机组选型及水泵安装高程和工作点的确定

太原理工大学毕业设计（论文）用纸第二章机组选型及水泵安装高程和工作点的确定一、机组选型及配套设备的选择（一）水泵选型设计流量：Q=1.2米3/秒净扬程：H净=1156.89-1055.59=101.3米初估损失扬程：A=Q/V，πD2/4=1.2/(2--3)，取经济流速。D=0.874-0.714米,管径D350mm,H净=101.3m30m由④《水泵及水泵站》，如下表得K=10%H净表2—1常用管道水力损失估算表净扬程（米）管道直径（毫米）备注≤200250～300≥350K（水力损失相当于静扬程的百分数）1030～5020～4010～25管径350mm时，含底阀损失；管径350mm时，不含底阀损失。10～3020～4015～305～153010～3010～203～10设计扬程H=H净(1+K)=1.1H净=111.43msh型双吸单级卧式离心泵的特点:1.由两个进水口汇合流入一个蜗壳中,叶轮实质上是由两个用后轮盘的单级叶轮的组成。在同样叶轮外径情况下，流量可增大一倍，同时水的轴向推力可自行平衡。太原理工大学毕业设计（论文）用纸2.泵壳分为上下两部分。上部为泵盖，下部为泵体，两部分用螺钉相互联结，只要拧开泵盖的螺母，即可揭掉泵盖对泵内进行检修。3.水泵的进水、出水均在同一方向上且垂直于泵轴，有利于泵和进、出水管的布置与安装。基于上述，本站选用sh型双吸单级卧式离心泵。由Q=1.2m3/s=4320m3/hH=111.43m查《水泵及水泵站》图2-28sh型泵型谱图可知,在Q,H范围处无现成泵型。由于在扬程H=111.43m时有可供选择的14sh-6、14sh-6A两种。而在Q=4320m3/h时无可选泵型。根据水泵并联特点：扬程不变，流量相加。由④《水泵及水泵站》图2-28sh型泵型谱图可得：H=111.43m时14sh-6A型流量为0.33m3/s,14sh-6型流量为0.41m3/s如选14sh-6A型三台总流量为0.99m3/s如选14sh-6A型四台总流量为1.32m3/s如选14sh-6型三台总流量为1.23m3/s其中与设计流量1.2m3/s最接近的是1.23m3/s所以初选定为三台14sh-6型双吸离心泵。查⑤《泵样》14sh-6型双吸离心泵转速1470转/分，允许吸上真空高度3.5m叶轮直径655mm，电动机功率680KW。太原理工大学毕业设计（论文）用纸如其中泵出现故障，可采取变径、变速、变角等调节方式以满足供水要求。(二)配套动力机选择采用直接传动的电动机，配套功率为：N配=KγQH/102η泵η传=1.05×1000×0.41×111.43/102×0.73×1.0=645KW根据N配=645千瓦，水泵转速n=1470转/分，选用JSQ-158-4型电动机三台，转速1500转/分，单机容量680千瓦，电压6000伏。表2---214sh-6型泵性能表流量Q扬程转速n功率N（千瓦）效率η允许吸上真叶轮直径D泵的型号米3/时升/秒H（米）（转/分）轴功率电动机功率（%）空高度Hs（米）（毫米）8502361404627014Sh-612503471251470545680783.5655166046110062372.5(三）吸水管和压力水管的直径选择1.吸水管直径单泵流量Q=0.41米3/秒，吸水管直径和进水喇叭管的直径按控制流速来计算，吸水管和喇叭口的进口流速分别用1.5米/秒和1.0太原理工大学毕业设计（论文）用纸米/秒，相应的吸水秋直径为0.6米，喇叭口直径为0.75米。2.压力水管直径三台水泵的压力支管在一号镇墩前并联为一根压力总管向出水池输水（见附图9）。支管和并联总管的直径按经验公式D支=0.8Q1/2=0.8×0.411/2=0.51米D并=0.8×1.231/2=0.89米水泵吐出锥管内径为350毫米，为了使水泵工作点尽可能接近高效率区，并减少水管投资，支管直径选用0.35米，并联总管直径选用0.7米。1-4号镇墩间并联总管采用钢管，4-6号镇墩间采用预应力钢筋混凝土管，内径均为0.7米。压力水管上的闸阀，根据支管直径和压力来选择，选用Z41H-16型明杆楔式单阀板的闸阀三台，阀径350毫米，压力16公斤/厘米2。二.水泵安装高程的确定水泵的允许吸水高度[H吸]=[HS]-v进2/2g-h吸当海拔高程为1055.59米（进水池正常水位）时，[HS]须修正。修正允许吸上真空高度为太原理工大学毕业设计（论文）用纸HSˊ=HS-δHa-δHtδHa=10.3-P大气ˊ/γδHt=P汽ˊ/γ-0.24[HSˊ]=3.5-(10.3-9.2)-(0.24-0.24)=2.4米v进2/2g=(0.41/0.785×0.352)2/19.62=0.925米h吸=h进沿+h进局=10n2L吸Q2/D吸5.33+(ζ喇v喇2/2g+ζ90v吸2/2g+ζ渐v2渐/2g)L吸=6.075米ζ喇=0.1ζ90=0.6ζ渐=0.2D吸=0.6米钢管糙率n=0.012Q=0.41米3/秒V喇=Q/(πD喇2/4)=0.41/(0.785×0.752)=0.93米/秒V吸=0.41/(0.785×0.62)=1.45米/秒V渐=0.41/{0.785×[(0.6+0.35)/2]2=2.32米/秒H吸=10×0.0122×6.075×0.412/0.65.33+(0.1×0.932/19.62+0.6×1.452/19.62+0.2×2.322/19.62)=0.022+0.0044+0.0643+0.055=0.1457[H吸]=[HSˊ]-v12/2g-h吸=2.4-0.925-0.1457=1.329米水泵安装高程▽H安=▽H低+[H吸]=1055.43+1.329=1056.759米太原理工大学毕业设计（论文）用纸采用1056.7米三.水泵工作点校核(一)支管管路水头损失h损计算1.吸水管水头损失h吸=h进沿+h进局L吸=2.3+1.1+(π/4)×1+(1056.19-1053.7-0.6)=6.075米ζ喇=0.1ζ90=0.6ζ渐=0.2h进沿=10n2L吸q2/D吸5.33=10×0.0122×6.075q2/0.65.33=0.133q2h进局=ζ喇v喇2/2g+ζ90v吸2/2g+ζ渐v2渐/2g=0.1×(q/0.785×0.752)2/19.62+0.6×(q/0.785×0.62)2/19.62+0.2×(q/0.785×0.4752)2/19.62=(0.026+0.384+0.324)q2=0.734q2h吸=(0.133+0.734)q2=0.867q22.压水支管水头损失h压支=h支沿+h支局L支=11.19米h支沿=10n2L支q2/D支5.33=10×0.0122×11.19×q2/0.355.33=4.34q2太原理工大学毕业设计（论文）用纸h支局=∑ζv支2/2g=(ζ闸+ζ渐+ζ450)v支2/2gζ闸=0.07,ζ渐=0.25,ζ450=0.42v支=q/(πD支2/4)=q/(0.785×0.352)=10.4qh支局=(0.07+0.25+0.42)×(10.4q)2/19.62=4.08q2h压支=4.34q2+4.08q2=8.42q2h损=h吸+h压支=0.867q2+8.42q2=9.287q2表2---3q(米3/秒）0.10.20.2360.30.3470.40.4610.50.6q20.010.040.090.160.250.36h损=9.287q2(米)0.0930.3710.5170.8361.1181.4861.9742.3223.343（二）绘制水泵并联运行时的流量-扬程关系曲线附图1中q-H曲线为水泵样本上的流量-扬程关系曲线。根据附表2绘制支管的q-h损曲线（图中未标出），从q-H曲线减去不同流量时的水头损失值，即得q-Hˊ曲线。将q-Hˊ曲线的流量放大三倍(Q=3q),即得水泵并联运行时的流量-扬程曲线Q-Hˊ。（三）绘制Q-H需曲线压力总管的下段为钢管，管长173米，上段为预应力钢筋砼，太原理工大学毕业设计（论文）用纸管长136米。总管水头损失计算如下：h并损=h钢+h混钢管的水头损失h钢=h钢沿+h钢局=10n2L钢Q2/D并5.33+∑ζv钢2/2gn=0.012,L钢=173米,D并=0.7米。1#、2#、3#镇墩处管轴线的转角分别为33042ˊ、22024ˊ、7008ˊ（见附图2）。由于3#镇墩处管轴转角很小，其局部水头损失可忽略不计，则钢管的局部水头损失系数为：ζ=0.946sin2(θ/2)+2.05sin4(θ/2)∑ζ=ζ33°42ˊ+ζ22°24ˊ=0.352+0.262=0.614v钢=Q/(πD并2/4)=Q/(0.785×0.72)=2.6Qh钢=10×0.0122×173Q2/0.75.33+0.614×(2.6Q)2/19.62=1.872Q2钢筋混凝土管的水头损失h混=h混沿+h混局=10n2L混Q2/D并5.33+∑ζv混2/2gn=0.014L混=136米V混=2.6Q太原理工大学毕业设计（论文）用纸∑ζ=ζ26°34ˊ+ζ喇+ζ拍门=0.299+0.1+1.5=1.899(5#镇墩处的管轴转角为8°08ˊ，其局部水头损失忽略不计)。H混=10×0.0142×136×Q2/0.75.33+(2.6×Q)2/19.62=2.425Q2总管水头损失h并损=1.872Q2+2.425Q2=4.297Q2H净=156.89-1055.59=101.3米列表3计算不同流量Q时的h并损及H需，并绘制Q—H需曲线（见附图1）。表2---4Q（米3/秒）0.30.40.50.60.70.80.911.11.21.251.3Q20.090.160.250.360.490.640.8111.211.441.561.69h并损=4.297Q20.390.691.071.552.12.753.484.35.26.196.77.2H需=H净+h并损(米)101.69101.99102.37102.85103.4104.05104.78105.6106.5107.49108108.5（四）确定水泵工作点附图1中Q—H需曲线与Q—Hˊ曲线的交点A，即水泵运行时的工作点，相应的流量为1.26米3/秒，扬程为108米，每台泵的流量为0.42米3/秒，水泵效率为75%。Q-H需与q-Hˊ曲线的交点为每台太原理工大学毕业设计（论文）用纸泵单独运行时的工作点，相应的流量为0.44米3/秒，扬程为102米，水泵效率74%。此时的轴功率为605KW，小于配套功率680KW，且在各种情况下水泵均在允许工作范围内工作。第三章水泵配套设备的确定一.充水设备水泵采用水环式真空泵充水与电机安装在同一底座上，用弹性联轴器连接。真空泵是根据水泵及进水管所需要的抽气量选择的，而抽气量又与造成真空所要求的时间和在进水管及水泵内空气的体积有关，可按下式计算Q气=KK1V/TQ气—出水管闸阀以前管路及泵壳中所需要的抽气量（L/S）K—安全系数，取1.5K1—吸程变化系数K1=10/（10-H吸）=10/[10-（1056.7-1055.43）]=10/(10-1.27)=1.15V—出水管闸阀至进水池最低水位之间管道和泵壳内的空气总体积（L）V管+V泵=（1.7+6.075-1.24）π×0.32+π0.352/4×1.24=1.97m3=1970太原理工大学毕业设计（论文）用纸Q气=1.5×1.15×1970/300=11.33（L/S）几何真空高度×73.8=1.27×73.8mm汞柱=93.73mm根据⑦《给排水设计手册之常用设备》选取SZB-8水环式真空泵。SZB-8N抽=2KWN电机=2.8保证真空度80%，自重42kgL=809mmB=390mm配套电机J42-4充水设备和J42-4总重量42kg。二.闸阀14sh-6型泵ф350mmPg=16kg/cm2管路公称直径350mm。根据⑥《给排水设计手册之材料器材》选Z45T-1