《泵与泵站》课程设计—取水泵站的设计改

《泵与泵站》课程设计任务书姓名：束航班级：环工0901学号：091602120学院：环境工程与科学学院专业：环境工程2012.1.12泵与泵站课程设计1目录一、设计说明书............................................................2一工程概述...............................................................2二、设计概要................................................................2三、设计计算................................................................3一设计流量的确定和设计扬程估算：..................3二、初选泵和电机....................................................4三、吸水管路的设计................................................9四、压水管路的设计..............................................10五、水泵间布置......................................................10六水泵房安装高度..................................................12七辅助设备设计......................................................17四、参考文献............................................................19泵与泵站课程设计2一、设计说明书一工程概述(一)工程概括规划设计日产水能力为15万m3的第二水厂，给水管线设计已经完成，现需设计该水厂取水泵房。(二)设计资料市新建第二水厂工程近期设计水量为100000m3/d，要求远期发展到150000m3/d，采用固定取水泵房用两条直径为800mm的自流管从江中取水。水源洪水位标高为22.50m，枯水位标高为19.20m。净水构筑物前配水井的水面标高为31.60m，地面标高为23.0m，自流取水管全长180m，泵站到净化场的输水干管全长1800m。自用水系数α=1.05~1.1，取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为10kPa，泵房底板高度取1~1.5m。二、设计概要取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。其从水源中吸进所需处理的水量,经泵站输送到水处理工艺流程进行净化处理。本次课程设计仅以取水泵房为例进行设计，设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应该考虑到远期扩建的可能性，所以用远期的容量及扬程计算。对于机组的配置，我们可以暂时只布置三台500S59A型水泵（一台备用，泵与泵站课程设计3两台工作），远期需要扩建时，再增加一台同型号的水泵。三、设计计算一设计流量的确定和设计扬程估算：(1)设计流量Q为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：式中Qr——一级泵站中水泵所供给的流量(m3／h)；Qd——供水对象最高日用水量(m3／d)；α——为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取α=1.05-1.1T——为一级泵站在一昼夜内工作小时数。考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数α=1.05,则近期设计流量为Q=100000/24=4166.67m3/h=1.16m3/s远期设计流量为Q=150000/24=6264m3/h=1.74m3/s(2)设计扬程HST(3)①静扬程HST的计算通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管道检修，另一条自流管道通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为1m，则吸水间中水面标高为22.50-1.00=21.50m,最低水面标高为19.20-1.00=18.20m,所以泵所需静扬程HST为：洪水位时，HST=31.60-21.50=10.10m枯水位时，HST31.60-18.20=13.40m②输水干管中的水头损失∑h设采用两条DN1000的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，TQQdr泵与泵站课程设计4另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即Q=0.75×6264=4698m3/h=1.305m3/s,查水力计算表得管内流速v=1.72m/s,i=3‰,所以输水管路水头损失；h=1.1×0.003×1800=6m(式中1.1包括局部损失而加大的系数)③泵站内管路中的水头损失∑h粗估1.8m，安全水头2m，则泵设计扬程为：枯水位时：Hmax=13.40+6+1.8+2=23.20m洪水位时：Hmin=10.10+6+1.8+2=13.90m二、初选泵和电机(1)管道特性曲线的绘制管道特性曲线的方程为H=HST+h=HST+SQ2式中HST——最高时水泵的净扬程，m;h———水头损失总数，m;S——沿程摩阻与局部阻力之和的系数；Q——最高时水泵流量，m3/sHST=33.60m,把Q=4156.25m3/h,H=44.41m,代入上式得:S=8.10所以管路特性曲线即为:H=HST+8.10Q2=33.60+8.10Q2可由此方程绘制出管路特性曲线,见图1表1管路特性曲线Q-H关系表Q(m3/h)0600100017002000∑h(m)0.000.230.631.812.50H(m033.6032.8333.2334.4135.10Q(m3/h)25002800340039004200∑h(m)3.914.907.2310.8012.10H(m)36.5137.5039.8344.4144.70(2）水泵选择选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律①大小兼顾，调配灵活②型号整齐，互为备用③合理地用尽各水泵的高效段泵与泵站课程设计5④要近远期相结合。“小泵大基础”⑤大中型泵站需作选泵方案比较。根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图(图2)和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：近期选择三台500S59A型泵，两台工作一台备用，单泵工况点为（1980，44.5），满足近期工况的要求。远期增加一台500S59A型泵，三台工作一台备用。远期三台水泵并联时单泵工况点为(1860,50.06),此时三台泵均工作在高效段工作。三台500S59A型泵并联工况点0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.00010002000300040005000600070008000Q(m3/s)H(m)管路特性曲线500S59A型泵特性曲线两台500S59A型水泵并联特性曲线三台500S59A型泵并联特性曲线图1水泵并联工况点的求解图500S59A型泵基本参数泵与泵站课程设计6泵与泵站课程设计7图2离心泵性能曲线图泵与泵站课程设计8(3)水泵参数500S59A型单能双吸式离心式水泵性能参数如下：流量Q=1500～2170m3/s，扬程H=57～39m，转数n=970r/min,泵轴额定功率：N=333kW，电动机型号为Y400-54-6型异步电动机，配电机功率为400kw，效率为72%～74%，气蚀余量：Hs=6m表2500S59A型水泵外型尺寸（不带底座）（单位：m）LL1L2L3BB13510186011675801000810B3AHH1H2H3800710400800370480EhW水泵W电机n—φd80012002235N3000N4—35表3进口法兰尺寸表4出口法兰尺寸500S59A型泵工作曲线图DN1D01D1n1-d150062067020-26DN2D02D2n2-d235046050516-22泵与泵站课程设计9500S59A型泵安装尺寸三、吸水管路的设计(1)流量QQ1=6264/3=2088m3/h=0.58m3/s(2)吸水管路的要求①不漏气管材及接逢②不积气管路安装③不吸气吸水管进口位置④设计流速：管径小于250㎜时，V取1.0～1.2m/s管径等于或大于250㎜时，V取1.2～1.6m/s(3)吸水管路直径采用DN800×8钢管，则V=1.35m/s，i=2.40‰(4)吸水管路的管件布置1喇叭口设计泵与泵站课程设计10喇叭口扩大直径D≥(1.3～1.5)d=1.4×800=1100㎜取800㎜喇叭口高度4（D-DN）=4×（1100-800）=1200㎜喇叭口距墙壁的距离a(0.75～1.0)D取a=0.9×1100=900㎜取1000mm喇叭口距室底的距离h1≥(0.6～0.8)D=0.75×1100=925㎜取800mm喇叭口之间距离l1≥（1.5～2.0）D=1.5×800=1200㎜喇叭口淹没深度h2≥（1.0～1.25）D=1.25×800=1200㎜喇叭口中心线与后墙的距离C=（0.8～1.0）D=0.9×1100=990取1000㎜喇叭口与进水室的距离l≥3D=3300㎜2.手动闸阀采用Z45T—10正齿轮转动暗杆楔式闸阀，其规格为：500S59A：DM=700㎜，L=660㎜〈3〉偏心渐缩管为了防止吸水管积有空气，所以采用偏心渐缩管，查表得：500S59A：DN700500，L=600㎜,ζ=0.20490°弯头500S59A:DN600,T=700㎜,ζ=1.06四、压水管路的设计(1)流量QQ1=6264/3=2088m3/h=0.58m3/s(2)压水管路要求①要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。②压水管的设计流速：管径小于250㎜时，为1.5～2.0m/s管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5m/s③压水管的选取泵与泵站课程设计11采用DN700×6钢管，则V1.60m/s，i=40‰(3)、压水管路配件①止回阀采用HH44－10微阻缓闭式止回阀，其规格为500S59A：DN800，L=1180㎜，ζ=0.39②电动闸阀采用Z945T－10电动暗杆楔式闸阀，其规格为：500S59A：DN800,L=600㎜,W=1018kg,ζ=0.06③手动闸阀设置在水管路上的常开阀门，采用Z45T－25暗杆闸阀，其规格为：500S59A：DN600,L=800㎜,W=1540kg,ζ=0.06④同心渐扩管压水管路上的渐扩管规格如下：500S59A，DN500600,L=600㎜,ζ=0.11⑤设在联络管上的渐扩管规格:DN800800,L=800㎜,ζ=0.34DN60080