《水泵及水泵站》课程设计_secret.doc

《水泵及水泵站》课程设计

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《水泵及水泵站》课程设计说明书

一、课程设计任务书
       本课程设计的主要目的是把《水泵及水泵站》、《给水排水设计手册》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，同时提高我们有条理地创造性地处理设计资料地独立工作能力。
二、设计任务
1、设计题目：取水泵站
某自来水厂最高用水量为38100m/d,水厂反应沉淀池前的配水井标高为24.00m，水源最低水位标高为10.50m，年常水位标高为12.50m，最高水位标高为14.85m，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m，泵站建在黄石沈家营，试设计该取水泵站

三、设计基本资料
1. 近期设计水量38100m3/d
2．.水源最低水位标高10.50m；最高水位标高为14.85m；年常水位标高为12.50m

3．水厂反应沉淀池前的配水井的水位标高为24.00m，取水泵站吸水管长50m，压水管长40m
4. 水厂为双电源进行。
5. 原水厂水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用箱式。
6. 地区气候资料可根据设计需要由当地气象部门提供。
黄石地质条件较好，土耐力一般较高，除个别软土层低于10t/m2外，一般在15-20t/m2之间。地下水含量丰富，工程地质性质良好，有利于城市建设和发展。地震设防裂度为6度。
黄石地区的气候特征
　 黄石地处中纬度，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，陆面多为矿山群，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受东亚季风环流影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛，为典型的亚热带东亚大陆性气候。
　　黄石年平均气温17℃。最热月（7月）平均29.2℃，最冷月（1月）平均3.9℃。无霜期年平均264天，年平均降水量1382.6毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照1666.4-2280.9小时，占全年月日可照射时数的31℅-63℅。境内多东南风，年平均风速为每秒2.17米。全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。
　　但由于大气环流、地形、季节变换，气候各要素年际、年内变化
较大，因而倒春寒、大暴雨、强风、伏秋连旱等灾害性天气时有发生
四、主要参考书：
1、《给水排水设计手册》第一、三册
2、《水泵及水泵站》教材
3、《水泵及泵站设计计算》李亚峰等编
4、《给水排水管材实用手册》刘慧等编

《水泵及水泵站》课程设计计算书

一、设计流量的确定和设计扬程估算
⑴．设计流量Q
考虑到输水干管漏损和净化场本身用水，取自用水系数α＝1.05，则：
近期设计流量为 Q＝1.05×＝1666.875m3/h＝0.4631 m3/s
⑵．自流管设计
设计流量 Q＝0.2316m3/s
取经济流速 V＝1.5 m/s，计算得 D＝= =444 mm
查设计手册，采用两条DN500×10钢管作为自流管，流速 V＝1.14 m/s，1000i＝3.41

当一条自流管检修时，另一条自流管应通过75％设计流量，即：Q2＝75％×Q＝75％×0.4631 =0.3474m3/s，查得：V=1.71 m/s,1000i=7.54
从取水头部到吸水间水头损失h沿程= i==0.377 m
⑶．水泵设计流量及扬程
水泵所需静扬程Hst
通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管检修，另一
条自流管通过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8.9kPa，则吸水间中最高水位标高为14.85-8.9/10=13.96m，最低水位标高为10.50-8.9/10=9.61m。所以所需静扬程Hst为；
洪水位时： Hst＝24.00－13.96＝10.04m
枯水位时： Hst＝24.00－9.61＝14.39m
2）输水干管中的水头损失Σh
设采用两条DN500×10钢管并联作为原水输水干管，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Q2＝75％×Q = 1250.16m3/h=0.3474m3/s ,查得V＝1.71 m/s，1000i＝7.54
所以Σh＝1.1××40＝0.322 m（式中1.1是包括局部损失而加大的系数）。
3）泵站内管路中的水头损失hp
粗估为2m
则水泵设计扬程为
设计枯水位时，Hmax＝14.39+0.322+0.377+2+2＝19.099 m
设计洪水位时，Hmin＝10.04+0.322+0.377+2+2＝14.749 m
水泵设计流量Q===555.625m/h
⑷初选水泵和电机
近期三台14SA-10J型水泵（Q＝650~1000m3/h，扬程H＝24～30m，泵轴功率N＝63.2～77kw，允许吸上真空高度Hs＝4m），两台工作，
一台备用。远期增加一台同型号水泵，三台工作一台备用。
根据20sh－9A型水泵的要求选用JS115-6电动机（380kw，6000v，水冷式）。
⑸机组基础尺寸的确定
查水泵与电机样本，计算出JS115-6型水泵机组基础平面尺寸为3300×1400，机组总重量W＝Wp＋Wm＝1210+970＝21365N
基础深度H可按下式计算：
H＝
式中 L——基础长度，L=2.59m；
B——基础宽度，B=0.9m；
——基础所用材料的容重，对于混凝土基础来说，＝23520N/m3
故 H＝=＝1.17m
基础实际深度连同泵房地板在内应为2.37m 。
⑹吸、压水管的设计
每台水泵有单独的吸水管与压水管
1） 吸水管
已知 Q＝＝833.44 m3/h ＝0.2316 m3/s
查手册，采用DN450×10钢管，则 V＝1.41m/s，1000i＝5.91
2） 压水管

查手册 ,采用DN350×10钢管，则V＝2.33m/s，1000i＝22.1
⑺机组及管路布置
为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组交错并列布置成两排，两台为正常转向，两台为反常转向，在订货时应予以说明。每台水泵有单独得吸水管，吸水管与压水管采用直进直出方式布置，压水管引出泵房后两两连接起来。水泵出水管上设有液控蝶阀（（c）HDZs41X-10）和手动蝶阀（D241X-10），吸水管上设手动闸板闸阀（Z545T-6）.为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN600输水管用DN600蝶阀（GD371Xp-1）连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀（GD371Xp-1）一个。
泵站内管路的水力计算

取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图。
1） 吸水管路中水头损失Σhs
Σhs＝Σhfs+Σhls
Σhfs＝l•i＝5.911.090＝0.00644m

Σhls＝(ζ1+ζ2) •+
式中 ζ1——吸水管进口局部阻力系数，ζ1＝0.75 ；
ζ2——DN500闸阀局部阻力系数，按开启度=考虑，ζ2＝0.15 ；
ζ3——偏心渐缩管DN500×300，ζ3＝0.21 。
则 Σhls＝ (0.75+0.15)×+0.21=0.2065 m
故 Σhs＝Σhfs+Σhls=0.00644+0.2065=0.2129 m
2) 压水管路水头损失Σhd
Σhd=Σhfd+Σhld
Σhfd=(l+l+l+l+l)•id1+l•id2
=(3.901+1.423+3.30+4.026+0.443)×+2.286
=0.3066m
Σhld=ζ4•+(2++++2+)+(+2+2)
式中 ζ4——DN300×400渐放管，ζ4＝0.34；
ζ5——DN400钢制45弯头，ζ5＝0.51；
ζ6——DN400电动蝶阀，ζ6＝0. 15；
ζ7——DN400伸缩接头，ζ7＝0.21
ζ8——DN400手动蝶阀，ζ8＝0.15；
ζ9——DN400钢制弯头，ζ9＝1.01；
ζ10——DN400×600渐放管，ζ10＝0.33；

ζ11——DN600钢制斜三通，ζ11＝0.5；
ζ12——DN600钢制正三通，ζ12＝1.5；
ζ13——DN600蝶阀，ζ13＝0.15。
则 Σhld＝0.34×+(2=2.35m
故 Σhd=03066+2.35=2.6566m
从水泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为：
Σh＝Σhs+Σhd＝0.2129+2.6566＝2.8695 m
因此，水泵的实际扬程为：
设计枯水位时，Hmax＝14.39+0.332+2.8695+2＝19.5915 m
设计洪水位时，Hmin＝10.04+0.332+2.8695+2＝15.2415m
由此可见，初选水泵机组符合要求。
二、泵站各部分标高的确定
1） 水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算
为了便于用沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。
已知吸水间最低动水位标高为9.61m，为保证吸水管吸水，取吸水管的
中心标高为8.145m（吸水管上缘的淹没深度为9.61－8.145－＝1.24m）。取吸水管下缘距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高为8.145-（+0.7）＝7.22m。
洪水位标高为14.85m，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为14.85+1.0＝15.85m。故泵房筒体高度为：
H＝15.85－7.22＝8.63 m
三、辅助设备的选择和布置
1) 起重设备
最大起重为JS115-6型电动机重量Wm＝1210kg，最大起重高度为8.63+2.0＝10.63m（其中2.0m是考虑操作平台上汽车高度）。考虑选用环行吊车（定制，起重量为2T，跨度13.5m，起重高度15m）
2） 引水设备
水泵是自灌式工作，不需要引水设备。
3） 排水设备
由于泵房较深，故采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后抽回到吸水间去。
取水泵房的排水量一般按20～40m3/h考虑，排水泵的净扬程11.15m考虑，水头损失大约5m，故总扬程在17m左右，可选用IS80-65-125A型离心泵两台，一台工作，一台备用，配电机Y112M-2。(380v, 2900 r/min ,8.2A, 4000W ,η＝75％ ) 。
4） 通风设备
由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空－空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。按泵房每小时换8～10次所需要风量计算，排量为8～10V≈9646m3/h，选用两台T30－7型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，风量12000m3/h，叶片角25°，配套电机JO2-21，N＝0.8kw）。
5） 计量设备
在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。
6） 泵房建筑高度的确定
泵房筒体高度已知为8.63m，操作平台以上的建筑高度，根据平台上汽车高度2m，设备中最高的高度水泵1.457m，取1.5m，电动葫芦的高度1.4m，起重机梁0.66m，起重绳垂直长度1.2X（X为宽度），2.2m。所以，平台到吊车梁底板距离为7.9m。
四、泵房平面尺寸确定
根据水泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房内径为18m。

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Life is full of ups and downs.