷计算水泵吸水管和压水管力直径：选用多个配件和阀件的型号、规格种及安装尺寸（阐明特点）。⑸吸水井设计：尺寸和水位。⑹布置机组和管道。⑺泵房中各标高的拟定：室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵房建筑高度。⑻复核水泵及电机：计算吸水管及泵站内压水管损关、求出总扬程、校核所选水泵，如不适宜，则重选水泵及电机。重新拟定泵站的各级供水量。⑼进行消防和转输校核。⑽计算和选择附属设备。二、基础资料土地地面标高为11米，地势较为平坦；清水池所在地面标高为11米；清水地最低水位在地面下列4米；2、水厂最高日供水量80000+24×3000m³/d；时变化系数Kh=1.7；日变化系数Kd=1.4；总变化系数Kz=2.38；3、水厂出厂水压，即泵站的出站水压为45mH2O；4、消防流量为158.4m³/h，消防扬程为15米。三、设计原则1、在满足最大工况规定的水量和水压条件下，应尽量减少能量的浪费。2、力求泵型统一，使型号整洁，互为备用。当用水量与值变化大时，应考虑大小水泵搭配，但型号不适宜过多，电机电压应尽量一致。3、事故时泵站不允许断水，但能够适宜减少供水量，其事故供水确保率与管网相似。4、确保吸水条件，减少泵站埋深，以节省基建投资。四、设计环节（一）水泵机组的选择（1）设计流量泵站的设计流量按最高日最高时用水量拟定Q=2341.4L/s（2）设计扬程H=Hst+Hscv+Hc+∑h=4+45+2+4=55m计算中取泵站内管路水头损失为4m，取安全水头2m（3）拟定工作泵台数水厂最高日供水量Q=15m³/d,在范畴10~30万吨范畴内，可设立4~5台工作泵，1台备用泵。（4)选择水泵型号根据所给资料以及选泵的原则，拟选用Sh型单级双吸卧式离心清水泵。（5）拟定水泵规格为了在用水量减小时进行灵活调度，减少能量浪费，运用水泵综合性能图选择几台水泵并联工作满足最高日最高时用水流量和扬程的需要，而在用水量减小时，减少并联水泵台数或单泵运行供水都能保持在各水泵高效段工作。在Sh型水泵型谱图上作出管路近似参考特性曲线（ab),见图。由于管路特性曲线方程为H=Hst+SQ²，该曲线为一条二次抛物线，为简化运算，用管路近似参考特性直线ab来替代曲线。a点为最大用水工况点，其坐标为（2990,55)，即流量为2990L/s,扬程为55m，由最大用水时管路的总水头损失∑h=SQ²可得到S=4.47×10‾7s²/m5，从而能够拟定，当流量较小工况点b流量为30L/s时(型谱图最小流量），所需扬程H=Hst+SQ²=49+4.47×10‾7×30²=51m，则b点坐标为（30,51）。在图上作ab连线，从图上能够看出，与ab线有交点的水泵能够用于该送水泵站。但从ab线跨越多个型号水泵高效段的状况和大小泵的流量比例来看，14Sh-9B、20Sh-9A、20Sh-9较适宜。选泵参考特性图（6）选择水泵方案在具体拟定水泵规格时能够选择几个方案，然后经方案比较后，拟定及一种最佳方案。可选用5台20Sh-9型泵并联，也能够选用3台20Sh-9A型泵和2台20Sh-9型泵并联,和1台20Sh-9A和4台20Sh-9型泵并联。方案比较见下表用水量变化范畴（L/s）运行水泵型号及台数水泵扬程（m）所需扬程（m）扬程运用率（%）水泵效率（%）第1方案：5台20Sh-92600~29905×20Sh-960~5553.4~5585~10081~871950~26004×20Sh-958~5552.3~53.488~9785~871300~19503×20Sh-960~5451.4~52.385~9682~85650~13002×20Sh-958~5251.2~51.488~9877~81＜6501×20Sh-9~52~51.2~81第二方案：3台20Sh-9和2台20sh-9A2600~29903×20Sh-92×20Sh-9A62~5553.4~5583~10074~7580~821950~26002×20Sh-92×20Sh-9A61~5552.3~53.482~9773~7475~781300~19501×20Sh-92×20Sh-9A60~5551.4~52.382~9680~7878~77650~13002×20Sh-9A56~5251.2~51.491~9875~77520~6501×20Sh-960~5251.1~51.288~9877~79<5201×20Sh-9A~52~51.1~77第3方案：4台20Sh-9和1台20Sh-9A2600~29904×20Sh-91×20Sh-9A64~5553.4~5579~10074~7580~821950~26003×20Sh-91×20Sh-9A62~5552.3~53.480~9673~7475~781300~19502×20Sh-91×20Sh-9A59~5351.4~52.384~9880~7878~77650~13001×20Sh-91×20Sh-9A58~5251.2~51.486~9775~77520~6501×20Sh-960~5251.1~51.282~9877~79<5201×20Sh-9~52~51.1~77从表中能够看出每个供水方案的用水量变化范畴，运行水泵的型号和台数、水泵提供的扬程，送水系统所需要的扬程、扬程运用率、水泵效率，以方便比较。从表中能够看出，三个方案都是用5台泵，但是第1个方案的扬程运用率和水泵效率明显高于方案2和方案3，并且是用同一类型的泵，方便与管理与维修，因此选用方案1。工况点变化图电机配备水泵型号轴功率kW转速（r/min)电机型号电机功率kW转速（r/min)电压（V）20Sh-9340~433970JRQ-1410-63809853000（二）机组布置和基础设计（1）机组布置水泵机组布置的基本规定是：供水安全可靠、管道布置简短、安装与维护方便、机组排列整洁、起重设备简朴并留有扩建余地。由于有5台工作泵，1台备用泵，共6台泵，因此采用横向双行排列，这种布置形式合用于Sh型双吸式水泵，布置紧凑，节省泵房面积，但单泵房跨度较大，起重设备需采用桥式行车。需要注意的是，从电机向水泵端看，两行水泵的转向时相反的，因此，在水泵订货时应向厂房特别阐明，方便厂房配备不同转向的泵套止锁装置。（2）基础尺寸水泵标号L/mmH/mmB/mm20Sh-9330013041400基础长度L=地脚螺栓间距+（400~500)=L4+L6+L8+401基础宽度B=地脚螺栓间距（宽度方向）+（400~500）=b+460基础高度H=地脚螺栓长度+（0.15~0.2）m=24d+200按机组重量校核基础高度H'=(2.5~4.0）×（Wp+Wj）/PH•L•B=1.72m(三）吸水管和压水管的设计管路布置吸水管路布置规定吸水管路普通处在高压状态下工作，因此对吸水管路的基本规定是不漏气、不积气、不吸气，否则会使水泵的工作产生故障。为此常采用一下方法：1)为确保吸水管路不漏气，规定管材必须严格。2)为使水泵及时排走吸水管路中的气体，吸水管应有沿水流方向持续上升的坡度。3)吸水管的安装与敷设应避免在管道内形成气囊。4)吸水管安装在吸水井内，吸水井有效容积应不不大于最大一台泵5min的抽水量。5)吸入式工作的水泵，每台水泵应设单独的吸水管。6)当吸水池水位高于水泵轴线时，吸水管上应设闸阀，以利于水泵检修。7)当水中有大量杂质时，喇叭口下面应设立滤网。8)吸水管设计流速普通为：DN＜250mm时，v=1.0～1.2m/s；DN≥250～1000mm时，v=1.2～1.6m/s；DN﹥1000mm时，v=1.5～2.0m/s。当Q＝598L/s时，由钢管水力计算表查得吸水管管径DN1=700mm,V1=1.56m/s,1000i=4.14‰压水管路布置规定对压水管路的基本规定是耐高压、不漏水、供水安全、安装及检修方便。1)压水管路常采用钢管，采用焊接接口，与设备连接处或需要经常检修处采使用方法兰接口。2)为了避免管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适宜位置上设赔偿接头或可挠性接头。3)离心泵必须要关闸启动。4)当不允许水倒流时，需设止回阀。5)压水管设计流速为：DN＜250mm时，v=1.5～2.0m/s；DN≥250mm时，v=2.0～2.5m/s；(2)压水管管径当Q=280.671L/s时，由钢管水力计算表查得管径D=600mm，流速V=2.12m/s，阻力系数i=9.37‰管径计算一台水泵单独工作时，其流量为水泵吸水水管和压水管所通过的最大流量，根据单泵运行时流量初步选定吸水管和压水管管径（管材均采用钢管），见下表（由钢管水力计算表查得）水泵型号流量（L/s)吸水管压水管管径/mm流速（m/s)I/(mm/m)管径/mm流速（m/s)I/(mm/m)20Sh-95987001.564.146002.129.37吸水管管径应根据泵的最大抽水量及设计流速决定，最大抽水量是指该泵在单独工作或并联中可能出现的最大出水量，设计流速可按下述数据决定：d＜250毫米V采用1.0～1.2米/秒d≥250毫米V采用1.2～1.6米/秒当水泵为自灌式时，设计流速可增至1.6～2.0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：d＜250毫米V采用1.5～2.0米/秒d≥250毫米V采用2.0～2.5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。从表数据看出，计算吸、压水管道流速均在允许范畴内，符合规定。管材及配件规格站内管道可用焊接钢管，管道上的配件如弯头、三通、四通、大小头、吸水喇叭口等均可采用钢板焊制，管道上闸阀及逆止阀可使用方法兰式接头的铸铁制品。吸水管路和压水管路采用直进直出的方式敷设在室内地面上。每台水泵设单独吸水管，并采用电动阀门，阀门型号为D371X，DN700，L=168mm,W=380kg。压水管道上设型号为D941X-6，DN600，L=390mm，W=692kg，并设有液压缓闭式止回蝶阀，型号为HD741X-10,DN600，L=685mm，W=1848kg。采用DN800联系管与每台水泵出水管相接。在联系管上设有型号为D941X-6的电动蝶阀3个。在联系管上接出两条DN800输水管，将水输至都市管网。（四)拟定水泵线标高及其它重要标高水泵轴线标高20Sh-9A型水泵允许吸上真空高度[Hs]可在附录二查得。[Hs]=4m水泵允许安装高度为：HSS=HS＇-hS-V12/2g式中hS——吸水管中水头损失；V12/2g——安装真空表处的水头损失；吸水管长度暂按10m估算，其沿程压力损失：iL=（4.14/1000）×10=0.04m吸水管路局部水头损失计算（查设计手册第1册第二版）管道直径/mm管件阻力系数ζ最大流量/(L/s）流速v/（m/s）V²/2g水头损失ζ（v²/2g）/m800喇叭口0.565001.30.10.5690°弯头1.055001.30.11.05蝶阀0.075001.30.10.07吸水管局部压力损失：∑ζv²/2g=（ζ1+ζ2+ζ3)v²/29=(0.56+1.05+0.07)×（1.56²/2×9.81）=0.1m式中ζ1——吸水管进口喇叭口局部阻力系数，取0.56ζ2——90°弯头局部阻力系数，取1.05ζ3——阀门阻力系数，取0.07V——吸水管中流速，v=1.56m/s由以上计算可得到吸水管路总压力损失为：∑hs=iL+∑ζv²/2g）=0.17m，为安全起见以及长久运行后，泵性能有可能下降，因此，取∑h=1m。因此=4-（1.30²/2×9.81）-1=1.44m满足规定由此可计算，水泵泵轴标高=清水池最低水位标高+Hss=7+1.44=8.44m其它各重要标高基础顶面标高=泵轴标高-泵轴距基础顶面高度（H1）=8.44-0.9=7.54m泵房地面标高=基础顶面标高-0.20=7.29m(五）水泵扬程的校核根据水泵机组及管路布置平面图，重新计算泵站内吸、压水管路压力损失，复合水泵扬程。泵房内吸、压水管路总的压力损失∑h计算以下：吸水管的水头损失为1.0m暂按压水管长为10m压水管沿程损失iL=（9.37/1000)×10=0.1m压水管路局部水头损失：管道直径/mm管件阻力系数ζ最大流量/(L/s）流速v/（m/s）V²/2g水头损失ζ（v²/2g）/m800闸阀0.065002.460.30.0180.090°弯头1.055002,460.30.35蝶阀0.35002.460.30.09压水管总水头损失为0.1+0.018+0.35+0.09=0.558∑h=∑hs+∑hd=1.0+0.658=1.658m，可见1.558m不大于估算值4.0m，故初选水泵机组符合规定。（六）消防时的校核消防时泵站供水量Q火为：Q火=QI+Qx=2990+44=3034L/s消防时泵站扬程H火为：H火=Zc+H0+∑h火=4+35=39m在消防时，启动五台20Sh-9水泵，完全能满足火灾时对流量和扬程的规定。（七）辅助设备的选择引水设备启