某泵站设计计算说明书

供水泵站设计计算说明书 / 2.5初选配套动力机设备 3拟定机组及基础尺寸 4进出口水管道4.1进出水管道设计 4.2进出水管道直径校核 5确定泵房类型 6泵房内机组、管路布置及尺寸设计6.1泵房内机组、管路布置形 6.2泵房尺寸设计 7泵房内辅助设备选择7.1充水设备 7.2起重设备 7.3排水设备 8进出水建筑物的布置及设计8.1进水建筑物 8.2出水建筑物设计 9水泵安装高程的确定9.1水泵安装高度计算 10水泵工况点的校核 11终选水泵及动力机 12工程投资概预算12.1工程量的计算 12.2设备及材料总表 1基本资料1.1设计任务某开发区一级泵站设计。1.2设计资料1.2.1站址地形图一张，见附页。1.2.2地址情况：站址处为上侏罗纪广元统沙页岩互层，上覆3m左右的轻质粘土。砂岩容重γ=2.3T/m³,容许压应力[o]=8Kg/cm²;轻质粘土容重1.2.3地下水埋深一般为3.5m.1.2.4取水水源：灌溉干渠自开发区边缘通过，水量充足，水质量好。设计年供水保证率P=95%。站址干渠日平均水位如表1。月123456天数渠道水位(m)月789天数渠道水位(m)平均水位(m)最低水位(m)最高水位(m)干渠水力要素：底坡1=1/4000,站址处渠底高程502.8m,边坡系数m=1.25,糙率n=0.025,水温20°C。1.2.5开发区用水过程图1.2.6根据开发区供水要求，净水构筑物的设计水位定位518.3m。1.2.7在站址东北角有高压输电线通过，距站址2km左右，电压为10KV。1.2.8开发区对外交通方便，劳动资源充裕。土石方开挖单价为33元/m³,电费为758T/m²,单价为5000元/T。1.2.9水头损失估计表 直径D(mm)占H的2枢纽布置及设备初选2.1桠纽中心线及泵房位置的选择如上图所示，可选两条分别分布在靠近上游得BB中心线和靠近下游的AA中心线。如上图所示，两条中心线出水池所在的地方较平坦，但布置于AA线时出水管道会经过一较陡的地段，需要开挖隧洞才能使出水管道通过，给管路铺设带来困难，而且开挖量大，可能会对施工有较大影响，增加投资，加大了工程难度；如果布置于BB线，出水管道整体布局较为平缓，不经过左侧那样的陡坡，工程难度相对较小，出水管道铺设相对容易，费用较低，通过技术与经济综合比较，中心线布置于BB线更有优势，所以，将中心线布置在靠上游BB位置。2.2.1设计流量设计流量取每月用水量最大值。供水水源泵站的设计流量一般按最高日平均用水量加上净水自用水量(一般为供水量的5%~10%,此处取5%)和输水管的漏失水量(按供水量的10%)计算确定。查开发区用水过程图得，按式Q=(1+5%+10%)计算该地区各月份的具体用水设计流量，59用水流量m³/h从开发区用水图知6、7、8月份用水流量5796m³/h为全年最大流量，所以设计流量为：Q₄=(1+5%+10%)×1400=1610L/根据当地用水状况特点，1、2、11、12月份泵站供水设计流量为月份泵站供水设计流量为为倍数，所以，水泵应该选流量接近1449m⁸/h的水泵。2.2.2确定水泵的设计扬程按泵站进、出水池设计水位差，并计入进、出水流道或管道的沿程和局部水头损失来确定水泵设计扬程。为净水构筑物的设计水位，即518.3m,所以：据水头损失估计表，取水头损失为H的20%,即：所以设计扬程为17.4m,选定为17.5m。2.3初选水泵及配套动力机设备：由于离心泵具有高效区范围宽，能在扬程变化较大的情况下运行，并根据供水过程特点和前一步计算的扬程与流量，初步选定为高效稳定的离心泵，水泵设计扬程为16.7m,根据设计流量特点和设计扬程，初选水泵为350S26型和350S26A型，两种水泵参数见下表：型号流量转速轴功率电动机功率效率吸上高度Hg重量为350S26型水泵。2.4确定主泵台数则350S26型水泵台数n=1.61/0.4=4.025备用，共需水泵5台。台，取为4台。另取1台作为2.5初选配套动力机设备2.5.1配套动力及功率由于在站址东北角有高压输电线路通过，靠近电源，故动力类型选配电动机，选三相交流电动机来驱动。水泵功率在100—300kw之间，可选用YS(JS)、YC(JC)、或YR(JR)系列的异步电动机，电动机配套功率N计算K—动力备用系数，取1.05;N轴—水泵工作范围内的最大轴功率，查前表得105kW;nw—传动效率，水泵转速为1450r/min,初步假定用同步转速1500r/min的异步电动机直接传动，则取为0.84。2.5.2确定机型根据水泵额定转速1450r/min和配套功率132Kw,再查电动机参数表型号功率电压HhBA初步选电动机型号为Y315M1-4。3拟定机组及基础尺寸由资料知之所选350S26型水泵长度为1.05m、宽度为1.04m、高度为0.963m,Y315M1-4型电动机长度为0.97m、宽度为0.755m、高度为0.655m,考虑闸阀、电动机等配套设备的安置，机组长宽高分别综上，取机组基础宽度为2.2m,长度为2.2m,高度为1.0m。4.1进出水管道设计选定管材选为钢管，有经验公式：其中Q为管道设计流量，为1449m³/h,带入上式算得初步确定进出水管的直径D=437.8mm;4.2进出水管道直径校核4Q/πD²<1.5m/s,算得进水管道直径为523mm,取为520mm;出水管道水流流速不宜超过2.0m/s,即有：4Q/πD²<2.0m/s,所以出水管道直径为453mm,取为450mm。综合各方面条件，管壁厚度选定为6mm。5确定泵房类型容许压应力[o]=8Kg/cm²;轻质粘土容重y=2.0T/m³,允许压应力动一起的互相干扰。泵房选用框架结构，结构简单，施工方便、容易，造价低廉，综上，泵房类型确定为分基型泵房(卧式6泵房内机组、管路布置及尺寸设计6.1泵房内机组、管路布置形式从计算知泵站共选5台机组，结合地形地质条件，若机组采用双列交错排列式布置方式，靠近进水池的一排设置3台机组，根据当地地形，跨越等高线多，开挖量会很大，工程造价高，且工期也会延长；若采用一列式，则泵房整体会建在大致同一等高线上，虽然泵房长度会大些，但开挖量相对较小，经过技术经济比较，机组布置形式选用一列式。5条管路相互平行，间距相等，根据相关规范，机组之间的间距为1.2m,机组与墙之间的间距为1.2m。6.2泵房尺寸设计机组长度为2.2,考虑泵进出水两侧安装管路及阀门空间需要，机组与墙之6.2.2泵房宽度查水泵和电动机尺寸参数，知水泵、闸阀及电动机等的总宽度为2.2m,机组之间的距离取为1.2m;机组与墙之间的距离取为1.0m。则泵房宽度B=2.2×5+1.2×4+1.0×2=17.8m,取为18.0m。考虑配电间和检修间各取3.5m,确定泵房宽度B=25m。6.2.3泵房高度汽车箱底板离地面高度，取为0.8m;捆扎长度，取为1.1m;计算得，泵房总高度H=0.8+0.4+1.2+1.1+0.8=4.3m。6.2.4泵房地面高程V=—水泵轴线至底座间距取0.4m;h—水泵基础高出主机间地面高度0.1m。算得7.1充水设备：该泵站采用卧式泵站，水泵为离心泵，出水流道为虹吸式出流，选用水环式真空泵作为抽真空设备，供起动抽气充水用，为了保证工作可靠，真空泵装设2台，互为备用，布置于主机组间进水侧两端的空地上，不占用泵房面积。基础离墙0.5m,抽气管线贴地面沿主泵管线布置，排气口通至布置于机组旁的贮水箱。7.2起重设备设计中较大的单件设备是水泵672kg,加之电机重量泵房尺寸(长18m,起重设备选为电动桥式行车。采用自流式排水方式，根据单泵道积和水上、下游闸门漏水量，8.1.1引水渠设计采用明渠式引水建筑物。引渠断面设计有公式：Q为渠道设计流量，1.61m³/s;i为水力坡降，取为1/2000;n为渠床糙率，取为0.025;m为道边坡系数，取为1.25;按输水能力最大或过水断面最小的原则选择渠道断面宽深比α,则有：代入数据求得α=0.70;o=h(b+h/m)R=o/xb=0.70h计算得渠底宽度b=1.04m,渠中设计水深h=1.49,根据水流状况，渠底宽度取为1.1m,渠道深度取为1.55m。8.1.2进水前池设计前池采用正向进水前池，前池扩散角α取为45°前池池长由以下公式确定：其中：b为引渠末端底宽；α为前池扩散角；根据下面所算的池宽，可得L=18.6m。8.1.3进水池设计采用进水池形状采用矩形，因单泵流量比较大，大于300L/S所2.9m机组采用一列式布置，每个进水管单独使用一个进水池且各池进水口边壁和后墙间距T=0.5Dm=0.39m,取为0.4m。进水口距池底的距离悬空高度P=0.62Dm=0.484m,取为0.5m;K为进水池的秒换水系数，可取为40;8.2.1出水管支撑结构设计在管道的转弯处和斜坡上的长管段，为了消除管道在正常运行和事故停机时产生的振动和位移，设置镇墩以维持管道的稳定，镇墩采用开敞式，将水管直接放在镇墩之上，并用锚筋将水管锚固。并在管道上设置伸缩节，以消除温度应力。8.2.2.1出水管线布置根据出水池和泵房设计，出水管线拟采用收缩式布置。管线平行出泵房经起坡镇墩后，在坡面上收缩，经坡顶镇墩后再平行进入出水池。管线平面布置附图1所示。按实地布置确定。经计算出水管出口中心线标高为517.47m,出水管进口中心线标高为505.25m。实地坡面坡度为1:5.7。管坡拟修整为1:6,则坡面管段长度为(518.0-505.6)×6=74.4m。过坡顶镇墩后的水平管段，考虑出水池挡水墙不宜太靠近坡口，故取5m。坡脚处起坡镇墩前水平管段，考虑泵房室内外布置及施工场地等因素，取8m。则出水管线总长度为74.4+5+8=87.4m。8.2.3出水池设计采用侧向出水池，考虑出水管经镇敦后为水平段，不便采用虹吸式，出流方式选为自由式出流，这样虽较淹没式要损失少量水头，但施工、安装方便，停泵时又可防止池水倒流。侧向出水池各部尺寸确定：出水池宽度：B₁=(4—5)D₀=2.25m(取系数为5.0):出水管间间距取为S=1.0m,则出水池长度为：出水池设计水位高程为518.3m,去安全超高0.5m,则出水池池顶高程为518.3+0.5=518.8m;出水池最低水位高程为518.0m取淹没深度为1.2m,则出水池池底高程为518.0-1.2=516.8m。9水泵安装高程的确定9.1水泵安装高度计算因泵的使用情况与标准状况并不完全相同，所以其高程按以下公式计算：[H]:标准状态下的允许吸上真空高度，m,由资料知为4.5m表得v:泵进口断面上的平均流速，m/s,水泵直径为530.00mm,流量为0.322m³/s,所以流速1.46m/s,0.1066m;h:吸水管路系统中的水力损失，h=10.3×0.013×0.013×算得水泵安装高度为2.467m,取为2.0m。mm—进水池最低水位503.8m;K—安全值，取0.10水泵工况点的校核水泵的运行工况点是指在某一装置中运行的水泵，它的流量、扬程对应于其流量一扬程曲线(即Q—H曲线)上的那一点。由已知理论可知，水泵的稳定运行工作点只能是水泵的Q—H曲线和装置的需要扬程曲线(即Q—H曲线)的交点。n—管路材料糙率，查资料得铸铁管为0.013;阴=0.1;s=0.26;=1.5;础=0.2t该泵站选用5台机组，各机组单独运行，不串联也不并联，性能参数计算表H海(m)条曲线的交点即为这台水泵在该装置中运行的工况点，如下图所示：由图可知，水泵工况点为(Q=1551m³/h,H=21.3m),满足泵站对流量和扬程的需求。泵站总流量校核：最大扬程21.3m时对应最小流量值为Q=1551m³/h,则泵站最小总流量为5×1551/3600=2.15m²/s>1.61m³/s,且水泵处于高效率区运11终选水泵及动力机根据水泵运行工况点，终选水泵为350S26型水泵，根据泵房尺寸大小，终选动力机为Y315M1—4型电动机。12工程投资概预算12.1工程量的计算①引渠段：引渠在地面下的断面积约为(1.1+0.8×1.55)×1.