泵站设计任务书

1摘要为了安全可靠地满足某企业生产用水量需求，本设计完成了日供水能力20000m3/d的供水工程的取水泵站工艺设计，包括以下内容：在确定了该泵站的设计规模后，进行工程总体布置，水泵选型布置，管路设计，辅助设备选型布置，泵房类型选择，泵房平面设计和，剖面设计。关键词：泵站水泵工艺1前言1.1设计任务根据河流水资源状况，经取水水源地方案论证，企业水厂从河流取水，本设计要求完成水厂取水泵站工艺设计。1.2基本设计资料1.2.1某企业拟建自用水厂一座，日供水能力20000m3/d。水源采用地表水，水源地位于企业西部。1.2.2自然条件1.2.2.1地形描述，自主河槽到岸边，地形变台阶，详见河流取水段地形图。1.2.2.2地震烈度6度。1.2.2.3水文与水源地表水水质三级，符合企业用水水源条件。河床最高洪水位为111.8米，为减少水厂泥沙处理费用，降低工程造价，工程规划在河床中布置两眼大口井，每眼井供水10000m3/d，水井静水位107.8米，设计动水位104.8米。1.2.3初步规划部分结果两眼井到泵房的吸水管路长度均为200米，有喇叭口，弯头，闸阀，渐缩管，等管件。局部阻力系数分别为0.1，0.6，0.07，0.2。净水厂沉淀池设计水位124.8米，泵房到净水厂的管路长3500米，压水管路局部水力损失按沿程损失的10％计。2送水泵站工艺设计2.1工程总体布置及主要设计参数本工程河床较宽，采用河床式泵站，为减少水厂泥沙处理费用，降低工程造价，在主河槽附近布置两眼大口井（兼作吸水井），通过引（吸）水管道将主河槽水引至泵房水泵，在泵房东南侧布置进场道路（引桥），在泵房周围和进场道路两侧河床用浆砌石加固，厚0.4米。水泵站设置泵房间、配电间、值班室和检修间。该取水泵房为半地下式矩形泵房。泵站级别根据《泵站设计规范》参照设计参数确定为小（1）型，泵房建筑物级别划分为4级。2.2泵站主要设计参数2（1）防洪标准设计洪水重现期20年，校核洪水重现期50年。（2）设计水位净水厂混合池设计水位124.8米，水源设计最低水位104.8米，校核洪水位111.80米。（3）泵站设计流量：由设计资料可知，水厂供水规模为20000m3/d，泵站采用均匀供水方式向水厂供水，泵站的设计流量按最高日平均时用水量计算，泵站设计流量Q＝1.03×20000/24＝858m3/h＝0.238m3/s由于输水干管总长3500m，井水含泥沙量较少，水头损失较小，故取k=1.03。2.3泵站设计扬程估算泵站设计扬程为:H＝HST＋∑hev（2.1）式中，HST—进水池最低水位与水厂混合池设计水位高差（mH2O）HST＝124.8－104.8＝20mH2O。∑h—为管路中的总水头损失（mH2O），包括沿程水头损失和局部水头损失。输水干管沿程水头损失按比阻法计算，局部水头损失计算按沿程水头损失10％计。输水干管通过的设计流量均为0.238m3/s，根据经济设计流速v2＝1.5～2.5m/s，取管径DN400,则输水干管流速v5＝1.89m/s，查手册比阻A＝0.2232，。查修正系数k3=1.0。压水管路水头损失∑hd＝1.1Ak3LQ2＝1.1×0.2232×1×3500×0.238×0.238＝48.7m。吸水管路与泵房内管路水头损失估算为2.5m。泵站装置需要扬程H＝20＋2.5+48.7＝71.2m。2.4初步选泵选泵的主要依据是泵站设计扬程和泵站设计流量。根据泵站设计扬程71.2m,泵站设计流量为0.238m3/s，查双吸离心泵的型谱图，根据选泵原则和选泵步骤，淘汰明显不合理的选泵方案，符合选泵原则要求的水泵列表如下：表2.1初选水泵性能列表泵的型号流量（m3/s）扬程（m）转数（r/min）轴功率（kw）电机功率（kw）效率η（%）允许吸上真空高度（m）叶轮直径（mm）重量（kg）10Sh-60.1000.1350.1707165.156147099.4112.61261357076.57465.54.546059810Sh-6A0.0950.1300.15061545014708391.81011357075736.565.04305883根据表2.1，列举出以下选泵方案：（1）方案一为：选用2台10Sh-6，备用1台10Sh-6，总计3台。（2）方案二为：选用2台10Sh-6A，备用1台10Sh-6A，总计3台。方案一水泵组合流量和扬程满足要求。初选电机：根据10Sh-6型水泵的要求，选用配套三相交流异步电动机，其型号为JR115—4。2.5水泵机组的布置与基础本设计采用的是3台Sh系列单级双吸卧式离心泵，因此机组布置采用横向排列方式。机组基础采用混凝土基础，混凝土容重γ＝23520N/m3,机组的基础深度计算公式为H＝γBLW0.3（2.2）式中，W—机组总重量（N），L—基础长度（m），B—基础宽度（m），γ—基础所用材料的容重（N/m3）。查给水排水设计手册，得到10Sh-6型水泵机组的基础平面尺寸为2800mm×900mm，机组总重量为1778kg，则根据公式（2.2）计算出其基础深度为882mm。2.6吸水井的设计根据场地条件，为降低造价，泵站的吸水井采用受力条件好的半地下式圆形吸水井两个，为避免泥沙进入吸水井中，降低泥沙处理费，设计成大口井，各有1根吸水管路至于井中，吸水井设计动水位为104.8m，池顶高程为108.0m。吸水井口径为3m，深度7m，有效容积为28m3。两眼大口井相距120米。2.7管路计算与水泵校核2.71管材的选择由于钢管的强度高，接口可焊接，密封性胜于球墨铸铁管，吸水管路要求不能漏气，因此吸水管路和出水管（泵房内）均采用壁厚为6mm的钢管。由于球墨铸铁管耐腐蚀，造价和一般钢管接近，但是比普通钢管寿命长，同时考虑到压水管路不是太长，所以压水管采用球墨铸铁管。2.7.2管线的布置每台水泵均有单独的吸水管，其中两台水泵的吸水管深入大口井中，备用水泵的吸水管和其它两台水泵相连。水泵吸水管上设有对夹式蜗杆传动蝶阀（D371XP－10）。三条水泵出水管路在距离泵房后墙0.495m处两两连接后，与DN400的输水干管相连。水泵出水管上设有对夹式蜗杆传动蝶阀（D371XP－10）和对夹式液动蝶阀（D771X－10）。管线详细布置见附图。2.7.3管路流速计算24DQv＝（2.3）式中，Q—管路通过的设计流量（m3/s），D—管径（m）4（1）吸水管路的流速计算吸水管路两条，单泵设计供水流量为0.119m3/s，根据适宜设计流速v1＝1.0～1.5m/s，经计算采用D1＝350mm，根据式（2.3）计算其流速v1＝1.24m/s。（2）喇叭口的管径确定及流速计算按照泵站设计规范要求，吸水管的喇叭口管径D≥1.25D1，所以取D＝450mm，则根据公式（2.3）计算得喇叭口流速为0.75m/s，符合泵站设计要求。（3）泵进口及出口流速计算水泵进口直径D3＝250mm，则根据公式（2.3）计算得泵进口流速v3＝2.43m/s；水泵出口管径D4＝150mm，则根据公式（2.3）计算得泵出口流速v4＝6.74m/s。（4）水泵出水支管的流速计算出水管路两条，根据经济设计流速v2＝1.5～2.5m/s，经计算采用D2＝300mm。根据式（2.3）计算其经济流速v2＝1.68m/s。2.7.4吸水管路和压水管路中水头损失的计算管路沿程水头损失可按比阻法计算，对于钢管，计算公式如下:∑hf=∑Ak1k3LQ2（2.4）式中，k1—钢管壁厚不等于10mm时的修正系数k3—管中平均流速小于1.2m/s的修正系数A—比阻值管路局部水头损失计算公式如下：∑hm＝∑ζgv22（2.5）式中，ζ—局部水头损失系数因此，管路总水头损失∑hs＝∑hf＋∑hm。（1）吸水管路水头损失的计算取10Sh-6型水泵吸水喇叭口至泵房外墙为最不利计算路线。A.沿程水头损失计算管径350mm，钢管查《手册》可知：A＝0.4078，k1＝0.89，k3＝1吸水管路管长为200m，则根据公式（2.4）计算得∑hfs＝0.4078×0.89×1×200×0.1192＝1.028mB.局部水头损失计算查《手册》知：喇叭口局部阻力系数ζ1＝0.1，90°弯头ζ2＝0.6，60°弯头ζ3＝0.4，DN350对夹式蜗杆传动蝶阀的局部阻力系数ζ4＝0.15，偏心渐缩管DN350×300的局部阻力系数ζ5＝0.2。则根据公式（2.5）计算得∑hms＝（ζ1＋ζ2＋ζ3＋ζ4）gv221＋ζ5gv223＝[（0.1＋0.6＋0.4＋0.15）×1.24×1.24/2/9.81]＋(0.2×2.43×2.43/2/9.81)＝0.098＋0.060＝0.158m所以，吸水管路水头损失∑hs＝1.028＋0.158＝1.186m（2）压水管路水头损失的计算A.泵房内沿程水头损失计算查给水排水设计手册可知，对于DN300，A1＝1.025，k1＝0.87，k3＝1；压水管路DN300管长为4m，因此根据公式（2.4）可得：5∑hfd＝0.9392×0.87×1×4×2119.0＝0.046mB.泵房内局部水头损失计算查《手册》可知：同心渐扩管DN150×300的局部阻力系数ζ6＝0.05，缓闭逆止阀ζ7＝0.8，DN300对夹式蜗杆传动蝶阀的局部阻力系数ζ8＝0.15，DN300钢制90°弯头的局部阻力系数ζ10＝0.78，DN300钢制等径正三通的局部阻力系数ζ11＝1.5，DN300×400钢制三通的局部阻力系数ζ12＝1.86。则根据公式（2.5）计算得∑hmd＝ζ6gv224＋（ζ7＋ζ8＋ζ9＋ζ10＋ζ11＋ζ12）gv222＝0.05×81.9274.62＋（0.8＋0.15＋0.15＋0.78＋1.5＋1.86）×81.9268.12＝0.116＋0.754＝0.870m2.7.5泵站装置需要扬程管路总水头损失∑h＝1.186＋0.046＋0.870＋48.7＝50.802m。泵站设计装置需要扬程H＝20＋50.802＝70.802m。2.7.6水泵工况校核和水泵选型校核装置需要扬程H＝HST＋SQ2＝20＋SQ275.859238.0/7.482干S44.148119.0/)870.0046.0186.1(2进S86.89675.8594/44.1484/干进SSSH＝HST＋SQ2＝20＋896.86Q2并联工况图解法：水泵并联运行工况：由图知，并联运行时工况点为点A，QA=0.232m³/s,HA=68.5m,则日流量Q=0.232×3600×24=20044.8m³/d校核误差：20000200008.20044=0.224%3%，满足设计要求。水泵工况与效率:并联工作时，每台水泵的工况点B，QB=0.116m³/s，HB=68.5。查水泵效率曲线知，当Q=0.116m³/s，水泵效率为=73%。2.8水泵安装高程的确定查10Sh-6水泵的Hs～Q曲线，得Hs=5.8m，吸水井设计动水位（最低）104.86米，水温20℃，先修正HS为H1S，H1S＝HS－（10.33－10.2）＝5.67m由公式（2.3）得泵进口速度v'3=2.36m/s,根据2.7.2节计算方法，以并联时实际单泵流量QB=0.116m³/s，重新计算吸水管水头损失得，h=1.127m，HSS＝H1S－gv22'3－h（2.6）＝5.67－81.9236.22－1.127＝4.259m▽安＝▽低＋HSS＝104.8＋4.259＝109.059m2.9辅助设备的选择2.9.1起重设备查给水排水设计手册得到，JR115－4型交流异步电动机重量为1180kg，10Sh-6型水泵重量为598kg。因此，最大起重量为1778kg。最大起吊高度H＝112.8－108.279＋1.5＋0.2＝6.121m。因此，本设计采用的电动单轨葫芦型号为CD13－12D（起重量3t，起升高度12m，自重390kg）。2.9.2排水设备泵房吸水管路一侧沿壁边设置排水槽，尺寸为21000mm×3