泵站设计说明书.doc

泵与泵站课程设计说明书题目：2.5万人城镇给水泵站（二级泵站）规划设计学 院：环境科学与工程学院专 业：给水排水工程班 级：给排水1202学 号：1213300226、27、28学生姓名：沈喻龙、李思聪、邵志春指导教师：李强标二一四 年 十二 月一、送水泵站（二级泵站）设计1.1、设计目的根据给定的资料，综合运用所学的专业知识，进行H 城镇二级给水泵站设计。1.2、设计原始资料1、H 城镇位于浙江省内，海拔为900 米；土质为砂纸粘土，无地下水，不考虑冰冻。2、H 城镇远期规划人口约2.5 万人，最高日用水量为4.8 万立方米/日。3、泵站地坪标高为906 米。二级泵站的工作制度，分两级：第一级，从22 时到5 时，每小时占全天用水量的（2.5%）。第二级，从5 时到22 时，每小时占全天用水量的（5.2%）。4、H 城镇设计最不利点的地面标高为921 米，该处有一座12 层建筑，要求二级泵站供水至第7 层。5、二级泵站至最不利点的输水管和配水管网的总水头损失为26 米。6、清水池所在地的地面标高与泵站地坪标高相同，清水池边墙距二级泵站外墙约1.5 米；二级泵站直接由清水池吸水。7、清水池最低水位在地面以下3.1 米。清水池的最高水温为30.0、最低水温为0。8、未预见用水量及管网漏水量取值范围1015%。9、泵站变配电设施按一级负荷设置。10、H 城镇给水系统采用低压消防制。设计着火点定为最不利点处，消防水头为10 米；消防时输水管和配水管网的总水头损失为27 米。1.3、设计要求1.3.1、说明书要求： 泵站的设计流量、扬程，水泵的选择。 给水泵站高程布置及水力计算，校核水泵安装高度。 清水池的容积计算。 给水泵站平面布置。 高效工况点、消防校核。 材料一览表（含编号、名称、规格、单位、数量），工程投资估算。31.3.2、图纸要求： ACAD 制图，A3。 泵站平面图和剖面图，应绘出主要设备、管路、配件及辅助设备的位置、间距，列出主要设备表和材料表。 系统平面图和高程图，标注清楚（从清水池至不利点示意，高程、名称）。1.3.3、总要求： 按时完成大作业。 要求章节合理、文字简练、排版工整，图面正确、整洁、清楚。1.4、内容要求1、 绪论（二级泵站的作用、意义等）2、设计流量、扬程的确定；3、初选水泵和电机；4、机组基础尺寸的确定；5、机组与管道布置；6、吸水管与压水管路水力计算；7、水泵安装高度的确定；8、水泵工况点校核（高效段校核、消防校核）；9、附属设备的选择；10、泵房设计；11、投资估算。（备注：章节安排自定，可参考以上）二、设计计算2.1水泵和电机的初步选择2.1.1 二级泵站的组成及特点（1）二级泵站的组成1)水泵机组：包括水泵和电动机，是泵站中最重要的组成部分；2)吸压管路：指水泵的吸水(进水)管路和压水(出水)管路，水泵通过吸水管从吸水井(池)中吸水，经水泵加压后通过压水管路送至用户；3)引水设备：指真空引水设备(如真空泵、引水罐等)和灌水设备。当水泵工作为吸入式启动时，需引水设备；4)起重设备：指泵站内设备及管道安装，检修用的吊车、电动葫芦等设备；5)排水设备：指排水泵、排水沟、集水坑等，用以排除泵站地面污水；6)计量设备：指流量计、压力计、真空泵、温度计等；7)采暖及通风设备：指采暖用的散热器、电热器、火炉及通风机等设备；8)电气设备：指变、配电设备；9)防水锤设备：指水锤消除器等；10)其他设备：包括照明、通信、安全与防水设施等。在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外，还设有高低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。（2）二级泵站的特点：二级泵站通常设在净水厂内，经水厂净化后的水进入清水池储存，清水池中水经管道自流入吸水井，水泵从吸水井吸水，经加压后送入城市输配水管网。其工艺流程如：清水池吸水井送水泵站输配水管网用户。基本特点：泵站埋深较浅，通常建成地面式或半地面式，为了适应用户水量、水质的变化，需要设置多台水泵机组，因而，泵房面积较大，泵房一般为矩形形状，砖混结构。2.1.2 泵站设计参数的确定（1）设计流量的确定泵站的设计流量按最高日最高时用水量确定：Q=762.7L/s（2）设计扬程的确定吸水井最低工作水位=清水池最低水位吸水井与清水池连接管道中的水头损失= -3.1m（3）管网控制点的地面标高与吸水池最低水位的高程差：Zc=921-(906-3.1)=18.1m（4）该城镇最不利点楼高7层，则管网要求的最小服务水头：Ho=32m（5）最大用水时输水管与管网总水头损失：26m 初步假定用水量最大时泵站内管路水头损失：附加安全水头2m，忽略泵站和管网之间管道水头，则泵站设计扬程：Hp = += 15+26+32+2+2+3.1=80.1其中: H 泵站所需扬程(m) 地形高差(m) 自由水压(m)； 总水头损失(m)； 泵站内损失(初步估计为2m) 安全水头 2m2.1.3选择水泵（1）水泵选择的基本原则及要点基本原则：1）所选水泵机组应满足用户最高日各个时刻（含最大的）流量和扬程的要求，保证供水的安全可靠性。2）依据所选水泵建造的泵站的造价低。3）水泵机组长期在高效率下工作，运行及管理费用低。4）水泵性能好，使用寿命长，便于安装和检修。5）在水泵供水能力上应考虑近、远期结合，留有发展余地。 要点： （1）大小兼顾，调配灵活 （2）型号整齐，互为备用 （3）合理地用尽各泵的高效段 （4）近远期相结合的观点在选泵过程应给予相当的重视。（2）初选水泵为了在用水量减小时进行灵活调度，减少能量浪费，利用水泵综合性能图选择几台水泵并联工作来满足最高时用水量和扬程需要，而在用水量减小时，减少并联水泵台数或单泵运行供水都能保持在各水泵高效段工作。图6 图1 Sh型离心泵性能曲线型谱图当Q=30L/s时(型谱图最小流量）。泵站内水头损失甚小，此时输水管和配水管网中水头损失也较小，假定三者之和为3m（即),则相应的水泵扬程为：50.1m 根据Q=762.7L/s，Hp=80.1m和Q=30L/s，Hp=50.1m，在泵的综合性能图上确定两点,将两点连接成参考管道特性曲线（如图6所示），选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联，并联泵的特性曲线见图7.表1 选泵方案方案编号用水变化范围运行泵及其台数泵扬程（m）所需扬程（m）扬程利用率（%）泵效率（%）第一种方案选用三台14sh-9660763三台14sh-981.072.080.072.0891007286360660二台14sh-974.072.074.072.0871007274360一台14sh-972.072.072第二种方案选用四台12sh-6A670763四台12sh-6A83.076.075.581.0881007174584670三台12sh-6A76.580.071.580.0891007072255584二台12sh-6A71.577.067.077.0871007071255一台12sh-6A70.070.01.06m满足要求。2.8复核水泵和电机根据已经确定的机组布置和管路情况，按单泵运行、两台泵运行及最大用水时三台泵运行时重新计算泵房内的管路水头损失，复核所需扬程，然后校核水泵机组（本题按单泵运行校核水泵扬程）。取最不利管线，如图7：图7 最不利管线图 (1)吸水管路中的水头损失：hs=0.013+0.189=0.202m(2)压水管水头损失压水管DN500直管长L2=8m,id=10.9mm/mDN600直管长L3=10m,id=4.17mm/m压水管沿程水头损失: hfd=80.0109+100.00417=0.1289m压水管路局部水头损失见表20:表10 压水管路局部水头损失计算管径DNmm管件阻力系数最大流量流速水头损失200300渐扩管0.454002.040.0954300止回阀1.804002.040.3816蝶阀0.124002.040.025430090弯头0.644002.040.1357300400渐扩管0.194002.040.0452400400十字管0.354001.410.03544002闸阀20.124001.410.0061400400十字管0.354001.410.0354400闸阀0.124001.410.0121合计1.467(3)压水管总水头损失:+=0.1289+1.467=1.596m从水泵吸水口到输水管上切换蝶阀之间的全部水头损失：=+0.201+1.596=1.797m水泵的实际扬程：Hp=(Zc+Hc+h1+h2)=79.9m可见初选水泵符合要求。2.9消防校核按最不利情况考虑，消防时二级泵站的用水量为消防用水量与最高时用水量之和，需要最高扬程84.5m。当备用泵与最高时运行水泵同时启动时，在水泵综合性能图上绘出四台泵并联总和曲线，虽然随着并联次数的增多，每台泵的供水量的减少量会相应的增大，但由于我们选择的备用泵的工况下的流量远远大于消防用水量，因此同扬程下的并联后的工况点的流量820大于所需流量，说明所选水泵机组能够适应设计地区的消防灭火要求。泵的并联特性曲线和数据如图12和表21所示：图8 四台14sh-9并联特征曲线表11 两台8sh-13两台10sh-9并联数据H(m）85.58584.58483.5838281Q(L/s)75079081582083084089010002.10各工艺标高设计14sh-9型水泵的轴中心线高于进水管中心H3=260mm，14sh-9型泵的泵轴标高= 吸水管顶标高D/2+轴中心线与进水管中心距离 = 9040.6/2+0.260=903.96m吸水井最低水位为902.9m14sh-9型泵的安装高度：Hss = 泵轴标高吸水井最低水 = 903.96-902.9=1.06m14sh-9型泵轴标高：903.96m，由14sh-9型水泵外形尺寸中可查得泵轴至基础顶面距离=0.56m。泵基础顶面标高=泵轴标高-=903.96-0.56=903.40m基础高出泵房底按0.2m计算，可得泵房室内地坪高程为903.96-0.2=903.76m其他工艺标高见表22：表12 工艺标高计算(m) 水泵型号进水管管中心标高/m泵轴至基础顶面高/m泵轴与进水管中心线间距离/m泵轴与出水管中心线间距离/m泵轴标高/m出水管管中心标高/m14sh-9903.700.560.260.36903.96903.702.11泵房建筑高度确定泵房高度出考虑采光通风条件外，还取决于水泵的安装高度，泵房里有无起重设备，以及起重设备的型号。泵房里的起重设备应该根据最大一台泵或者电机的重量选用。辅助性房屋高度一般采用3m。由于Y560-4的重量较大，所以采用电动桥式吊车。泵房室内地坪高程901.1m，室外地面高程902.9m，故再次验证泵房为半地下式。地下部分为=902.9-901.1=1.80m。由于电动桥式吊车的起重机可在横向移动，故最高设备Y560-4至室内地平高度g可按跨越处的固定物高度确定，取g=1.4m。取吊物底部至最高一台机组顶距一般大于0.5m，取f=0.51m，则f+g=1.91m=1.94m所以泵房的高度：=7.61m式中 ：吊车梁高不小于0.1m，0.4m； ：滑车高度，0.33m； :起重葫芦绳在钢丝绳吊紧情况下的长度，0.65m； ：起重机的垂直长度，Y560-4型起重机总宽=1.65m，则=1.2=1.98m； ：最大一台泵的电机高度，2m； ：吊起物底部与泵房进口处室内地坪或者平台间的距离，一般不小于0.3m-0.5m，取=0.5m； ：泵房地上部分的高度。2.12附属设备的选择2.12.1引水设备启动引水设备选用水环式真空泵，真空泵最大的排水量为=4.76（K漏气系数，一般为1.05-1.10，取1.10；最大一台泵泵壳里的空气容积0.50，吸水管中空气的容积0.196，按3算，大气压水柱高度9.20m，离心泵的安装高度1.40m），最大真空值为132.43mmHg。因而选用SZB-4型水环式真空泵两台，一用一备，抽气量为5.5，真空值425mmHg，电机功率1.2kW。2.12.2计量设备在压水管路上设LD-600型电磁流量计两台。由于其传感器结果简单，工作可靠，水头损失小，且不易堵塞，电耗少，无机械惯性。反应灵敏。流量测量范围大，精确度较高，安装方便，重量轻，体积小，占地少。2.12.3排水设备泵房里由于泵填料盒滴水、闸阀和管道接口的漏水等，常需设置排水设备，以保证泵房的整洁和安全运行。半地下式泵房一般设置手摇泵，电动排水泵忙或者水射器等排除积水。排水量按10-30计算，可以选用50QW40-15-4潜水污水泵，流量，转速1440，电机功率4kW。2.12.4起重设备起重机的设置高度从泵房天花板至吊车最上部分不小于1m，从泵房的墙壁至吊车的突出部分不小于0.1m。起重量以最终设备并包括起重葫芦吊钩为标准，因此吊起重量大于3.4t但不大于4t，对半地下泵站，吊起高度能保证将重物吊至运出口，若汽车能进入，吊物应吊到汽车上。所以起吊高度按地面上2m算，所以提升高度为5m。因此选用LH型电动桥式吊车，起升高度6m，起升重量5t，符合要求。2.12.5通风设备由于半地下泵站，自然通风条件不好，为了保证工作人员有良好的操作人员有良好的工作条件，并改善电动机的工作条件，应采取机械通风，在泵房内电动机附近安装风机。选用两台T35-11型轴流式风机，DN700，转速960r/min，叶片角度，风压90Pa，配套电机YSF-8026型。2.12.6消声设备消声可采用消声器，把消声器安装在气体通道上，噪声被降低，泵房中一般用于单体机组方面，采用水冷式消声电机。2.12.7水锤设备给水系统中，虽则离心泵供水均匀，不易造成停泵水锤，但存在泵机组应突然失电或者其他原因，造成开阀停车时，在泵及管路中水流速度发生速变而引起的停泵水锤。因此在实际工作中要采取相应的防护措施，如防止水锤的分离，设置水锤消除器或空气缸，或者采用缓闭阀防止升压过高。三、主要参考文献1 给排水设计手册：(1)常用资料、(3)城市给水、(8)器材与装置、(11)专用设备、续1、续2等2 室外给水设计规范GB50013-20063 教材1本22