水泵及水泵站課程設(shè)計(jì).doc

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2015至2016學(xué)年第1學(xué)期水泵與水泵站課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 取水泵站設(shè)計(jì) 專 業(yè) 給水排水科學(xué)與工程 姓 名 馮羽中 學(xué) 號(hào) 1130570057 完成日期 2015年11月 指導(dǎo)教師 潘翠霞 浙 江 科 技 學(xué) 院第1章設(shè)計(jì)說明31.1設(shè)計(jì)任務(wù)31.2設(shè)計(jì)條件31.3設(shè)計(jì)內(nèi)容41.4總體布置41.5泵站工藝設(shè)計(jì)41.5.1設(shè)計(jì)范圍41.5.2泵站工藝設(shè)計(jì)41.5.3輔助設(shè)備41.5.4管材選擇51.5.5其他5第2章計(jì)算過程52.1設(shè)計(jì)揚(yáng)程的計(jì)算52.1.1水泵設(shè)計(jì)流量52.1.2設(shè)計(jì)靜揚(yáng)程52.1.3輸水管的水頭損失62.1.4泵站內(nèi)水頭損失62.1.5設(shè)計(jì)揚(yáng)程62.2水泵的選型62.3水泵基礎(chǔ)設(shè)計(jì)92.4吸水管路和壓水管路設(shè)計(jì)計(jì)算102.5吸水井設(shè)計(jì)布置102.6機(jī)組與管道布置102.7吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算102.7.1吸水管路中的水頭損失hs112.7.2壓水管路中水頭損失hd112.7.3泵站內(nèi)水頭損失h112.7.4泵的實(shí)際揚(yáng)程112.7.5消防校核112.8泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計(jì)算122.9附屬設(shè)備的選擇122.9.1起重設(shè)備122.9.2引水設(shè)備122.9.3排水設(shè)備122.9.4通風(fēng)設(shè)備122.9.5計(jì)量設(shè)備132.10泵房建筑高度的確定132.11泵房平面尺寸的確定132.12設(shè)計(jì)圖紙13第1章設(shè)計(jì)說明1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一近期供水能力為33600m3/d+（學(xué)號(hào)后兩位）*200 m3/天（45000），遠(yuǎn)期為50000 m3/d+（學(xué)號(hào)后兩位）*200 m3/天（61400）的取水泵站。計(jì)算得，近期供水能力為33600+57*200=45000m3/天，遠(yuǎn)期為50000+57*200=61400m3/天。1.2設(shè)計(jì)條件水源枯水位4.51m(97%頻率)，水源洪水位標(biāo)高為15m（1%頻率）岸邊地面標(biāo)高9.60 m，水廠混合水池水面標(biāo)高30m。水源至吸水井長(zhǎng)150m，泵站到凈水廠的輸水干管全長(zhǎng)1000m。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容1、選定建筑物總體布置方案。2、確定泵站的設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)揚(yáng)程。3、根據(jù)泵樣本及經(jīng)濟(jì)原則，確定水泵的類型及數(shù)目，并作經(jīng)濟(jì)方案比較。4、根據(jù)選定的水泵，選擇配套動(dòng)力機(jī)及主要的輔助設(shè)備。5、確定進(jìn)出水管及附件的材料、數(shù)目和經(jīng)濟(jì)管徑。6、確定水泵工作點(diǎn)及安裝高程。7、確定機(jī)電設(shè)備的布置方案及泵房結(jié)構(gòu)類型和尺寸。8、完成進(jìn)出水建筑物的設(shè)計(jì)、布置。9、校核計(jì)算水泵的工況點(diǎn)。10、泵站整體穩(wěn)定分析。1.4總體布置該泵站整體布局為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)36m，寬13.24m，設(shè)一座配電房，設(shè)控制值班室。泵站內(nèi)為半地下式泵站，現(xiàn)狀地勢(shì)平坦，地形標(biāo)高9.60m，泵站設(shè)計(jì)地平標(biāo)高為9.60m。1.5泵站工藝設(shè)計(jì)1.5.1設(shè)計(jì)范圍本次設(shè)計(jì)包括取水泵房的工藝設(shè)計(jì)；泵站取水管路的設(shè)計(jì)、 泵站至水廠管路連接的設(shè)計(jì)。1.5.2泵站工藝設(shè)計(jì)（1）泵站形式：泵站為有人值守式泵站，泵房設(shè)計(jì)為半地下式；（2）設(shè)計(jì)取水量：取水水量為45000t/d，遠(yuǎn)期61400t/d；（3）水泵揚(yáng)程計(jì)算：洪水期水泵楊程為23.554m 枯水期水泵楊程為34.044m；（4）水泵設(shè)備選擇及安裝：本設(shè)計(jì)選用300S32-2泵，近期四臺(tái)，三用一備，遠(yuǎn)期增加一臺(tái),四用一備。水泵安裝應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品安裝條件設(shè)置埋件，埋件具體做法見結(jié)構(gòu)圖紙，其安裝調(diào)試應(yīng)在廠方技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行。1.5.3輔助設(shè)備選用兩臺(tái)T35-11軸流風(fēng)機(jī)，機(jī)械排風(fēng)。閘門、啟閉機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備均應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品條件設(shè)置埋件，埋件做法見結(jié)構(gòu)圖紙。所有輔助設(shè)備的安裝調(diào)試應(yīng)在廠方技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行。1.5.4管材選擇（1）泵站內(nèi)均采用鋼制管道及管件；（2）鋼制管道管件內(nèi)外防腐均采用環(huán)氧煤瀝青，涂底漆一道，面漆三道，涂漆需在嚴(yán)格除銹后進(jìn)行；（3）鋼管采用焊接連接，壓力管HDPE管采用熱熔連接。注明用法蘭處，采用法蘭連接，法蘭連接處采用3毫米厚石棉橡膠墊片密封；（4）管制鋼件、防水套管均見給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集，圖中管道長(zhǎng)度均為理論長(zhǎng)度，下料時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定扣除焊縫及密封厚度；（5）鋼制管道及其管件焊接均按現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工業(yè)管道焊接施工及驗(yàn)收規(guī)范（GBJ235-82）執(zhí)行。HDPE管道安裝及驗(yàn)收按給水排水管道施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB20568-97）執(zhí)行。1.5.5其他本設(shè)計(jì)潛水泵、閘門、風(fēng)機(jī)等設(shè)備安裝及預(yù)埋均參考有關(guān)廠家資料設(shè)計(jì)建設(shè)方最終選定設(shè)備不一定為該廠家設(shè)備，不同廠家產(chǎn)口預(yù)埋及安裝尺寸可能有所差異。故建設(shè)方應(yīng)在設(shè)備預(yù)埋件安裝前選定設(shè)備，以便及時(shí)調(diào)整設(shè)備的安裝尺寸。第2章計(jì)算過程2.1設(shè)計(jì)揚(yáng)程的計(jì)算2.1.1水泵設(shè)計(jì)流量自用水系數(shù)取0.05。近期Q=47250m3/天=0.547m3/s遠(yuǎn)期Q=64470m3/天=0.746m3/s2.1.2設(shè)計(jì)靜揚(yáng)程取水頭部至泵房吸水間Q設(shè)=0.746m3/s，設(shè)計(jì)時(shí)單管按75%流量計(jì)算，Q設(shè)=0.560 m3/s經(jīng)濟(jì)流速取1.5m/s，計(jì)算得D=676mm。查水力計(jì)算表后，取DN700，v=1.46m/s，1000i=3.60。取水頭部至吸水間的水頭損失h1=1.1*i*150=0.594m。則吸水間中水面標(biāo)高：洪水期：15-0.594=14.406m枯水期：4.51-0.594=3.916m對(duì)應(yīng)的水泵靜揚(yáng)程：洪水期：30- 14.406=15.594m枯水期：30-3.916=26.084m2.1.3輸水管的水頭損失輸水管流量與取水管相同，設(shè)計(jì)師與取水管取相同設(shè)計(jì)。取DN700，v=1.46m/s，1000i=3.60。輸水管水頭損失h2=1.1*i*1000=3.96m。2.1.4泵站內(nèi)水頭損失泵站內(nèi)水頭損失粗估為2m，安全水頭取2m。2.1.5設(shè)計(jì)揚(yáng)程洪水期：15.594+3.96+2+2=23.554m枯水期：26.084+3.96+2+2=34.044m2.2水泵的選型水泵設(shè)計(jì)流量：近期Q=47250m3/天=1969m3/h=0.547m3/s遠(yuǎn)期Q=64470m3/天=2686m3/h=0.746m3/s水泵機(jī)組選擇如下近期三用一備，共四臺(tái)。遠(yuǎn)期增加一臺(tái)，四用一備，共五臺(tái)。特性曲線計(jì)算：揚(yáng)程取為最不利值Hst=34.044m單泵流量預(yù)估為660 m3/h，183.3L/s。S=h/Q2=（0.594+3.96+2）/（1969）2=1.690e-6H=26.084+1.690e-6Q2Q0.0300.0600.090001200.01500.01800.02100.02400.0h0.00.150.611.372.433.805.477.469.37H26.0826.2326.6927.4528.5129.8831.5533.5435.45經(jīng)反復(fù)比較推敲選定兩個(gè)方案：方案一：4臺(tái)300S32-2泵，三用一備，單泵重量709Kg，出口口徑250mm，進(jìn)口口徑300mm，帶底座，轉(zhuǎn)速1480rpm，軸功率79.2Kw，額定效率87% ，額定揚(yáng)程32m，額定流量790m3/h，電機(jī)型號(hào)Y280M-4，電機(jī)功率110Kw，電機(jī)效率92.7%，電機(jī)重量562Kg，整體重量1271。方案二：4臺(tái)ISG350-315-1，三用一備，單泵重量1650Kg，出口口徑350mm，進(jìn)口口徑350mm，帶底座，轉(zhuǎn)速1480rpm，軸功率83.05Kw，額定效率84% ，額定揚(yáng)程32m，額定流量800m3/h，電機(jī)型號(hào)Y315S-4，電機(jī)功率110Kw，電機(jī)效率94%，電機(jī)重量1100Kg，整體重量。方案一 水泵特性曲線，管路特性曲線和水泵工況點(diǎn)方案二 水泵特性曲線，管路特性曲線和水泵工況點(diǎn)方案編號(hào)運(yùn)行水泵及臺(tái)數(shù)泵效率%軸功率Kw電機(jī)效率%整體效率%整體重量Kg方案一三臺(tái)300S32-2三臺(tái)8779.292.780.61271方案二 三臺(tái)ISG350-315-1三臺(tái)8483.059479.02750從方案比較表中可以看出方案一在水泵效率方面優(yōu)于方案一，且方案二機(jī)組重量較高，水泵基礎(chǔ)需求較大，所以選定方案一。確定方案為：4臺(tái)300S32-2泵，三用一備，單泵重量709Kg，出口口徑250mm，進(jìn)口口徑300mm，帶底座，轉(zhuǎn)速1480rpm，軸功率79.2Kw，額定效率87% ，額定揚(yáng)程32m，額定流量790m3/h，電機(jī)型號(hào)Y280M-4，電機(jī)功率110Kw，電機(jī)效率92.7%，電機(jī)重量562Kg。遠(yuǎn)期擬增加一臺(tái)同型水泵，泵站總流量增加至約9600L/s，滿足遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)要求。2.3水泵基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)長(zhǎng)度：L=地腳螺絲釘間距+（400500）=L+（400500）=1107+493=1600mm基礎(chǔ)寬度B=地腳螺絲釘間距+（400500）=A+（400500）=650+450=1100mm基礎(chǔ)深度H =（2.54.0）*（W水泵+W電機(jī)）/（L*B*）=4（709+562）/（1.6*1.1*2400）=1.20m設(shè)計(jì)取1.2m，穩(wěn)定深度取0.5m，泵房底板為1m。計(jì)算得總深度為2.7m?；炷翂K式基礎(chǔ)的尺寸（m）定為L(zhǎng) *B * H = 1.60m * 1.10m * 2.7m。2.4吸水管路和壓水管路設(shè)計(jì)計(jì)算每臺(tái)泵有單獨(dú)的吸水管與壓水管1臺(tái)300S32-2型單級(jí)雙吸離心泵最大工作流量為800L/s。初步選定吸水管管徑DN=800mm，壓水管管徑DN=700mm。當(dāng)吸水管DN=800mm時(shí)，V=1.59 m/s，（滿足1.21.6 m/s）當(dāng)壓水管DN=700mm時(shí)，V=2.08 m/s，（滿足2.02.5 m/s）2.5吸水井設(shè)計(jì)布置水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑DN/mm（1.31.5）d=1.4800=1120水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長(zhǎng)度L/mm（3.07.0）(D-d）=5.0(1120-800)=1600喇叭口距吸水井井壁距離/mm（0.751.0）D=1.01120=1120喇叭口之間距離/mm（1.52.0）D=2.01120=2240喇叭口距吸水井井底距離/mm0.8D=1.01120=1120喇叭口淹沒水深h/m（0.51.0）=1.2所以，吸水井長(zhǎng)度=13440mm(根據(jù)基礎(chǔ)之間距離還要調(diào)整) 吸水井寬度=4000mm 吸水井高度=6000mm2.6機(jī)組與管道布置如設(shè)計(jì)圖所示，為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺(tái)機(jī)組交錯(cuò)布置成兩排，兩臺(tái)為正常轉(zhuǎn)向，兩臺(tái)為反常轉(zhuǎn)向，在訂貨時(shí)應(yīng)予以說明。每臺(tái)泵有單獨(dú)的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。泵出水管上設(shè)有液控蝶閥(c)HDZs41X-10)和手動(dòng)蝶閥(D2241X-10)，吸水管上設(shè)有手動(dòng)閘板閘閥(Z545T-6)。為了減少泵房建筑面積，閘閥切換井設(shè)在泵房外面，兩條DN700的輸水干管用DN700蝶閥(GD371Xp-1)連接起來，每條輸水管上各設(shè)切換用的蝶閥(GD371Xp-1)一個(gè)。2.7吸水管路和壓水管路中水頭損失的計(jì)算取一條最不利線路,從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計(jì)算線路圖(如圖1所示)v1=1.46m/sv2=1.67m/sv3=1.91m/sv4=1.86m/sv5=1.46m/s2.7.1吸水管路中的水頭損失hsHs=Hfs+His=1.1*l*i+v2/2g=0.12m2.7.2壓水管路中水頭損失hdHd=Hfd+Hid=1.1*i*l+v2/2g=1.642.7.3泵站內(nèi)水頭損失hH=Hs+Hd=0.12+1.64=1.76m2.7.4泵的實(shí)際揚(yáng)程洪水期：15.594+3.96+2+1.76=23.314m枯水期：26.084+3.96+2+1.76=33.804m 初選的泵機(jī)組符合要求。2.7.5消防校核假設(shè)消防流量為144m3/h。Q設(shè)=0.786m3/s，單管Q=0.75Q設(shè)=0.590，DN700，v=1.53m/s，符合要求。2.8泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計(jì)算為了便于用沉井法施工，將泵房機(jī)器間底板放在與吸水間底板同一表高，因而泵為自灌式工作，所以泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度。已知吸水間最低動(dòng)水位標(biāo)高3.916m，為保證吸水管正常吸水，取吸水管的中心標(biāo)高1.916m（吸水管上緣的淹沒深度為3.916-1.916-1.12/2=1.44m ）。取吸水管下一距吸水間底板0.7m，則吸水間底板標(biāo)高為1.916-1.12/2-0.7=0.656m。洪水位標(biāo)高為15m，考慮1.0m浪高，則操作平臺(tái)標(biāo)高為16m。因此泵房筒體高度為16-0.656=15.344m，取為16m。2.9附屬設(shè)備的選擇2.9.1起重設(shè)備設(shè)計(jì)使用最大起重量為Y1000-10/1430型電機(jī)重量W=8700Kg，最大吊起高度為16+2=18m。（其中2.0是考慮操作平臺(tái)上汽車的高度）。為此選用龍門吊車（起重重量為5t，跨度13.5m，CD-10電動(dòng)葫蘆，起吊高度18m）。2.9.2引水設(shè)備為了便于用沉井法施工，將泵房機(jī)器間底板放在與吸水間底板同一標(biāo)高，因而泵為自灌式工作，所以泵的安裝高度小于其允許吸上真空高度，無須計(jì)算。2.9.3排水設(shè)備由于泵房較深，采用電動(dòng)泵排水。沿泵房?jī)?nèi)壁設(shè)置排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)用泵抽回吸水間。取水泵房的排水量一般按20-40m3/h考慮，排水泵的靜揚(yáng)程按15m計(jì)算，水頭損失3m左右，總揚(yáng)程15+3=18m左右，可選用IS80-65-160（2900） (Q=50m3/h，H=32m，N=37Kw，n=2900r/min)兩臺(tái)，一用一備，配套電機(jī)Y200L2-2/37。2.9.4通風(fēng)設(shè)備選用兩臺(tái)T35-11型軸流風(fēng)機(jī)（葉輪直徑700mm，轉(zhuǎn)速960r/min，葉片角度15，風(fēng)量10127m3/h，風(fēng)壓90Pa，配套電機(jī)YSF-8026，N=0.37kW）。2.9.5計(jì)量設(shè)備在凈化場(chǎng)的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計(jì)統(tǒng)一計(jì)量，本泵站內(nèi)無需再設(shè)計(jì)量設(shè)備。2.10泵房建筑高度的確定泵房筒體高度已知16m，操作平臺(tái)以上建筑高度，考慮載重汽車駛?cè)霗z修間，泵房高度應(yīng)滿足吊車從車箱上吊起設(shè)備，起吊物與車箱底板之間需有一定的安全距離。包括：汽車廂底板離地面高度；墊塊高；最高設(shè)備(或部件)的高度；捆扎長(zhǎng)度；吊車吊鉤到軌道面的距離；小車高度；小車頂部的安全凈空，一般取0.20.3m 。實(shí)際計(jì)算中根據(jù)起重設(shè)備以及起吊高度、電梯井機(jī)房的高度、采光及通風(fēng)要求，吊車梁底板到操作平臺(tái)樓板的距離為8.80m，從平臺(tái)樓板到房頂?shù)装鍍舾?1.30m。2.11泵房平面尺寸的確定根據(jù)泵機(jī)組、吸水與壓水管道的布置條件以及排水泵機(jī)組和通風(fēng)機(jī)等附屬設(shè)備的設(shè)置情況，從給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)中查出有關(guān)設(shè)備和管道配件的尺寸，通過計(jì)算求得泵房長(zhǎng)36m，寬13.24m。2.12設(shè)計(jì)圖紙附帶在計(jì)算書后。