二级泵房设计.docx

二级泵站设计计算说明说书学院：土木建筑工程学院专业，给水排水专业班级：081指导老师：张痛姓名：徐琦学号I080504009水泵站课程设计任务书一、设计题目：送水泵站(：级泵站)设计二、原始资料：1、泵站的设计水量为(4)万m=7d.2、给水管网设计的部分成果：依据用水曲线确定二泵站工作制度，分两级工作。第一-级,每小时占全天用水的(2.9Q。其次级，每小时占全天用水量的(5.07逢、城市设计最不利点的地面标高为2011,建筑层数1.层,自由水压为20no给水管网平差得出的：泵站至最不利点的输水管和配水管网的总水头损失为她。清水池所在地地面标高为15m,清水池最低水位在地面以F3.Omo3、城市冰冻线为(1.5)米，城市的最高温度为(300C)最低温4、站所在地土壤良好，地下水位为（25m）米。5、电源满意用电要求，电价0.45元/加h。三、设计任务城市送水泵站的技术设计的工艺部分四、计算说明书内容1 .绪论2 .初选水泵和电机依据水量、水压改变状况选泵，工作泵和备用泵型号和台数。3泵房形式的选择4 .机组基础设计、平面尺寸与高度5 .计算水泵吸水管和压力管直径选用各种配件的型号、规格种类与安装尺寸（说明特点）。吸水井设计（尺寸和水位）6 .布置管道和机组7 .泵房中个标高的确定室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵房建筑高度。8 .复合水泵电机计算吸水管机泵站内压水管损失、求出总扬程、校核所选水泵。如不合适，则重选水泵和电机。重新确定泵站的各级供水量。9 .进行消防和传输校核10 .计算和选择附屈设备设备的选择和布置计量设备起重设备排水泵与水锤消退器等11 .确定泵站平面尺寸、初步规划泵房总面积泵房的长度和宽度，总平面布置包括：配电室、机器间、值班室、修理间等。五、图纸要求泵站平面与剖面图（机器间），应绘出主要设备、管路、配件与协助设备的位置、尺寸、标高，列出主要设备表和材料表（比例尺1:100）发放设计任务书日期:2011年6月27日交设计日期：2011年7月8设计指导老师（签字）:目录2.1水泵和电机的初步选择5二级泵站的组成与特点5二级泵站的组成二级泵站的特点泵站设计参数的确定2.1.2.1流量的确定5扬程的确定6选择水泵6水泵选择的基本原则6初选水泵7确定电机122.2 水泵机组的基础计算122.3 水泵吸水管和压水管系统的设ii14吸水管路142. 3.1.1吸水管路的布置要求142.3.1.2吸水管径152.3.2压水管路15压水管路的布置152.3.2.2压水管管径15管路附件选配162.4布置机组和管道162.5泵房形式的选择172.6吸水井的设ii182.7 各工艺标高的设计182.8 复核水泵和电机192.9 消防校核192.10 10设备的选择202.10.1引水设备202.10.2计量设备212.10.3起重设备212.10.4泵房高度212.10.5排水设备212. 10.6防水锤设备222.11 泵房的建筑高度和平面尺寸的确定222.12 设计二级泵站平面图和泡面图222.1 水泵和电机的初步选择2.1.1 二级泵站的组成与特点2.1.1.1 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，水泵通过吸水管从水井中吸水，经水泵加压后通过压水管路送至用户：3）饮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）起重设备指泵站内的设备与管道安装，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、用以解除地面污水：6）计量设备指流量计、压力计、真空泵、温度计等；7）采暖与通风设备指采暧用的散热器、电热器、火炉与通风设备；8）电气设备指变电设备、配电设备：9）防水锤设备指水锤消退器；10）其他设备包括照明、通信、平安与防水设施等。在泵站中除设有机器间（安装水泵机组的房间）外，还设有凹凸压配电室、限制室、值班室、修理间等协助房间。2.1.1.2 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贮存，清水池中的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：清水池一吸水井一送水泵站一输配水管网一用户。基本特点：泵站理深较浅，通常建成地面式或半地面式，为了适应用户水量、水质的改变，须要设置多台水泵机组，因而，泵房面积较大，泵房一般为矩形形态，砖混结构。泵站设计参数的确定2.1.2.1 流量的确定泵站一级工作时的设计工作流量Q1=4×104x2.9%=1160=322.221.5泵站二级工作时的设计工作流量Qn=4×IO4×5.07%=2028加/=563.3352.1.2.2 扬程的确定HI=ZC+"o+Z，?+Z砥咕内+乩=20-15+3+20+32+1.5+2=635其中Z,一最不利点的地面标高和清水池最低水位的高程差(m):，。一自由水压(m)；工人一总水头损失(m)：?”站内一泵站内损失（初步估计为2.0m）。“c一平安水头1.5m选择水泵2.1.3.1水泵选择的基本原则选泵要点（1）大小兼顾，调配敏捷再用水量和所需的水压改变较大的状况下，选用性能不同的泵的台数越多，越能适应用水量改变的要求，奢侈的能量越少。（2）型号齐全，互为备用希望能选择同型号的泵并联工作，这样无论是电机、电气设备的配套与设备管道配件的安装与制作均会带来很大的便利。（3）合理的用完各泵的高效段单级双吸是离心泵是给水工程中常见的一种离心泵（如SH型、SA型）。他们的经济工作范围（即高效段），一般在0.85Z1.05Q,之间（Q（I为泵铭牌上的额流量值）。（4）近远相结合的观点在选泵的过程中应赐予相当的重视，特殊是在经济发展活跃的地区和年头，以与扩建比较困难的取水泵站中，可考虑近期用小泵大基础的方法，近期发展采纳还大泵轮以增大水量，远期采纳换大泵得方法。（5）大中型泵站须要选泵方案比较。考虑因素：（1）泵的构造形式时泵房的大小、结构形式和泵房内部布置等有影响，因而对泵站的造价很有关系。（2）应保证泵的正常吸水条件，在保证不发生汽蚀的前提是卜.，应充分利用泵的允许席上真空高度，以削减泵的埋深，降低工程造价。（3）应选择效率较高的泵，劲量选用大泵，因为一般而言大泵比小泵要要效率高，（4）依据供水对象对供水牢靠性的不同要求，选用肯定数量的备用泵，以满意在事故状况下的用水要求：再不允许削减供水量的状况卜应有两套备用机组。允许短时间内削减供水量的状况下，备用泵只保证事故用水量。允许短时间内中断供水时，可只设一台备用泵，城市给水系统中的泵站，一般也只设一台备用泵，通常备用泵的型号可以和泵站中最大的工作泵相同。当管网中无水塔且泵站内机组较多时，也可考虑增设一台备用泵，它的型号和最长运行的工作泵相同。（5）假如给水系统中就有足够大容积的高的水池或水塔时,可以部分或全部代替泵站进行短时间供水，则泵站中可不设备用泵，仅在仓库中贮存一套备用机组即可。2.1.3.2初选水泵D在型谱图上绘制一条参考管道系统特性曲线ab.其中a点坐标为Qz=Qh=必331.1.S"mux="W+"”，e+2+4+,+1.52=8+20+2+32+1.5=63.5，式中Hsr一一管网最不利点的地面标高和清水池最低水位的高程差（m）HSVe自由水头（m）%，%一一输水管和管网中的水头损失（in）b点坐标为Qmm=301./S“min="$#"“e+2+1.52=8+20+2+1.5=31.5rn2）过a点绘制一条="1的水平线。3）在ab和“="nu都相交的高效方框图中，选2'3台进行并联组合，即在H=HmX等扬程下流量相加求出并联组合Qks2Qm”的组合方案，所选得各泵的高效段与ab线的交点,以与两两并联或三台水泵并联曲线与ab线的交点,就是分级界限工况点。4）所选出的水泵经管路布置、确定管径后，在验算初步确定的值是否合适，即精选水泵。Qf1.>)图1选泵参考特性曲线在泵综合性能图上作出b点。在图1中，同时与ab线与"="m=$5加水平线相交的方框有：12sh9、MSh9A、20sh-9等三种水泵，从中选出三台泵在等扬程下并联综合流量Q1.563331.s的组合：方案1：一台14sh-9A与两台12sh-9组合，如图1所示流量为：(260+175+175)1.s=6101.s>563.331./s方案2：一台20sh-9与两台12sh-9.»还有很多Q“.$2563.33/V的组合方案，但均不如上述两个方案，就不再列出。方案1和方案2列表进行具体比较，如图1所示，主要比较养成利用率，重点比较平均口平均时旁边的扬程利用率，因0噜出现的几率很低，一年中绝大部分时间在平均日平均是旁边流量运行。平均口平均是用水量为535.881.so表1.选泵方案比较方案编号用水改变范围s)运行与台数水泵扬程/m所需扬程/m扬程利用率/%水泵效率/%方案1选用一台14sh-9450564一台14sh-9A70645563.57910079-89两台12sh-97984两台12sh-9420一台14sh-96545-556976-89450一台12sh-9551007886380120一台14sh-956454445791007884175-380两台12sh-9654442446510076-86<175一台12sh-9>42<42<84方案2选用535一台20sh-97056648077-83一台20sh-9564两台12sh-96410079-84两台12sh-9500一台20sh-96655568078-84564一台12sh-96510078-84175-380两台12sh-965444244651007686<175一台12sh-9>42<42<84从表I可以看出，方案1能量略好于方案2,特殊是在出现几率较大时，如在2204501.s的范围内(这一范围内用水量接近平常用水量)，能量奢侈较少，而且水泵台数两个方案均相等。可用管路特性曲线进行选泵。先求出管路特性曲线方程中的参数，因为：Hyr=8+20=28mS=(ZH+Zh)02=(32+2)/0.56332=107.252/w5(n3/j)H(m)7所以：H=Hs+SQ2=28÷107.IQ2管路特性曲线关系表Q(n's)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9H(m)29.0732.2937.6545.1554.866.5980.5396.61124.48态给水排水设计手册Sh型单级双吸离心泵的性能表可知:表3Sh型单级双吸离心泵的性能表泵型号流量Q扬程H(m)转速n(rmin)功率N(KW)效率n(%)最大允许席上真空高度(m)miIh1./s轴功率Pa配套功率12sh-95761606504.57922205814984972270501687914sh-9900250783.511777920sh-91150430824283245依据分析反复比较选泵参考特性曲线得出结论：在两者轴功率相同与相差不大的前提下，为r便利H后水泵的管理和修理，选择四台不同样型号的水泵，互为备用，第一级工作时一台水泵单独工作。，其次级工作时两台水泵并联工作。确定电机依据水泵样本供应的配套可选电机，选定JR138-4电机，其参数如卜丁V=380V.N=319kW.n=1450min.1.200kg。2.2 水泵机组的基础设计表414sh-9型单级双吸是离心泵（不带底座）安装尺寸（mm）型电动机尺寸E号HHA一d14sh-9345411259308756404-12600型号1.1.2出口推管法兰尺寸DjVjDta&11.-d314sh-986050035046050516-22图214sh-9型单级双吸是离心泵（不带底座）安装尺寸图14sh-9型水泵不带底座，所以选定其基础为混凝土块式基础，则基础长度1.=地角螺钉间距+(400-500)=1.,+1.y+C+(400-5)=824+450+560+466=23(»nvn基础宽度B=地角螺钉间距-(400500)=A+(400TO0)=610+490=11OOwm基础高度H=(2.5-4.0)×(+)(i××p)=3.()×(«09+1750)/(2.3×1.1×2400)=1.26/«<取1.6加)其中W群一水泵重量(kg)用机一电机重量(kg)1.一基础长度(m)B-基础宽度5)P一基础密度(1<8小')(混凝土密度。=2仙0kgmi)最终确定水泵占地2.3mX1.ImX1.6m。表514sh-9型单级双吸是离心泵外形尺寸(Imn)型号外形尺寸1.1.14B1.B.B1HH%14Sh-946。110656050型号外形尺寸进口法兰尺寸出口法兰尺寸从n-dDD1.AN1-1.DN2D2n2-d114sh-9205039012-2314sh-9型单级双吸式离心泵外形尺寸图2.3 水泵吸水管和压水管系统的设计当泵站为以与供水时，一台12sh-9型单级双吸是离心泵单独工作时，其流量Q=1160m3Ih=322.22/./5。当水泵为二级供水时，一台14sh-9A和两台12sh-9单级双吸是离心泵并联工作，其流量Q=2196"'"j=6IOs,其单台出水泵最大流量为。=260s,水泵吸水管和压水管所通过的流量应按最大流量Q=322221.s设计，管材采纳钢管。吸水管路2.3.1.1吸水管路的布要求吸水管路通常处在高压状态下工作，所以对吸水管路的基本要求时不漏气、不积气、不吸气，否则会使水泵的工作产生故障，为此常采纳以下措施：为保证吸水管路不漏气，要求管材必需严格。为使水泵能与时排走吸水管路中的气体，吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度。吸水管的安装与铺设应当避开管道内形成气囊C吸水管安装在吸水井内，吸水井的有效容积不应小于最大一台泵5min的抽水量O吸入式的水泵，每台水泵都应单独设立吸水管。当吸水池的水位高于水泵的轴线时，吸水管上应设闸阀，以利于水泵检修。当水中有大量杂质时，喇叭口下应设置滤网。吸水管路设计的流速一般为：fWv250wm时,V=1.o12”/$;DV250-1000，"时，v=1.2I.6m5;DN>100（卜】时，V=1.52.0m/s吸水管径当Q=322.22"s时，由钢管水力计算表查的管径D=600nm»流速v=1.24ms,单.位管短的损失i=3.32%每台水泵都单独设有吸水管，并设有手动常开检修阀门，型号为D371J-10,DN=600mn,1.=154mn,W=380kg压水管路2.3.2.1 压水管路的布置对压水管路的基本要求就是耐高压，不漏水，供水平安，安装与检修便利。压水管路常采纳钢管，采纳焊接接口，与设备连接处或须要常常检修的地方采纳法兰连接。为了避开管路上的应力传至水泵，以与安装和拆卸的便利，可在压水管路适当的位置上设补偿接头或可绕性接头。离心泵必须要关阀启动。当不允许水倒流时，需设置止回阀。压水管路设计流速DN<250?时，v=1.52.0ms;DN25(>11w时，V=2.02.5m1.s;压水管管径.当。=322.221.s时，由钢管水力计算表查的管径D=500mm,流速v=1.79nVs,单位管短的损失i=8.47%,压水管设有多功能水泵限制阀，型号JD745K-25,DN=500nm,1.=I1.OOinin,W=1200kg并设有联络管(DN=60011un),由两条输水干管(DN=600nun)送往城市管网。2.3.3管路附件选配名称型号规格单位数量喇叭口DN800600个390度弯头DN600个3蝶阀D371J-10DN6001.=154个7三通DN600600个3多功能阀JD745X-25DN5001.=I1.OO个3同心渐扩管DN350500个3同心渐扩管DN500600个3吸水管、压水管连同泵i起安装在机器间的地板上，管道直进直出，弯头少，可节约电耗。在选择配件时，选择的是全国通用的产品。2.4 布置机组和管道水泵机组布置的基本要求是：供水平安牢靠，管道暂置简短、安装与维护便利、机组排列整齐、起重设备简洁并留有扩建余地。常见的布置形式；D纵向排列适用于IS型单级单吸挂壁式离心泵。采纳这种排列形式的可以保持吸水管顺直，机组布置较为紧凑整齐，检修便利,泵房长度较小但宽度较大（IS型水泵轻，可以用移动式吊装设备）.2）横向排列（泵轴线呈始终线布置）横向排列这种排列形式适用于侧向进水、侧向出水的SH型双吸式水泵，进出水管道顺直，水利条件好，这种布置形式虽然泵房长度大胆跨度小，吊装设备采纳单轨电车即可。3）横向双行排列横向双行排列这总布置形式更为紧凑，节约建筑面积。泵房跨度大、起重设备需考虑采纳桥式行车。适用于泵房中机组较多的圆形取水泵站。但这种布置形式两行泵的转向从电机方向看去时彼此相反的，因此，在泵订购时应向泵厂特殊说明，一边水泵厂配置不同转向的轴套止锁装置。2.5 泵房形式的选择依据清水池最低水位标高=3.8”和水泵H,=7.0m的条件，确定泵房为矩形地面式。泵房左侧设有设备出入的大门，右侧设有限制室，配电室等。泵的布置形式（一）纵向排列此种排列方式适用于如IS型单级单吸挂壁式离心泵。因为悬臂式系顶端进水，采纳纵向排列能使吸水管保持顺宜状态，假如泵房中兼有侧向进水和侧向出水的离心泵，则纵向排列的方案就值得商议。假如是SH型泵占大多数，纵向排列方案就不行取。（二）横向排列侧向进、出水的泵,如单级双吸卧式离心泵SH型、SA型采纳横向排列比较好。横向排列虽然稍增长了泵房的长度，胆跨度可减小，进出水顺直，水利条件好，节约电耗故被广泛采纳。依据以上药店和实际状况，本泵站采纳横向布置，横向排列的各部尺寸应符合下列要求：依据机组和管道布置经反复比较，最终取水泵间距2m,水泵与配电设备间距2.5m,水泵距大门口5m,水泵距吸水管侧墙2.5m,水泵距出水管侧墙4.5m。泵房总长度:1.=A1+3×C1+4X1.“裳+1.*+1.、,电=64（X）+32500+42854+2000+20=31816mm（最后调整为2000mm）泵房总宽度:H=D1+%备+B1=2100+1300+4000=7400mm（最后调整为BOOomm）2.6 吸水井的设计吸水井尺寸应满意安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。吸水井最低水位=清水池最低水位一清水池至吸水井水头损失=3-0.2=2.8m；具体尺寸要求：<1)吸水管进口沉没水深h>0.5-0.Im1否则映射水平隔板，水平隔板长为2D或3D(D为喇叭口大头直径，d为吸水管直径)，取h=1.5m<2)水泵进水口应设喇叭口，以便吸水管进口水流稳定，削减损失。水泵吸水管进口喇叭口大头直径DN(1.3-1.5)d=1.33×600=800mm,水泵吸水管进口喇叭口长度1.N(3.0-7.0)×(D-d)=4×(800-600)=800mm;喇叭口距吸水井井壁距离(05.71.0)D=1.OX800=800mm；喇叭口之间的距离N(1.52.0)D=2.0X800=1600mm：喇叭口距吸水井井底距离N（0.81.0）D=800mm;喇叭口沉没水深h»（0.5-1.0）=1.2mo所以，吸水井长度为720Omnh但考虑水泵机组之间间距，将吸水井长度确定为8000mm,吸水井宽度为2400mm（最终调整为3000）,吸水井高度为650Omm（包括超高300）。经计算吸水井有效容积为154nf,大于泵站内最大一台泵5min的抽水量，故满意要求2.7各工艺标高的设计14sh-9型水泵允许吸上真空高度H,可在水泵性能曲线上查的，当Q=32222Us时,H,=ZOm泵轴安装高度查表得&=。5（喇叭口局部阻力系数）；1=0.67（90度弯头局部阻力系数）：&=0.06（阀门局部阻力系数）：或=O2（偏心减缩管局部阻力系数）：与=0（三通）；幺=0.21（同心渐扩管局部阻力系数）：幺=0.11（同心渐犷管局部阻力系数）：S=O2（偏心减缩管局部阻力系数）。经计算=0.1,，但考虑长期运行后，水泵性能下降和管路阻力增加等，所以取2>=加。MI17H11=H,Yh=4.8一1=3.74?。''2gd'2x9.81泵轴标高=吸水井最低水位+Hss=2.8+3.73=6.53m,。基础顶面标高=泵轴标高-泵轴至基础顶面高度=6.53-0.51=6m。泵房地面标高=基础顶面标高-020=5.80m。2.8 复核水泵和电机依据已经确定得机组布置和管路状况重新计算泵房内得管路水头损失，复核所需扬程，然后校核水泵机组。泵房内管路水头损失mw1=,÷ZX=1.0+0.29=129”】,所以，水泵扬程小=Z4+0+Z/曝M内=12+24+13.5+1.29=50.79w，与估计扬程基本相同，选定得水泵机组合适。.2.9 消防校核消防时，泵站的供水量Q火=Q#+Q,=2028+2(J0=222Hnr/=618.891./5消防时，泵站的扬程：+，“+>力+>/，A内=8+20+18.6+1.29=47.89，”其中Z,一地形高差(m)；从火一FI由水压(低压消防制取20m)：Z一总水头损失(m)：Z%j内一泵站内损失(m)。依据Q火和H”,在附图上绘制泵站在消防时须要得水泵工况点，见图中得X点，X点在两台水泵并联特性曲线得下方，所以，两台水泵并联工作就能满意消防时的水量和水压要求，说明所选水泵机组能够适应设计小区的消防灭火的要求。2.10 设备的选择2.10.1 引水设备启动引水设备，选用水环式真空泵，真空泵的最大排气量Qv=Kx+叱卜HarX(HJ&)=I.IO(0.25+8.33)10.333/(10.33-3.74)=0.05n/5其中0,一真空泵的最大排气量(m7s)：K-漏气系数(1.05-1.10)；叼一最大一台水泵泵壳内空气容积(m3)；叱一吸水管中空气容积：HII个大气压的水柱高度，取10.33：了一水泵引水时间（三）,一般取5min：九一离心泵的安装高度(m)：真空泵的最大真空度Hvmi=X760/10.33=4×76010.33=294.29其中MM-真空泵的最大真空度(mmHg)；位,一离心泵的安装高度5),最好取吸水井最低水位至水泵顶部的高差。依据6和选取SZB-8型水环式真空泵2台,一备一用，布置在泵房靠墙边处。2.10.2 计量设备在压水管上设超声波流量计，选取Sp-I型超声波流量计2台，安装在泵房外输水干管上，距离泵房7m。在压水管上设压力表，型号为丫-60Z,测量范围为0.0-1.OMPao在吸水管上设真空表，型号为Z-60Z,测量范围为0760mmHg°2.10.3 起重设备选取单梁悬挂式起重机SDQ-2,起重量2t,跨度7.0m,起上升度3.0度.Omo依据起重机的要求计算确定泵房净高度12m。.2.10.4 泵房高度Hi=a+b+c+d+e+f,一泵房平台以上高度：a一般不小于0.1m,取0.1m；匕一吊车梁高度0.6m；C一吊车梁底至起重机钩中心距离1.25m：d一起重绳的垂直长度1.54m：e一最大一台设备高度1130mm：了一起吊钩在平台上的超高2000mm；所以泵房的高度为H=Iom,为了以后的发展须要，取H=I1.m2.10.5 排水设备设潜水排污泵2台，一用一备，设集水坑一个，容积为2.0×1.0×1.5=3.Om'选取50QW5-7-0.75型潜水排污泵，其参数为：Q=I5/人；H=Itn:n=2S20rmin:N=O.75W2.10.6防水锤设备采纳缓闭阀门来削减水锤的冲击。2.11 泵房的建筑高度和平面尺寸的确定水泵机组采纳单排横向排列式布置。泵房左端设以进出设备的大门，限制室、配电室、值班室设在泵房右侧地上一层。水泵间距2。5m,水泵与配电设备间距2.5m,水泵距大门口5.0m；水泵距吸水管侧墙2.0m；泵房长32.Om1宽7.4m,净高Um：清水池长12.4m,宽3m,高6.5m；2.12 设计二级泵站平面图和剖面图