泵与泵站课程设计计算书

1《泵与泵站》课程设计说明书一．任务书本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建给水工程的送水泵房。（一）、设计目的本课程设计的主要目的是把《泵与泵站》中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。（二）、设计基本资料1、某城市最高日用水量为8万m3/d，时变化系数Kh=1.6，日变化系数Kd=1.3，管网起点至最不利点水头损失为12m，最不利点地面标高为20m，楼房一般四层（服务水头20m），泵站至管网起点设两条输水管（均为铸铁管），每条长500m，管径___mm，泵站处地面标高为17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一处火灾核算，消防流量30L/s，发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.50m，管网中无水塔。2、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。3、水厂为双电源进行。（三）、工作内容及要求本设计的工作内容由两部分组成：1、说明书2、设计图纸其具体要求如下：1、说明书（1）设计任务书（2）总述（3）水泵设计流量及扬程（4）水泵机组选择（5）吸、压水管的设计（6）机组及管路布置2（7）泵站内管路的水力计算（8）辅助设备的选择和布置（9）泵站各部分标高的确定（10）泵房平面尺寸确定2、设计图纸根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制送水泵房平面图、剖面图及机组大样图，图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站主要设备及管材配件的等材料表。二、总述本次设计为给水二级泵站，泵房净长28.5m，净宽10m，墙体厚度为0.5m，泵房上设操作平台，建筑总高9.74m。吸水管采用DN1000和DN700，压水管采用DN800和DN500，输水管管径经计算为DN900，管材为钢管，所有管路配件均为钢制管件。水泵采用两台14sh-13水泵和两台24sh-13型水泵（一备一用），电机分别选用JS-136-4型电机和JRQ-1410-6型电机。起重设备选用DLZDY21-4型电动单梁桥式起重机，起重为5吨，起重高度为6m，跨度为9.5m，排水设备选用50QWDL-15型潜水排污泵，真空泵选用SZ-3型真空泵，一备一用。三、水泵设计流量及扬程估算1.设计流量Q的确定：由于管网中无水塔，因此所设计泵站采取分级供水方式，即设计流量Q按最高日最高时用水量计算得：𝑄𝑆=𝐾ℎ𝑄𝑑24ℎ=1.6×8×104×10324×3600𝐿/𝑠=1481.48𝐿/𝑠2.输水管径的确定：由于采用两条输水管输水，所以单管的输水流量Q输=𝑄𝑠2=740.74𝐿/𝑠，根据输水管的流速范围1.0-1.5m/s，选取V=1.2m/s，得D=√4𝑄输1.2𝜋=887mm，因此输水管取900mm的钢管。3.设计扬程H的估算（1）水泵所需的静扬程Hst根据吸水井的最高水位17.7m,最低水位14.2m，以及最不利点的地面标高3为20m所以，枯水位时：即当吸水井水位最低时：洪水位时：即当吸水井水位最高时：（2）输水管中的水头损失∑ℎ输在正常工作最大流量下的情况下，由于有两条输水管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量，即Q′=𝑄𝑆×75%=1481.48×0.75𝐿/s=1111.11𝐿/s由《给水排水工程设计手册》的第一册查铸铁管的水力计算表,当D=900mm时，Q1=1100𝐿/s时，V1=1.73m/s，1000i1=3.67Q2=1120𝐿/s时，V1=1.76m/s，1000i2=3.81利用“内插法”可求得输水管的水力坡度i为：1000i=3.75，同理可得输水管流速为V=1.75m/s。由式h=il，得∑ℎ输=1.1×3.75×10−3×500=2.06m(1.1是包括局部水头损失而加大的系数)。（3）泵站内管道的水头损失hp粗估计为2m。（4）正常情况下泵站的服务水头为20m，火灾发生时的消防服务水头为约为10m。（5）安全水头粗估为2m。（6）管网水头损失为12m。故泵的扬程设计为：H=Hst+∑ℎ输+Hsev+∑ℎ网+hp+安全水头H枯=（5.80+2.06+20+12+2+2）m=43.86mH洪=（2.30+2.06+20+12+2+2）m=40.36m四、水泵的机组选择1.水泵的特性曲线在流量和扬程要求最高时，即在最不利的情况下：当Q=1481.48𝐿/𝑠时，H枯=43.86m，在泵的性能曲线上作出点a（1481.48,43.86）。当Q=30𝐿/𝑠时，即水泵综合性能图上坐标原点时，泵站内水头损失最小，此时输水管和配水管网中水头损失也较小，今假定三者和为2m，则所需泵扬程为：H=𝐻𝑆𝑇枯+𝐻sev+ℎ安全水头+2=5.80+20+2+2=29.8𝑚在图上作出点b（30,29.8），连接a、b两点，利用两点连线所通过的泵的性能曲线，确定适合设计的所有泵。（14sh-13型水泵的Q=270～410L/s,H=50～37m,n=1470r/min,N=164～189KW,η=79%~84%;20sh-13型水泵的Q=430～70L/s，H=43～30m，n=970r/min，N=280KW，η=80%~88%;24sh-13型水泵m80.520.1420枯STHm30.270.1720洪STH4的Q=695～792L/s，H=56～38m，n=970r/min，N=550KW，η=80%~88%2.泵的初选从泵的利用率和经济性方面进行对比和综合考虑，我归纳出两种选泵方案：○1○2台14sh-13和2台24sh-13（一备一用）22台20sh-13和2台24sh-13（一备一用）3.管道特性曲线最低水位到最不利点所需的净扬程HST=(20-14.2)+12+2=27.8mS=(∑h输+∑h网+hp）Q2=(2.06+12+2)1.48152=7.32所以管道特性曲线方程为：H=HST+SQ2=27.8+7.32Q24.选泵方案的比较根据手册，在坐标纸上画出两套方案水泵的单泵特性曲线，并联泵的特性曲线以及管道的特征管道曲线（见说明书后附图），两套方案的相关性能参数见下表：方案编号用水变化范围（L/s）运行泵及其台数泵扬程(m)所需扬程(m)扬程利用率(%)泵效率(%)方案一：选用2台14sh-13和2台24sh-13（一备一用）1335～1545一台24sh-13两台14sh-1350～4641～4682～10085～8878～841030～1335一台24sh-13一台14sh-1352～4136～4169～10070～8578～83880～1030一台24sh-1346～3633～3671～10087～88470～880两台14sh-1351～3329～3356～10070～75470一台14sh-13292984方案二：选用2台20sh-13和2台24sh-13（一备一用）1360～1510两台20sh-13一台24sh-1346～4441～4490～10058～6382～861070～1360一台20sh-13一台24sh-1347～4136～4477～10036～7885～861050～1070两台20sh-1337～3635～3695～10086～88640～1050一台24sh-1357～3531～3554～10075～80640一台20sh-13313188综上所述，方案一能量利用率好于方案二，因此可采用方案一。5.电机的选择查《给水排水工程设计手册》第十一册知（1）14sh-13型泵可配的点击有四种：JS-136-4,JR-136-4，JS-127-4，JR-127-45相关系数如下表所示：电机型号功率（KW）转速（r/min）重量（KG）参考价格(元)电压（V）JS-136-422014822000110006000JR-136-422014752000124006000JS-127-4260148015205600380JR-127-42601742176097500380（2）24sh-13型泵可配电机有三种：JSQ-158-6，JRQ-158-6，JRQ-1410-6电机型号功率（KW）转速（r/min）重量（KG）参考价格(元)电压（V）JSQ-158-65509854500208206000JRQ-158-65509854600243606000JRQ-1410-63809853600204506000从泵的长期运行效益和经济情况角度考虑，选用如下方案：14sh-13型水泵配JS-136-4型电机24sh-13型水泵配JRQ-1410-6型电机6.机组基础的确定（1）14sh-13型水泵与JS-136-4型电机的基础尺寸长：2729mm,宽：1190mm，水泵重1000Kg，总重：3000Kg，如图所示：（2）24sh-13型水泵与JRQ-1410-6型电机的基础尺寸长：3466mm，宽：1400mm，水泵重：3780Kg，总重：7380Kg，如图所示：6（3）基础高度确定（g取9.8N/kg）14sh-13型水泵与JS-136-4型电机的基础高度：𝐻1=3.0𝑊𝐿×𝐵×𝛾=3.0×3000×9.82.729×1.19×23520=1.15𝑚24sh-13型水泵与JRQ-1410-6型电机的基础高度：𝐻2=3.0𝑊𝐿×𝐵×𝛾=3.0×7380×9.83.466×1.4×23520=1.90𝑚式中γ为基础所用材料的容重，对于混凝土基础，γ=23520N/𝑚3五、吸压水管的设计由水泵的单泵特性曲线，并联的特性曲线以及管道特性曲线图可知：1.单台14sh-13型水泵运行时，最大流量为Q=470L/s，取用钢管查手册知：吸水管：D1=700mm，V1=1.22m/s，1000i=2.54压水管：D2=500mm，V2=2.31m/s，1000i=13.72.24sh-13型水泵单独运行时时，最大流量为1030L/s，取用钢管查手册知：吸水管：D1=1000mm，V1=1.31m/s，1000i1=1.85压水管：D2=800mm，V2=2.05m/s，1000i2=6.01六、机组及管路布置1.机组布置：为了布置紧凑，充分利用建筑面积，本设计的送水泵站设为矩形，机组布置采用横排列方式。每台泵都有单独的吸水管，压水管引出泵房后连接起来汇到两条DN900的输水管中。2.管路布置：（1）24sh-13型水泵管路（按一条最不利路线）24sh-13型水泵吸水管路编号设备名称规格型号局部阻力系数ξ1吸水喇叭口DN1000×DN1500，H1=830，H2=2100.56290°同径弯头DN1000×91.083手动闸阀Z445T-10型暗杆楔式闸阀，DN10000.054偏心渐缩管DN1000×DN600×9，L=8300.22压水管路5同心阔渐管DN500×DN800×8，L=10100.316球形补偿器DN800,L=7660.217止回阀DN800,H45X-10型旋启式,L=19001.78电动蝶阀DN800，D941X-10型电动蝶阀，L=4700.119同心阔渐管DN800×900，L=7160.0810异径三通DN800×9001.5411异径三通DN500×8000.112同径三通DN8000.113电动蝶阀DN800，D941X-10型电动蝶阀，L=4700.1114手动蝶阀A型对夹式蝶阀0.127（2）14sh-13型水泵管路(1组)14sh-13型水泵吸水管路编号设备名称型号规格1吸水喇叭口DN700×DN1050，H1=740，H2=159290°同径弯头DN700×83手动闸阀Z545T-10型暗杆楔式闸阀，DN700，L=6674偏心渐缩管DN700×DN400×8，L=10005同心阔渐管DN300×DN500×8，L=800压水管路6球型补偿器DN500,L