泵與泵站課程設計PAGE PAGE5 一、設計概述(一)設計題目取水泵站工藝初步設計(二)設計資料設計水量為200000m3/d，采用固定取水泵房用自流管從吸水井取水，自流管長度150m，水源洪水位標高為99.05m，枯水位標高為87.35m。凈化廠混合水井的水面標高為127.95m，自流取水管全長280m，泵站到凈化場的輸水干管全長2000m。自用水系數α=1.05，取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為1kPa（0.1m），泵房底板高度取1~1.5m。二、設計概要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、地質以及航道的變化等都會影響到取水泵上本身的埋深、結構形式以及工程造價等。其從水源中吸進所需處理的水量,經泵站輸送到水處理工藝流程進行凈化處理。本次課程設計僅以取水泵房為例進行設計，設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構，以此節約用地，根據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，各輔助設備之后，繪制得取水泵站平面圖及取水泵站立體剖面圖各一張。設計取水泵房時，在土建結構方面應考慮到河岸的穩定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗傾覆、防滑波等方面均應有周詳的計算。在施工過程中，應考慮到爭取在河道枯水位時施工，要搶季節，要有比較周全的施工組織計劃。在泵房投產后，在運行管理方面必須很好地使用通風、采光、起重、排水以及水錘防護等設施。三、設計計算<一>設計流量的確定和設計揚程估算：(1)設計流量Q為了減小取水構筑物、輸水管道各凈水構筑物的尺寸，節約基建投資，在這種情況下，我們要求一級泵站中的泵晝夜不均勻工作。因此，泵站的設計流量應為：式中Qr——一級泵站中水泵所供給的流量(m3／h)；Qd——供水對象最高日用水量(m3／d)；α——為計及輸水管漏損和凈水構筑物自身用水而加的系數，一般取α=1.05T——為一級泵站在一晝夜內工作小時數。考慮到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取水自用系數α=1.05,則近期設計流量為Q=1.05×=7656.25m3/h=2.13m3/s(2)設計揚程HST①靜揚程HST的計算通過取水部分的計算已知在最不利情況下（即一條自流管道檢修，另一條自流管道通過75%的設計流量時），從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為0.1m，則吸水間中最高水面標高為27.00-0.10=26.90m,最低水面標高為21.80-0.10=21.70m,所以泵所需靜揚程HST為：洪水位時，HST=38.00-26.90=11.1m枯水位時，HST=38.00-21.70=16.3m②輸水干管中的水頭損失∑h設采用兩條DN1000的鑄鐵管并聯作為原水輸水干管，當一條輸水管檢修，另一條輸水管應通過75%的設計流量（按遠期考慮），即Q=0.75×7656.25=5359.38m3/h=1.49m3/s,查水力計算表得管內流速v=2.01m/s,i=4.1‰,所以輸水管路水頭損失；=1.1×0.00410×2000=13.53m(式中1.1包括局部損失而加大的系數)③泵站內管路中的水頭損失∑h粗估2m，安全水頭2m，則泵設計揚程為：基礎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，便于選擇起重設備。<2>機組與管道布置本取水泵房采用圓形鋼筋混凝土結構，此類泵房平面面積相對較小，可以減少工程造價。為了盡可能地充分利用泵房內的面積將四臺機組交錯并列成兩排，兩臺為正常轉向，兩臺為反向轉向，在訂貨時應予以說明。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。對于房內機組的配置，我們可以采用近期購買安裝三臺800S48型水泵，兩臺工作，一臺備用。遠期需擴建時，再添加一臺800S48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構。橫向排列各個部分尺寸應滿足下列要求：①D1:進水側泵與墻壁的凈距D1≥1000，取D1=1200㎜②B1:出水側泵基礎與墻壁的凈距B1≥3000,取B1=3000㎜③A1:泵凸出部分到墻壁的凈距A1=最大設備寬度+0.5m=2285+1000=3285㎜取3500㎜④C1:電機凸出部分與配電設備的凈距C1=電機軸長+0.5m。所以C1=2000+500=2500㎜但是,低壓配電設備應C1≥1.5m;高壓配電設備應C1≥2m,C1取2500㎜應該是滿足的。⑤E1:泵基礎之間的凈E1值與C1要求相同,即E1=C1=2500㎜⑥B:管與管之間的凈距B≥0.7m⑦F:管外壁與機組突出部分的距離對于功率大于50KW的電機，F要求大于1000㎜，取F=1500㎜⑧A2:泵及電機突出部分長度A2=200～250㎜⑨D1:壓水管路管徑D1=800㎜⑩L:機組基礎長度L=3500㎜所以，可得R=B1+F+D1+L+E1=3000+1500+1225+3200+1350=13250㎜<六>水泵房安裝高度(1)水泵安裝高度Hss=－Hsv－∑hs－hva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。800S48:Hss=－5.8－0.51－1.00=2.7m吸水間最低水位=21.80-150×4.1‰=21.90m泵軸標高=吸水間最低水位+Hss=21.90-2.7=19.20m（2）泵房中各標高確定①泵房內底地面標高=泵軸標高－0.4—突出地面高度=19.20－0.4—0.4=18.40m（0.4為泵軸到基礎頂高度）②水泵基礎頂標高=泵軸標高-0.4=19.2-0.4=18.8m③水泵基礎底標高=18.80－2.3=16.5m④電機基礎頂標高=18.80+1.2=20m⑤水泵進水口中心標高=泵軸標高－H2=19.2－0.4=18.80m⑥水泵出水口中心標高=泵軸標高-H4=19.20－0.5=18.70m⑦地下部分筒體高度=室外地面高度－泵房內底標高=30-18.40=11.60m泵房筒體高度=操作平臺標高－泵房內底標高=（泵房地面標高）－泵房內底標高=（30）-18.40=11.60m⑧泵房上層建筑高度根據起吊高度和采光，通風要求，從操作平臺到房頂樓板間距離設計為操作平臺標高為泵站的地面標高是30m。⑨泵房頂標高=操作平臺標高+泵房地上部分高度=30.00+5.8=35.8m⑩總的筒體高度=泵房頂標高－泵房內底標高=35.80－18.40=17.40m<七>吸水管與壓水管的水損計算中心取一條最不利線路，從吸水口到輸水干管上切換閘閥止為計算線路圖=1\*GB3①吸水管路中水頭損失∑hs:∑hs=∑hfs+∑hls1、吸水管路沿程水頭損失:∑hfs=l1×is=1.60‰×3.870=0.006m2、局部水頭損失:∑hls=(ζ1+ζ2)+ζ3式中ζ1———吸水管進口局部阻力系數，ζ1=0.75ζ2———局部阻力系數，；1.905ζ3———偏心漸縮管則∑hls=（0.75+0.05）×+0.2×=0.630m所以吸水管路總水頭損失為:∑hs=∑hfs+∑hls=0.639+0.006=0.745m=2\*GB3②壓水管路水頭損失∑hd:∑hd=∑hfd+∑hld1、壓水管路沿程水頭損失:∑hfd=il=0.0049×14+0.00323×5=0.085m2、局部水頭損失:∑hld=（ζ1+ζ2+ζ3+ζ4+ζ5+ζ6+ζ7）·式中ζ1———止回閥局部阻力系數ζ2———手動閘閥局部阻力系數ζ3———壓水管上的電動閘閥局部阻力系數ζ4———同心漸擴管局部阻力系數:ζ5———連接三通的同心漸擴管局部阻力系數ζ6———出水管上的電動機閘閥局部阻力系數ζ7———三通局部阻力系數；v2———壓水管的流速:1.81m/s。∑hld=（0.39+0.06+0.34+0.72+1.2+0.15）×=0.79m所以壓水管路總水頭損失為∑hd=∑hfd+∑hld=0.085+0.79=0.875m則泵站內水頭損失:∑h=∑s+∑d=0.745+0.875=1.62m，符合假設的實際水頭損失。<七>輔助設備設計(1)引水設備選用真空泵作為引水設備，其特點是水泵引水快，運行可靠，易于實現自動化控制，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———泵站內最大一臺水泵泵殼內的空氣容積，相當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，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5min。800S48型水泵的各部分參數：Wp=×0.52×10=1.96㎡Ws=×0.52×(0.6+1.18+0.267)=0.40㎡則Qv==0.7m3/min最大真空值：Hsmax=Hss×73.6=3.206×73.6=235.96㎜Hg因此選擇2臺SZ—1型水環真空泵（一臺備用），其性能如下：抽氣量0.9m3/min,極限真空度-88.5Kpa,耗水量10L/min，重量W=140kg,配套電機:Y112M-4，功率4Kw，轉速n=1450r/min.6—9SZ-2型真空泵外形尺寸（帶底座）：（單位：mm）LL1L2L3L4B11001809590527190495B2B3B4H1H2H344539334347228282基礎尺寸：基礎長度=809+（150～200）=809+200=1009，取1000㎜基礎寬度=445+155=600㎜基礎高=82+（150～200）=82+200=282㎜，取300㎜(2)起重設備的選擇①選型由前面設計可知，最大設備的重量為Y400–54–6型電動機，其重量為3000㎏，泵房寬18000㎜,據此選用LDT3.2S–型電動雙梁式起重機，最大起重量為5200㎏，配電葫蘆型號為AS416–162/1，配UE小車，起升速度8m/min工字鋼630㎜。其安裝尺寸:W=2500㎜,E=476㎜,H=687㎜,L1=1131㎜,L2=1790㎜,b1=1125㎜泵房高度確定泵房高度:H1=a+c+d+e+h式中a———雙軌吊車高度，0.687m；c———行車軌道底至起重機鉤中心的距離，1.125m；d———起重繩的垂直長度（電動機1.2x，x為起重機部件長度，1.86m）；e———電機高度，1.2m；h———起吊物與平臺距離，取0.5m。則泵房地上