泵与泵站课程设计-计算书

目录1计算流量并初算扬程1．1设计资料及设计内容…………………11．2设计流量………………31．3设计扬程………………32选泵方案2．1选泵………………42．2选泵方案的比拟………62．3配套电机的选择………73设计水泵机组的根底3．1根底根本要求…………83．2泵机组的根底计算……………………83．3决定泵站的形式及泵房形式…………84吸、压管管径及管路附件的选配4．1吸水管及压水管管径的选择…………94．2吸压水管的布置………104．3吸压水管的设计………115吸水管路和压水管路中水头损失的计算5．1吸水管路和压水管路中水头损失的计算……………125．2选泵校核………………136泵安装高度确实定和泵房设计尺寸计算……147附属设备的选择………………14参考文献…………151、计算流量并初算扬程1．1设计资料及设计内容1．1．1设计题目某给水工程净水厂送水泵站设计1．1．2设计资料水量：最高日用水量为〔35000＋200×座号×班级〕吨/天。全天小时〔0～24小时〕用水量见表1-1〔百分数表示〕。表1-1最大日用水量变化表时间用水量〔%〕时间用水量〔%〕时间用水量〔%〕0-12.38-95.316-175.61-22.39-105.217-185.52-32.210-114.918-195.43-42.211-124.819-204.84-52.312-134.720-214.35-63.513-144.621-223.86-74.614-154.822-233.57-85.215-165.223-243.0〔2〕城市管网中设置有高位水池〔水塔〕，因此给水泵站采用两级供水，即22-6点，每小时供水量为2.7%，6-22点，每小时供水量为4.9%。〔3〕清水池及地面标高见图1-1。图1-1清水池及地面标高示意图〔4〕在该城市最高日最高时用水量时：①二泵站供水量为两级供水中的最高级〔即4.9%〕；②输配水管网中水头损失为25.5米；③管网中的控制点所需的自由水压为16米；④控制点的标高为205.5m。〔5〕在该城市消防用水时：①消防用水量为60L/s；②输配水管网中水头损失为34米③管网中要求的最低自由水头为10米④控制点标高205.5m。〔6〕该城市不允许间断供水。〔7〕送水泵站〔清水池附近〕的地质资料：地面表层〔约2米〕为粘土，2米以下为页岩，地下水水位-7m。〔8〕该城市最大转输用水时，因矛盾不突出，故略。〔9〕气候资料：年平均气温15℃，年最高气温36℃，年最低气温4℃，无霜期300天。1．1．3设计内容1．确定泵站的设计流量和扬程，拟定选泵方案。2．选择水泵和电动机〔包括水泵型号、电动机型号、工作和备用泵台数等〕；3．确定水泵机组的根底尺寸；4．吸水管路和压水管路的设计计算〔包括进出水管内的流速、管径、阀门等〕；5．确定泵站内的附属设备，引水设备〔如真空泵〕、起重设备、排水泵等；6．泵站的平面布置；7．泵站的高程布置〔包括水泵的根底、进出水管、泵轴、泵站地面等的标高〕；8．确定泵房的建筑高度；9．绘制泵站的平面图1张，剖面图1张，并列出主要设备表及材料表。10．整理设计计算书1份，设计说明书1份。1．2设计流量某日最高日设计流量为Q=35000+200×22×3=48200吨/天=48200/d表1-1最大日用水量变化表时间用水量〔%〕时间用水量〔%〕时间用水量〔%〕0-12.38-95.316-175.61-22.39-105.217-185.52-32.210-114.918-195.43-42.211-124.819-204.84-52.312-134.720-214.35-63.513-144.621-223.86-74.614-154.822-233.57-85.215-165.223-243.0城市管网中设置高位水池(水塔)，因此给水泵站采用两级供水，即22-6点，每小时供水量为2.7%，6-22点每小时供水量为4.9%。一级供水:=48200×2.7%=1301.4=361.5二级供水:=48200×4.9%=2361.8=656.11．3设计扬程图1-1清水池及地面标高设计扬程：=++++∑…〔1—1〕=(205.5-171.5)+25.5+2+16+2=79.5m又∑=SS=∑/=27.5/=64所以∑=S=64×8.36m=+∑++∑…………………〔1—3〕=〔205.5-170.8〕+8.36+16+2=60.36m式中H——泵站的扬程〔m〕；——静扬程〔m〕；——吸压水管路的水头损失(m)——输水管路的水头损失〔m〕——泵站内损失〔m〕；——给水管网中控制点所要求的最小自由水压，也叫效劳水头(m)；——管路中的总水头损失(m)；∑——平安水头〔m〕。2、选泵方案2．1选泵2．1．1选泵要点选泵就是要确定泵的型号和台数。对于各种不同功能的泵站，选泵时考虑问题的侧重点也有所不同，一般归纳如下：大小兼顾，调配灵活首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求，并使所选水泵特性曲线的高效率范围尽量平缓，对特殊工况，必要时另设专用水泵来满足其要求；选泵时不能仅仅只满足最大流量和最高水压的要求，还必须全面顾及用水量的变化。在水量和所需的水压变化较大的情况下，选用性能不同的泵的台数越多，越能适应用水变化的要求，浪费的能量越少。型号整齐，互为备用从泵站运行管理与维护检修的角度来看，如果泵的型号太多那么不变于管理。一般希望能选择同型号的泵并联工作，这样无论是电机、电器设备的配套与贮备，管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。但一般尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵，但亦要考虑运行调度方便，适当配置小泵，通常取水泵房至少需设2台，送水泵房至少2—3台〔不包括备用泵〕。合理地用尽各泵的高效段工水泵选择必需考虑节约能源，即况点落在高效段内是泵工作的点，所以应使泵站设计所要求的流量和扬程落在高效段，即泵应在高效率段运用行，除了选用高效率泵外，还可考虑运行工况的调节，特别对经常运行工况。〔4〕泵与泵站间的联系尽可能选用允许吸上真空度值大或必需气蚀余量值小的泵，以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，降低造价；2．1．2选泵根据求得的流量和扬程参照《给水排水设计手册—材料设备—续册2》中S型单级双吸离心泵性能范围初步选择出如下表〔表2-1〕的泵型。表2—1可选泵泵型号及各参数泵型号流量Q扬程H(m)转速n(r/min)轴功率N(kw)电动机型号及功率N(kw)效率η〔%)气蚀余量吸上高度Hs〔m〕重量〔kg〕350S75972126014408075651450271303319Y400-43557885805.83.51200300S585767909726358501450136147.9165.520072.784.2805.23.55992．2选泵方案的比拟2．2．1方案比拟表2-2选泵方案比拟方案编号用水范围运行泵及其台数泵流量范围泵扬程H(m)所需扬程H(m)扬程利用率%泵效率%方案一3台350S75〔1台备用〕1301.4一级用水350S75一台972-144065-80658178-842361.8二级用水350S75两台1944-288065-8079．59980-85方案二2台300S583台350S75〔1台备用〕1301.4一级用水300S58两台1152-194450-6360．369675-802361.8二级用水350S752两台1944-288065-8079．59980-85根据比拟初选泵的泵效率，选择方案一：三台350S75(1台备用)，在用水低峰期采用一台350S75，流量变幅为972-1441；用水顶峰期时采用两台350S75流量变幅为1944-2880。该方案的优点：在各水泵的高效段都能满足流量、扬程需求；同型号的水泵、电动机，型号整齐，便于配套使用。水泵根底制作、管路安装方便、易于操作。350S75的特性曲线及大致管道特性曲线泵的安装尺寸和外形尺寸S型外形尺寸表〔2-3〕泵型号外形尺寸〔mm〕LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3n-Φd350S751271.5710600500125060069050010176202743564-34进口法兰尺寸〔mm)出口法兰尺寸〔mm)DN1D01D1n1-Φd1DN2D02D2n2-Φd235046050016-2325035039012-23S型的安装尺寸图〔图2—1〕2．3配套电机的选择2．3．1选电动机应综合考虑的因素〔1〕根据所要求的最大功率、转矩和转速选用电动机〔2〕根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电动机的电压〔3〕根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式〔4〕根据投资少，效率高，运行简单等条件，确定所选电动机的类型2．3．2电动机型号意义说明2．3．3电动机〔不带底座〕安装尺寸图〔2—2〕和外形尺寸表〔2—4〕电动机外形尺寸表〔2—4〕型号电动机尺寸重量〔kg〕ABCDEFGHKY400-4710100033511021028100400352065Y系列6kV中型高压电动机安装尺寸图〔2-2〕3、设计水泵机组的根底3．1根底根本要求根底的作用是支撑并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生根底沉陷，根底一般的要求是：〔1〕坚实牢固，除能承受机组的静荷载外，还能承受机械震动荷载；〔2〕要浇制在较坚实的地基上，以免发生根底下沉或不均匀沉降。3．2泵机组的根底计算350S75型泵不带底座，所以选定其根底为混泥土块方式根底，机组根底采用混凝土材料。由于本方案3台泵型号一样，该根底也一样。根底长度L＝地角螺钉间距+〔400～500〕=L1+(L3)/2+E+C+B+(400~500)=710+550/2+210+335+1000+470=3000mm根底宽度B＝地角螺钉间距+〔400～500〕＝A+(400~500)=630+470=1100mm根底高度H＝{〔2.5~4.0〕×()÷〔L×B×〕＝3.5×(1200+2065)÷〔3×1.1×2400〕＝1.44m其中—水泵重量〔kg〕;—电机重量〔kg〕;—根底长度〔m〕;—根底宽度〔m〕;—根底密度〔kg/m3〕(混凝土密度ρ＝2400kg/m3)因此该根底的尺寸为长3m×宽1.1m×高1.44m3．3决定泵站的形式及泵房形式布置原那么：水泵机组间距一不防碍操作和维修的需要为原那么，机组布置应保证运行平安，装卸，维修和管理方便。侧向进、出水的泵，采用横向排列的方式比拟好。泵机组的根底长度较小，因此横向排列虽然稍增长泵房的长度，且只需要采用一套起重设备，进出水管顺直，水利条件好，节省电耗。故本设计方案中采用横向排列如下列图〔图3—1〕。详见书本164图3—1泵的排列方式根据清水池最低水位标高H=170.8m，地面标高H=175.8m和水泵中最小吸上高度HS=3.5m的条件，确定泵房为矩形半地下式。详细布置图如附图。4吸、压管管径及管路附件的选配4．1吸水管及压水管管径的选择一般吸水管管路的实际流速采用以下数值：管径小于250mm时，为1.0~1.2m/s；管径等于或者大于250mm时，为1.2~1.6m/s在吸水管路不长且地形吸水高度不很大的情况下，可采用比上述数值大些的流速，如1.6~2.0m/s。对于压水管的设计，其设计流速为：管径小于250mm时，为1.5~2.0m/s；管径等于或者大于250mm时，为2.0~2.5m/s。上述设计流速取值较给水管网设计中的平均流速要大，因为，泵站内压水管路不长，流速取大点，水头损失增加不多，但可减小管子和配件的直径。一台350S75A型水泵单独工作时，其流量Q=1325m3/h，为吸水管和压水管所通过的最大流量。两台350S75型水泵并联工作时的单泵流量Q=1181m3/h，为吸水管和压水管所通过的最大流量。查《给排水设计手册1常用资料》P365中刚管和铸铁管水力计算表便可得刚管和铸铁管水力计算表〔4—1〕：表4—1刚管和铸铁管水力计算表DN(mm)400450500600m3/hL/sv1000iv1000iv1000iv1000i1442400——2.4317．41．979．861．373．8111813282．5322．21．9911．71．616．691．122．5923626562.2610.4所以由上表初步选定：一级供水最大流量为1442吸m3/h时水管管径DN=500mm,v=1.97m/s，1000i=9.86，/2g=0.198；压水管管径DN＝450mm，v=2.43m/s，1000i=17.4，/2g=0.301。二级供水为最大流量为1181m3/h时吸水管管径DN=500mm,v=1.61m/s，/2g=0.132，1000i=6.69；压水管管径DN＝450mm，v=1.99m/s，1000i=11.7，/2g=0.202。送往高位水塔的压水管道的最大流量为2倍的1181m3/h即为2362m3/h时管道管径DN=600mm，v=2.26m/s，1000i=10.4，/2g=0.260。4．2吸压水管路的布置4．2．1吸水管路布置要求吸水管路通常处在高压状态下工作，所以对吸水管路的根本要求是不漏气、不积气、不吸气，否那么会使水泵的工作产生故障。为此常采取一下措施：(1)为保证吸水管路不漏气，要求管材必须严格。(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连续上升的坡度。(3)吸水管的安装与敷设应防止在管道内形成气囊。(4)吸水管安装在吸水井内，吸水井有效容积应不小于最大一台泵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，喇叭口下面应设置滤网。4．2．2压水管路布置要求对压水管路的根本要求是耐高压、不漏水、供水平安、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用法兰接口。(2)为了防止管路上的应力传至水泵，以及安装和拆卸方便，可在压水管路适当位置上设补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。图4—1吸压水管路布置泵站内一般不设联络管，因为泵在吸入式工作时，管道设置的闸阀越多。出事的可能性越大。故吸水管道不设闸阀、所以吸水管路布置如下。由于吸压管道的直径都不大于500mm.所以建议敷设在地沟中或将两者之一敷设在地沟中，以利泵站内的交通。吸压水管的设计吸水管吸水管配置吸水喇叭口一个〔=0.56，D1=522mm,D=762mm〕，DN500钢制90°弯头一个〔=1.01,，R=450mm，D=530mm〕，DN500mm×350mm偏心渐缩管一个〔=0.19，L=450mm〕,为了检修中能隔离水泵，同时为了减少泵房跨度，选择Z745T-1型DN500液动楔式单闸板闸阀一个〔=0.06，L=540mm〕。压水管压水管上配置DN250mm×450mm同心渐放管一个〔=0.3，L=550mm〕，FD型DN450可曲挠橡胶接头一个〔=0.21，L=300mm〕，XH41X-1.0型DN450旋启式消声止回阀一个〔=1.7，D=615mm，L=1000mm〕，Z745T-1型DN450液动楔式单闸板闸阀一个〔=0.15，L=510mm〕，DN450mm×600mm渐放管一个〔=0.04，L=450mm〕，DN600钢制三通一个〔=1.5，L=1000〕，Z745T-1型DN600液动楔式单闸板闸阀一个〔=0.06，L=600mm〕。吸水管、压水管连同泵一起安装在机器间的地板上，管道直进直出，弯头少，可节约电耗。管路布置如附。在选择配件时，选用的是全国通用标准产品〔参见设计手册和标准图集〕。5吸水管路和压水管路中水头损失的计算5．1吸水管路和压水管路中水头损失的计算一级供水:吸水管路中水头损失：…………………式5-1=il+〔+++〕/2g+/2g=0.00986×12.05+(0.56+1.01+0.19+0.06)×0.198+0.19×0.884=0.516m.其中——喇叭口局部阻力系数——DN500钢制90°弯头局部阻力系数——Z745T-1型DN500液动楔式单闸板闸阀局部阻力系数——偏心渐缩管DN450×350局部阻力系数压水管路水头损失：…………………式5-2=L1i+〔++++〕/2g+L2i+〔++〕/2g=0.0174×6.81+(0.3+0.21+1.7+0.15+0.04)×0.301+0.00381×2.6+(0.04+1.5+0.06)×0.0957=0.898m其中——同心渐放管DN450×DN250——FD型DN450可曲挠橡胶接头局部阻力系数——止回阀局部阻力系数——DN450闸阀局部阻力系数——DN450mm×600mm渐放管局部阻力系数——DN600钢制三通局部阻力系数——Z745T-1型DN600液动楔式单闸板闸阀局部阻力系数从泵吸水口到输水干管上的全部水头损失为：==0.516+0.898=1.414m二级供水：吸水管路中水头损失：=il+〔+++〕/2g+/2g=0.00669×12.05+(0.56+1.01+0.19+0.06)×0.132+0.19×0.593=0.412m.其中——喇叭口局部阻力系数——DN500钢制90°弯头局部阻力系数——Z745T-1型DN500液动楔式单闸板闸阀局部阻力系数——偏心渐缩管DN450×350局部阻力系数压水管路水头损失：=L1i+〔++++〕/2g+L2i+〔++〕/2g=0.0117×6.81+(0.3+0.21+1.7+0.15+0.04)×0.202+0.0104×2.6+(0.04+1.5+0.06)×0.260=1.007m其中——同心渐放管DN450×DN250——FD型DN450可曲挠橡胶接头局部阻力系数——止回阀局部阻力系数——DN450闸阀局部阻力系数——DN450mm×600mm渐放管局部阻力系数——DN600钢制三通局部阻力系数——Z745T-1型DN600液动楔式单闸板闸阀局部阻力系数从泵吸水口到输水干管上的全部水头损失为：==0.412+1.007=1.419m所以二级供水路线为最不利线路S=〔〕/Q2=〔25.5+1.419〕/=62.53可得一级供水时实际扬程=+S++∑=62.00m二级供水时实际扬程=+++++∑=78.92m.5．2选泵校核根据该城镇的消防要求：消防时，泵站的供水量Q火=Qd+Qx=656.1+60=696.1L/s=2505.96m3/h消防时，泵站的扬程=+H0火++=34+10+34+1.419=79.42m其中—地形高差(m)；—自由水压(低压消防制取10m)；—总水头损失(m)；—泵站内损失〔m〕。对应于该二级泵的特性曲线得出的扬程79.5m，满足其消防要求的79.42m由此可见，初选的泵机组符合要求。6泵安装高度确实定和泵房设计尺寸计算泵最大安装高度……式6—1=3.5—÷2g—0.412=3.075m泵轴标高＝吸水井最低水位+Hss＝170.80+3.075=