《给水工程中水泵的选取计算案例综述》4200字

TOC\o"1-2"\h\u30172给水工程中水泵的选取计算案例综述 172421.1设计流量和设计扬程 125179(1)设计流量Q 118180(2)设计扬程H 129821.2初选水泵和电机 224670(1)绘制管道特性曲线 219215(2)选择水泵 377721.3水泵机组基础尺寸的确定 416517(1)基础长度 717224(2)基础宽度 71781(3)基础高度 72561.4吸水管路压水管路的设计计算： 722711.5机组和管道布置 732686(1)机组布置 724237(2)联络管管径的确定 727483(3)管道布置 8113901.6吸水井设计 8181711.7吸水管路及压水管路中水头损失的计算 1025476(1)泵轴的安装高度为： 1030940(2)吸水管路的沿程水头损失: 10110521.8泵房的各标高确定 11255111.9泵站辅助设施的选择 116308(1)引水设备 1114420(2)排水设备 1220352(3)通风设备 1220664(4)计量设备 12(1)设计流量Q由给水管网来计算可得,此一个城市每小时平均日用水总量所占的百分比为8~9点达到了最高点:5.84%所以水泵的最高时供给量为Q=5.84/100×41000=2394.4m3/h=665.1L/s(2)设计扬程H泵站设计扬程式中—自由水压，31.33—管网水头损失，6.69；—泵站内水头损失，取1.63—安全水头，取2.5H=（5-5.4）+4.2+31.33+18.9+1.63+2.5=56.16m。其中∑h由到最不利点的路径中沿程水头损失最大的路线。按照总体的局部水头损失率为沿工期的局部水头损失率的5%来进行计算,求出总体的水头损失。得出总的水头流量损失大小:∑h=18×(1+0.05)=18.9m。(1)绘制管道特性曲线此管道特性曲线方程：H=HST+∑h=HST+SQ2式中的HST——最高时的水泵静扬程大小，m；∑h——水头损失总数，m；S——阻抗；Q——最高时水泵流量，由上文可得：HST=ZC+H0+H1=-0.4+4.2+31.33+2.5=37.63mSQ2=∑h+∑h'=18.9+1.63=20.53mQ=2394.4/h，求得：S=20.53/Q2=20.53/2394.42=3.58×10-6h2/mH=HST+SQ2=37.63+3.58×10-6Q2按照上述的公式列处下表，并根据下表，在(Q-H)坐标系中做管路特性曲线,如图3-5。表3-4管道特性曲线Q-H关系表Q/(m3/h)05001000150020002500300035004000Σh/(m)00.8953.588.05514.3222.37532.2243.85557.28H/(m)37.6338.82541.5145.98552.2560.30570.1581.78595.21图3-5管路特性曲线(2)选择水泵按照选泵的要求和选泵的水泵样本，综合考虑用以下方案：2台400S-90型的工作水泵，水泵的特性曲线选点，见3-7，管路的特性曲线、水泵的特性曲线与水泵工况点，见3-6所示。（两用一备）图3-6水泵的特性曲线、管路的特性曲线与水泵的工况点表3-7水泵的特性曲线选点一台泵Q(m3/h)0200400600800100012001400400S-90H(m)64.7864.4264.0763.4362.2260.1556.9152.23一台泵Q(m3/h)1600180020002200400S-90H(m)45.8037.3526.5713.17两台泵Q(m3/h)0200400600800100012001400400S-90H(m)64.7864.5964.4464.2964.1163.8663.4962.99两台泵Q(m3/h)160018002000220024002600400S-90H(m)62.3061.4060.2458.8057.0354.89一台泵Q(m3/h)0200400600800100012001400400S-90η0.0427.0448.5164.7676.0882.7785.1383.45一台泵Q(m3/h)160018002000220024002600400S-90η78.0369.1657.1542.3024.895.23泵站共设有3台400S-90型的水泵（2用1备）。性能参数，见3-8：表3-8400S-90水泵的性能参数泵的型号(Model)Q流量(m3/h)H扬程(m)n转速(r/min)功率p(kw)η效率(%)r汽蚀余量(m)D2叶轮直径(mm)泵重量(kg)电机的型号(Motormode)轴功率电机功率400S-901620751480221.3560867.9462600Y400-4搜索水泵说明书配套的电机型号说明，水泵的参数如下。400S-90型水泵采用的是无缝钢筋砼底座,选择了钢筋砼块式作为设计的基础,其中对于基础模板尺寸的计算方法如下:图3-9400S-90型水泵的主视图、左视图图3-10400S-90型水泵的安装图表3-11400S-90型水泵的外形尺寸LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3n-Φd114063051045010705306205508525103102404-Φ27 表3-12400S-90型水泵的安装尺寸型号L1HhBAn-ΦdELL2400S-9013403159455085084-Φ283002484775表3-13400S-90型水泵的法兰尺寸进口法兰尺寸DN1DO1D1B1n2-Φd24004004402812-Φ23出口法兰尺寸DN2DO2D2B2n3-Φd33003503902812-Φ23(1)机组布置为了布置地更紧凑，充分地利用建筑的面积，采用横向排列3台机组。(2)联络管管径的确定最两边的管径，与压水管的管径相同：DN=500mm；方案2：输水管放在两边，如下图。最两边的联络管管径2Q=vπD2/4，得管径为：700mm。对比两个方案，方案1比方案2的管径小，虽然比较经济，但由于方案1只有一条输水管，安全性差而且也不合理，所以最后选择方案2：700mm的管径。(3)管道布置为了保证使检修水泵系统能够正常工作检修方便,各台检修水泵均相应配置单独的吸水管,同时还要相应单独设置一个两侧带有手动的常开式自动检修吸水阀门,取用型为z945t-10型的电动暗杆楔式检修闸阀,其具体操作规格要求：L=480mm，DN=600mm，W=555Kg。采取偏心渐缩管：DN600×400。压水管上设置止回阀和电动控制阀门，止回阀型H76H-10C～40对夹蝶形止回阀。其规格为：L=270mm，DN=500mm；控制阀门型号为400X流量控制阀，L=250mm，DN=500mm。采用同心渐扩管DN300×500和DN500×700。设置一个手动经常开关的检修阀在联络网上，型号为H76H-10C～40对夹蝶形阀，L=350mm，DN=700mm。由两条DN=700mm的输水干管输送到净水厂。输水管采用型号为D341X的手动法兰式蝶阀，L=350mm、DN=700mm放置于阀门井内。图3-16吸水井的布置吸水井的最低水位为：清洗泵站所到达处的有效地表标高-清洗吸水池的有效源头水深深度-清洗吸水池所能到达的吸水井水泵管路的有效水头水位损失=5.4-4-0.2=2.2m;得出的吸水井的最高水位为等于清洗池的最低水位为等于泵站所处位置的地表标高为等于5.4m。喇叭口大头的直径为：D≥(1.25～1.5)×d=1.25×600=750mm喇叭口的长为：H=(3.5～7.0)×(D-d）=4×(750-600)=600mm喇叭口的间距为：a≥(1.5～2.0)×D=1.5×750=1125mm（参照水泵机组间距调整为3900mm)；喇叭口到吸水井井底的距离表示为：h1(mm)≥(0.6-0.8)D=0.8×750=600mm喇叭口淹没的深度为：h2(m)≥0.5m，多取(1.00~1.25)D=1×750m=750m喇叭口中心线和后墙的距离为：C=(0.8～1.0)×D=1×750=750mm,喇叭口中心线到进水室的距离为：L≥4D=3000mm喇叭口的每个中心点直线到喇叭侧墙的直线距离及其表示距离为：L≥1.5D=1125mm所以吸水井长度=喇叭口之间距离×2+喇叭口中心线与侧墙的距离×2=3900×2+1125×2=10050mm(注：最后还要参考水泵机组间距调整高度来确定)吸水井宽度=喇叭口中心线到后墙的距离×2=750×2=1500mm(注：最后还要参考水泵机组间距调整高度来确定)吸水井高度=泵站喇叭地面吸水标高同最低气压水位之差+泵站喇叭口内被淹没水的深度h2+泵站喇叭口埋地距离若吸水井位于井底的吸水距离+超高,则又被称为泵站吸水超高井高度=5400-2200+750+600+450mm=5000mm(包括超高450)。所以吸水井尺寸为：长×宽×高=10.05m×1.5m×5.0m。(1)泵轴的安装高度为：式中Hss——安装在排出泵轴线上到达最低点时排出泵水位的一个几何固定高度;Hsv——水泵的气蚀余量(m)；∑hs——吸水管路的总水头损失(m)；Pa——标准大气压，1.01×105pa；——液体的密度(kg/m3)；hva——实际水温下的饱和蒸汽压力，当水温为20℃时取0.24；g——重力加速度(m/s2)。吸水管路的水头损失为：∑hs=∑hfs+∑hls(2)吸水管路的沿程水头损失:∑hfs=l1×is=6.5×1.8/1000=0.011m(3)局部的水头损失:∑hls=(ζ1+ζ2+ζ3)+ζ4ζ1———吸水管进口的局部阻力的系数（当喇叭口淹没深度/吸水管直径＜4时，取0.20~0.56，h/d=1.25，这里取0.20）ζ2———用钢管闸阀的全局部阻力关闭系数,按全局开启程度进行考虑，ζ2取0.05ζ3———90度弯头的局部损失的系数，ζ3=1.01ζ4———偏心渐缩管DN600×500,ζ4=0.190∑h1s=(0.20+0.05+1.01)×1.59/2/9.8+0.190×2.29/2/9.8=0.124m(4)管路的总水头损失为:∑hs=∑hfs+∑hls=0.011+0.124=0.135m考虑到长期使用后,水泵在工作时的性能可能会有所下降和管道的阻力也会有所增加等影响因素，取∑hs=1.00mHSS=1.01×105/1000/9.8-7.9-1-1.59/(2×9.8)=1.325m吸水井的最低水位为2.2m泵轴标高等于吸水井最低水位加上Hss，得到泵轴标高为2.2+1.325=3.525m（1）水泵基础顶面标高=水泵轴线标高+泵体轴至基础顶面的高度（见表4-9400S-90型水泵安装尺寸H1=0.510m）基础顶面标高=3.525－0.510=3.015m（2）泵房内底的地面标高=基础顶面的标高－0.2=3.015－0.2=2.815m(1)引水设备选用一台水环型真空泵作为开关引水装置,真空泵的最大排气容积计算方法如下Qv(m3/s)=k×[(Wp+Ws)]/[T×(Ha-Hss)]式中Qv——真空泵最大排气量(m3/h)；K——漏气系数(1.05~1.10)；Wp——最大一台大型水泵在整个泵壳内部应具有一个最大空气输出容量(m3),即一台水泵底部吸入泵出口的平均面积是它乘以从一台水泵底部吸入泵出口顶部开始到最终进出一台水泵泵阀门的平均距离Ws——最大的一台高压水泵吸入式排气管的空间容量(m3)，即吸入式排气管的横截面积乘之为长度，一般可查得；Ha——大气压，用水柱高度表示(mH2O),一般采用10.33m;Hss——离心泵的安装高度(m);T——水泵的引用水时间(h),一般要求水泵引用时间应小于1/12h，消防用水泵的引用时间应不宜大于1/20h。因Wp=(π×0.4/4)×2=0.63m3Ws=(π×0.3/4)×6.5=1.53m3Qv(m3/s)=k×[(Wp+Ws)]/[T×(Ha-Hss)]=1.10×(0.63+1.53)×10.33/[300×(10.33-1.325)]=9.08×10-3m3/s真空泵的最大真空度：Hvmax(Pa)=Hss×1.01×105/10.33=1.325×1.01×105/10.33=12955式中Hvmax——真空泵的最大真空(Pa)；Hss——离心泵的设计安装高度(m)，取吸入式水井的最低排气量到泵顶部的标准高差。选取2台SZ–1j型高效液压