泵與泵站系統(tǒng)課程設(shè)計課程設(shè)計

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1、目 錄 一．設(shè)計說明 1 1.1課程設(shè)計的目的和要求 1 1.2課程設(shè)計的任務(wù) 2 1.3課程設(shè)計基本資料 2 1.4課程設(shè)計內(nèi)容 3 1.5設(shè)計成果 3 二、設(shè)計概要 4 三 設(shè)計計算書 5 3.1設(shè)計流量的確定和設(shè)計揚程估算 5 3.2 初選泵和電機 6 3.3機組基礎(chǔ)尺寸的確定 7 3.4吸水管路與壓水管路計算 8 3.4.2壓水管路的設(shè)計 9 3.5機組與管道布置 10 3.6吸水管與壓水管的水損計算 11 3.7水泵房安裝高度 14 3.8泵房輔助設(shè)備設(shè)計 15 3.9泵房建筑高度的確定 17 3.10泵房平面尺寸的確定 17 四．參考文獻(xiàn)

2、17 一．設(shè)計說明 1.1課程設(shè)計的目的和要求 目的：課程設(shè)計的目的是為了培養(yǎng)提高學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)技能解決工程實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集運用知識的能力，綜合分析、制定設(shè)計方案的能力，并培養(yǎng)學(xué)生計算、繪圖、運用工具書和編寫說明書的技能，使學(xué)生獲得水泵站設(shè)計的能力。 要求：學(xué)生設(shè)計應(yīng)按照指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書，進(jìn)行擴大初步設(shè)計。應(yīng)能運用所學(xué)的基本理論、知識和技能分析和解決給排水工程實際問題；能夠運用計算機進(jìn)行繪圖；整個設(shè)計必須符合有關(guān)規(guī)范，沒有原則性和理論性的錯誤，設(shè)計計算應(yīng)細(xì)致、準(zhǔn)確，圖紙表達(dá)良好（應(yīng)做到比例適當(dāng)、線條粗細(xì)分明、圖面整潔）

3、；說明書簡明扼要，論證充分，文句通順，并用仿宋字體書寫工整；最后要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)。 1.2課程設(shè)計的任務(wù) 根據(jù)所給資料進(jìn)行中山市第四水廠取水泵站的工藝設(shè)計。 1.3課程設(shè)計基本資料 中山市位于我國華南地區(qū)，是廣東省轄地級市，位于珠江三角洲中南部，北連廣州，毗鄰港澳，自然資源豐富，交通便利，是我國沿海開放城市之一，自改革開放以來，全市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)得到了迅猛的發(fā)展。該地區(qū)規(guī)劃水源為北江。 自然條件： （1）地理位置：東徑113° 北緯22° （2）地形地貌：城區(qū)地形較平坦，其吳淞標(biāo)高為32.0米。 （3）氣象資料 氣溫：歷年最高氣溫

4、 39 oC 歷年最低氣溫 -1 oC 常年平均氣溫 22 oC 風(fēng)向：常年主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng) 降雨量：年平均為1730毫米 冬季冰凍期： 5天，土壤冰凍深度：0.1米。 （4）土壤地質(zhì)資料：土壤承載力2.4 kg/cm2 淺層地下水離地面 1.6 米 河流水文資料：水源水量豐富，水質(zhì)符合國家規(guī)定的飲用水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因河道航運繁忙，取水構(gòu)筑物不得影響航運。 中山市第三水廠近期設(shè)計水量80000m3/d，遠(yuǎn)期發(fā)展到120000

5、 m3/d，常水位標(biāo)高為26.00m，枯水位標(biāo)高為15.00m（97%頻率），水廠反應(yīng)池前配水井水面標(biāo)高為38.00m，，自流管全長100m，取水泵站到凈水廠的輸水干管全長700m，試進(jìn)行該取水泵站的工藝設(shè)計。 1.4課程設(shè)計內(nèi)容 計算設(shè)計用水量和估算設(shè)計揚程；初選水泵和電機；確定機組基礎(chǔ)尺寸；設(shè)計吸水管路和壓水管路；布置機組和管道；計算吸水管路和壓水管路水頭損失；確定水泵安裝高度并計算泵房有關(guān)標(biāo)高；選擇附屬設(shè)備；確定泵房建筑高度；確定泵房平面尺寸。 1.5設(shè)計成果 1、圖紙：一級泵站工藝圖一張（一號圖）；局部詳圖一張（2號圖） 2、設(shè)計計算說明書不少于15 頁。 二、設(shè)計概要

6、取水泵站在水廠中也稱一級泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及閘閥井三部分組成。取水泵站由于它靠江臨水的確良特點，所以河道的水文、水運、地質(zhì)以及航道的變化等都會影響到取水泵上本身的埋深、結(jié)構(gòu)形式以及工程造價等。其從水源中吸進(jìn)所需處理的水量,經(jīng)泵站輸送到水處理工藝流程進(jìn)行凈化處理。本次課程設(shè)計僅以取水泵房為例進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計中通過粗估流量以及揚程的方法粗略的選取水泵；作水泵并聯(lián)工況點判斷各水泵是否在各自的高效段工作，以此來評估經(jīng)濟合理性以及各泵的利用情況。取水泵房布置采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以此節(jié)約用地，根據(jù)布置原則確定各尺寸間距及長度，選取吸水管路和壓水管路的管路配件，各輔助設(shè)備之后

7、，繪制得取水泵站平面圖及取水泵站立體剖面圖各一張。設(shè)計取水泵房時，在土建結(jié)構(gòu)方面應(yīng)考慮到河岸的穩(wěn)定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗傾覆、防滑波等方面均應(yīng)有周詳?shù)挠嬎?。在施工過程中，應(yīng)考慮到爭取在河道枯水位時施工，要搶季節(jié)，要有比較周全的施工組織計劃。在泵房投產(chǎn)后，在運行管理方面必須很好地使用通風(fēng)、采光、起重、排水以及水錘防護(hù)等設(shè)施。此外，取水泵站由于其擴建比較困難，所以在新建給水工程時，可以采取近遠(yuǎn)期結(jié)合，對于本例中，對于機組的基礎(chǔ)、吸壓水管的穿插嵌管，以及電氣容量等我們應(yīng)該考慮到遠(yuǎn)期擴建的可能性，所以用遠(yuǎn)期的容量及揚程計算。對于機組的配置，我們可以暫時只布置三臺500S35型水泵（兩臺工作，一臺備

8、用），遠(yuǎn)期需要擴建時，再增加一臺同型號的水泵。 三 設(shè)計計算書 3.1設(shè)計流量的確定和設(shè)計揚程估算 (1)設(shè)計流量 Q 根據(jù)基本資料顯示，取自用水系數(shù)為1.05，則設(shè)計流量 近期設(shè)計：Q=1.05×80000/86400=0.972 遠(yuǎn)期設(shè)計：Q′=1.05×120000/86400=1.458 (2）設(shè)計揚程 H 1)泵所需靜揚程HST 通過取水部分的計算已知在最不利情況下(即一條自流檢修，另一條自流管通過75%的設(shè)計流量時），從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為0.61，則吸水間中最高水面標(biāo)高：30-0.61=29.39，最低水面標(biāo)高：15-0.61=14.39。所以

9、泵所需靜揚程HST為： 洪水位時，HST=38-29.39=8.61 枯水位時，HST=38-14.39=23.61 2）輸水干管中的水頭損失∑ 設(shè)采用兩條DN800鋼管并聯(lián)作為原水輸水干管，當(dāng)一條輸水干管檢修時，另一條輸水干管應(yīng)通過75%的設(shè)計流量，即：Q=0.75×1.458=1.0935，查水力計算表得管內(nèi)流速 =2.19， =0.00685，所以∑ =1.1×0.00685×700=5.27(式中1.1系包括局部損失而加大的系數(shù)）。 3）泵站內(nèi)干管中的水頭損失 粗估為2，安全水頭2， 則泵設(shè)計揚程為： 枯水位時，=23.61+5.27+2+2=32.88 洪水位

10、時，=8.61+5.27+2+2=17.88 3.2 初選泵和電機 選泵的主要依據(jù)：流量、揚程以及其變化規(guī)律 ①大小兼顧，調(diào)配靈活 ②型號整齊，互為備用 ③合理地用盡各水泵的高效段 ④要近遠(yuǎn)期相結(jié)合。“小泵大基礎(chǔ) ” ⑤大中型泵站需作選泵方案比較。 根據(jù)上述選泵要點以及離心泵性能曲線型譜圖和選泵參考書綜合考慮初步擬定以下： 初選三臺500S35型(Q=1620~2340m3/h，=28~40m，n=970r\min,N=219kw,Hs=5.5),兩臺工作，一臺備用。 遠(yuǎn)期增加一臺同型號泵，三臺工作，一臺備用。

11、 根據(jù)500S35型泵的要求選用Y400-43-6型異步電機(280kw,Hs=6)。 3.3機組基礎(chǔ)尺寸的確定 機組基礎(chǔ)的作用是支撐和固定機組，便其運行不致發(fā)生劇烈震動，更不允許產(chǎn)生基礎(chǔ)沉陷。因此對基礎(chǔ)的要求如下： a) 堅實牢固，除能承受機組的靜荷載外，還能承受機械振動荷載。 b) 要澆在較堅實的地基上，不宜澆在松軟的地基或新填土上，以免 發(fā)生基礎(chǔ)下沉或不均勻沉陷。 結(jié)合以上要點及所選泵的類型，本次設(shè)計選用混凝土塊式基礎(chǔ)。由于所選泵均不帶底座，所以基礎(chǔ)尺寸的確定如下： 基礎(chǔ)長：L=水泵地腳螺釘間距（長度方向）+（400～500） 基礎(chǔ)寬：B=水泵地

12、腳螺釘間距（寬方向）+（400～500） 基礎(chǔ)高: =3.0/ (××) 因此，500S35型泵： L=B+L2+L3+（400～500）=1350+760+580+450=3140㎜ B=A+450=710+450〈B+450=1350 取1400㎜ H=3.0×（2100+2960）×9.8÷（3.14×1.4×23520）=1.44m 電機基礎(chǔ)高H0=1.44+0.8-0.4=1.84m 3.4吸水管路與壓水管路計算 3.4.1吸水管路的設(shè)計 (1) 流量Q1==1312.5 m3/h = 0.365m3/s (2)吸水管路的要求

13、① 不漏氣 管材及接逢 ② 不積氣 管路安裝 ③ 不吸氣 吸水管進(jìn)口位置 ④ 設(shè)計流速： 管徑小于250㎜時，V取1.0～1.2 m/s 管徑等于或大于250㎜時，V取1.2～1.6 m/s (3) 吸水管路直徑 采用DN600×8鋼管，則V=1.25m/s ，i=3.17‰ (4) 吸水管路的管件布置 <1>喇叭口設(shè)計 喇叭口擴大直徑 D≥(1.3～1.5)d=1.4×600=840mm 取800mm <2.>手動閘閥 采用Z45T—10正齒輪轉(zhuǎn)動暗桿

14、楔式閘閥，其規(guī)格為： DN=700㎜，L=660mm 〈3〉偏心漸縮管 為了防止吸水管積有空氣，所以采用偏心漸縮管，查表得： DN700×500，L=600mm <4>90°彎頭 DN600, L=700mm 壓水管路的設(shè)計 (1) 流量Q2==1312.5 m3/h = 0.365m3/s (2)壓水管路要求 ①要求堅固而不漏水,通常采用鋼管,并盡量焊接口,為便于拆裝與檢修,在適當(dāng)?shù)攸c可高法蘭接口。為了防止不倒流，應(yīng)在泵壓水管路上設(shè)置止回閥。 ②壓水管的設(shè)計流速：管徑小于250㎜時，為1.5～2.0 m/s 管徑等于或大于

15、250㎜時，為2.0～2.5 m/s ③壓水管的選取 采用DN450×6鋼管，則V=2.21 m/s，i=14.4‰ (3)壓水管路配件 ① 電動蝶閥 采用Z971X-10，其規(guī)格為：DN800，L=1180mm ② 電動閘閥 采用Z945T－10電動暗桿楔式閘閥，其規(guī)格為： DN600, L=600mm,W=1018 kg ③手動閘閥 設(shè)置在水管路上的常開閥門，采用Z45T－25暗桿閘閥，其規(guī)格為： DN600,L=600mm,W=1540 kg ④同心漸擴管 壓水管路上的漸擴管規(guī)格如下： DN800×450mm DN3

16、50×450mm ⑤ 90°彎頭 DN450×800 ⑥ 三通管 DN450×800,L=1200mm 3.5機組與管道布置 基礎(chǔ)布置情況見取水泵站祥圖。 泵機組布置原則：在不妨礙操作和維修的需要下，盡量減少泵房建筑面積的大小，以節(jié)約成本。 <1>機組的排列方式 采用機組橫向排列方式，這種布置的優(yōu)點是：布置緊湊，泵房跨度小，適用于雙吸式泵，不僅管路布置簡單，且水力條件好。同時因各機組軸線在同一直線上，便于選擇起重設(shè)備。 <2>機組與管道布置 本取水泵房采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，此類泵房平面面積相對較小，可以減少工程造價。為了盡可能地

17、充分利用泵房內(nèi)的面積將四臺機組交錯并列成兩排，兩臺為正常轉(zhuǎn)向，兩臺為反向轉(zhuǎn)向，在訂貨時應(yīng)予以說明。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。對于房內(nèi)機組的配置，我們可以采用近期購買安裝三臺500S35型水泵，兩臺工作，一臺備用。遠(yuǎn)期需擴建時，再添加一臺500S35型水泵，三臺工作，一臺備用。 <3>水泵間平面尺寸的確定 水泵機組采用四臺交錯并列布置成兩排,泵房采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。具體泵間尺寸見詳圖。 3.6吸水管與壓水管的水損計算 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算線路圖(管道長度已除去閥件長度) ①吸水管路中水頭損失∑h s:

18、 ∑h s=∑h fs+∑h ls 1、吸水管路沿程水頭損失: ∑h fs=l1×is=3.17‰×1.256=0.00398m 2、局部水頭損失: ∑h ls=(ζ1+ζ2) + ζ3 式中 ζ1———吸水管進(jìn)口局部阻力系數(shù)，ζ1=0.75 ζ2 ———DN600×8鋼管閘閥局部阻力系數(shù)，按開啟度=0.125考慮，ζ2=0.45 ζ3 ———偏心漸縮管DN700×500 ,ζ3=0.20 則 ∑h ls=（0.75+0.45）×+0.2×=0.129m 所以吸水管路總水頭損失為:hs=hfs+hls=0.00398+0.129=0.1

19、3298m ②壓水管路水頭損失∑h d:∑h d=∑h fd+∑h ld 1、壓水管路沿程水頭損失: ∑h fd=i×l=14.4‰×(4.5+0.675+21+4.5+1.4)+3.02‰×1.5=0.47m 2、局部水頭損失: ∑h ld=（ζ4+2ζ5+ζ6+ζ7+2ζ8+ζ9+ζ10+2ζ11）·+2ζ12· 式中 ζ4———同心漸擴管局部阻力系數(shù):0.21 ζ5———DN450 鋼制45°彎頭:0.34 ζ6———DN450液控蝶閥：0.15 ζ7———電動閘閥：0.06 ζ8——— DN450鋼制90°彎頭：0.67

20、ζ9———同心漸擴管DN450 ×800mm:0.54 ζ10———DN450鋼制斜三通：0.5 ζ11———DN450鋼制正三通：1.5 ζ12———DN800蝶閥：0.15 v2———壓水管的流速:2.21m/s v3——壓水管的流速:1.45m/s ∑h ld=(0.21+2×0.34+0.15+0.06+2×0.67+0.54+0.5+2×1.5)×+2×0.15×=1.65m 所以壓水管路總水頭損失為∑h d=∑h fd+∑h ld=0.47+1.65=2.12m 則泵站內(nèi)水頭損失:∑h=∑s+∑d=0.13+2.12=2.25m，符合假設(shè)的水頭損失，可見初選

21、的泵機組符合要求。 3.7水泵房安裝高度 (1) 水泵安裝高度 Hss=－Hsv－∑hs－h(huán)va 式中 Hss——安裝高度,泵軸至最低水位的幾何高度； Pa—— 水面上的絕對大氣壓； Hsv——水泵的氣蝕余量； ∑hs——吸水管路總水頭損失； hva——實際水溫下的飽和蒸汽壓力。 根據(jù)資料，可查得當(dāng)?shù)氐腜a=10.3mH2O

22、所以：Hss=10.3－5.5－0.13－0.26=4.41 m 吸水間最低水位=15.00-100×3.17‰=14.68m 泵軸標(biāo)高=吸水間最低水位+Hss=14.68+4.41=19.09m （2）泵房中各標(biāo)高確定 ①泵房內(nèi)底地面標(biāo)高=泵軸標(biāo)高－h(huán)1－0.6 =19.09－0.85－0.6 =17.64m（0.6為基礎(chǔ)突出地面高） ②水泵進(jìn)水口中心標(biāo)高=泵軸標(biāo)高－ H2=19.09－0.45=18.64m ③水泵出水口中心標(biāo)高=

23、泵軸標(biāo)高- H4=19.09－0.37=18.72m ④洪水位標(biāo)高為30m,考慮1m浪高，則操作平臺標(biāo)高為31m，考慮到管道埋深 問題，將操作平臺樓板 標(biāo)高定為32m。 則泵房筒體高度=操作平臺標(biāo)高－泵房內(nèi)底標(biāo)高 =32-17.64 =14.36m 3.8泵房輔助設(shè)備設(shè)計 (1)引水設(shè)備 選用真空泵作為引水設(shè)備，其特點是水泵引水快，運行可靠，易于實現(xiàn)自動化控制，真空泵的排氣量計算： Qv= 式中 Qv———真空泵排氣量，單位為m3/min; Wp———泵站內(nèi)最大一臺水泵泵殼內(nèi)的空氣容積，相

24、當(dāng)于泵吸入口到出水閘閥 的距離乘以吸入口面積，單位為m3; k———漏氣系數(shù)，取k=1.05; Ws——— 吸水井最低水位算起到吸水管中空氣容積，單位為m3; Ha——— 大氣壓的水柱高度，取10.33m; Hss——— 離心泵安裝高度，單位為m; T——— 水泵充水時間，取5 min。 500S35型水泵的各部分參數(shù)： Wp=×0.72×10=3.85㎡ Ws=×0.82×2=1.005

25、㎡ 則 Qv= =1.44 m3/min 最大真空值： Hvmax=4.4×73.6=323.84mmHg 因此選擇2臺SZ—2型水環(huán)真空泵（一臺備用），其性能如下： 抽氣量1.36 m3/min,極限真空度-88.5Kpa,耗水量10 L/min，重量W=140kg,配套電機:Y112M-4，功率4Kw，轉(zhuǎn)速n=1450 r/min. 6—9 SZ-2型真空泵外形尺寸（帶底座）：（單位：mm） L L1 L2 L3 L4 B1 1001 809 590 527 190 495 B2 B3 B4

26、 H1 H2 H3 445 393 343 472 282 82 基礎(chǔ)長度=809+（150～200）=809+200=1009，取1000㎜ 基礎(chǔ)寬度=445+155=600㎜ 基礎(chǔ)高=82+（150～200）=82+200=282㎜，取300㎜ (2)起重設(shè)備的選擇 由前面設(shè)計可知，最大設(shè)備的重量為Y400–43–6型電動機，其重量為2960㎏，泵房寬18000㎜,據(jù)此選用LDH型電動單梁環(huán)形軌道起重機，最大起重量為3000㎏，配電葫蘆型號為CD13-30D。 (3)排水設(shè)備 由于泵房較深，故采用電動泵排水。沿泵房內(nèi)壁

27、設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后用泵抽回到吸水間去。 取水泵房的排水量一般按20～40 m3/h考慮，排水泵的靜揚程按17.5m計，水頭損失大約5m，故總揚程在17.5+5=22.5m左右，可選用IS65–50–160A型離心泵（Q=15～28m3/h, H=27～22m, N=3kW, n=2900 r/min）兩臺，一臺工作一臺備用，配套電機為Y100L–2。 (4)通風(fēng)設(shè)備 由于泵房筒體較深，選用風(fēng)機進(jìn)行換氣通風(fēng)。選用兩臺T35–11型軸流風(fēng)機（葉輪直徑700㎜，轉(zhuǎn)速960 r/min，葉片角度15°，風(fēng)量10127m3/h，風(fēng)壓90Pa，配套電機Y

28、SF–8026, N=0.37 kW）。 (5)計量設(shè)備 由于在凈化場的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計統(tǒng)一計量，故本泵站內(nèi)不再設(shè)計量設(shè)備。 3.9泵房建筑高度的確定 泵房筒體高度已知為14.36，操作平臺以上的建筑高度，根據(jù)起重設(shè)備及起吊高度、電梯井機房的高度、采光及通風(fēng)的要求，吊車梁底板到操作平臺樓板的距離為8.8，從平臺樓板到房頂?shù)装鍍舾?0.60。 3.10泵房平面尺寸的確定 根據(jù)泵機組、吸水與壓水管道的布置條件以及排水泵機組和通風(fēng)等附屬設(shè)備的設(shè)置情況，從給排水設(shè)計手冊中查出有關(guān)設(shè)備和管道配件的尺寸(如圖)，通過計算求得泵房為直徑18000的圓形泵房。 四．參考文獻(xiàn) 1.《泵與泵站》(第五版) 中國建筑工業(yè)出版社 2.《給水排水設(shè)計手冊》（第1冊，第11冊） 中國建筑工業(yè)出版社 3.有關(guān)設(shè)計規(guī)范和制圖標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計說明書與計算書 圖紙 工作態(tài)度 總分 同組員 方案 數(shù)據(jù) 計算 表達(dá) 內(nèi)容 規(guī)范性 深度與正確性 制圖要求美觀 10 5 20 5 35 5 20 100