泵站課程設計--某取水泵站工藝設計

1、<p><b>　　ZZ大學課程設計</b></p><p>　　2011 年 11 月 20日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　1 前言（1）</b>

2、</p><p>　　1.1 設計任務（1）</p><p>　　1.2 基本設計資料（1）</p><p>　　2 送水泵站工藝設計（1）</p><p>　　2.1 工程總體布置（1）</p><p>　　2.2 泵站設計參數(shù) （1）</p><p>　　2.3 泵站設計揚程估算

3、（2）</p><p>　　2.4 初步選泵和電機（2）</p><p>　　2.5 水泵機組的布置（3）</p><p>　　2.6 吸水井的設計（3）</p><p>　　2.7 管路計算與水泵校核（3）</p><p>　　2.8 水泵安裝高程的確定（5）</p><p>　　2

4、.9 輔助設備選擇與布置（5）</p><p>　　2.10 泵房剖面設計.（6）</p><p>　　2.11 泵房平面設計。（7）</p><p>　　3 結論 （7）</p><p><b>　　參考文獻（7）</b></p><p>　　附圖 泵站工藝平

5、面圖和剖面圖</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　為了安全可靠地滿足某企業(yè)生產(chǎn)用水量需求，本設計完成了日供水能力20000m3/d的供水工程的取水泵站工藝設計，包括了以下內(nèi)容：</p><p>　　在確定了該泵站的設計規(guī)模后，進行工程總體布置，水泵選型布置，管路設計，輔助設備選型布置，泵房類型選擇和平面設計，剖面設計。

6、</p><p>　　關鍵詞：泵站 設計 工藝 </p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1 設計任務</b></p><p>　　根據(jù)河流水資源狀況，經(jīng)取水水源地方案論證，企業(yè)水廠從河流取水，本設計要求完成水廠取水泵站工藝設計。</p>&l

7、t;p>　　1.2 基本設計資料</p><p>　　1.2.1某企業(yè)擬建自用水廠一座，日供水能力20000m3/d。水源采用地表水，水源地位于企業(yè)西部。</p><p>　　1.2.2 自然條件</p><p>　　1.2.2.1地形描述，自主河槽到岸邊，地形變臺階，詳見河流取水段地形圖。</p><p>　　1.2.2.2地震烈度6

8、度。</p><p>　　1.2.2.3 水文與水源</p><p>　　地表水水質(zhì)三級，符合企業(yè)用水水源條件。河床最高洪水位為111.8米，為減少水廠泥沙處理費用，降低工程造價，工程規(guī)劃在河床中布置兩眼大口井，每眼井供水10000m3/d，水井靜水位107.8米，設計動水位104.8米。</p><p>　　1.2.3 初步規(guī)劃部分結果</p>&l

9、t;p>　　兩眼井到泵房的吸水管路長度均為200米，有喇叭口，彎頭，閘閥，漸縮管，等管件。局部阻力系數(shù)分別為0.1，0.6，0.07，0.2。</p><p>　　凈水廠清水池設計水位124.8米，泵房到凈水廠的管路長3500米，壓水管路局部水力損失按沿程損失的10％計。</p><p>　　2 送水泵站工藝設計</p><p>　　2.1 工程總體布置及主要

10、設計參數(shù)</p><p>　　本工程河床較寬，采用河床式泵站，為減少水廠泥沙處理費用，降低工程造價，在主河槽附近布置兩眼大口井（兼作吸水井），通過引（吸）水管道將主河槽水引至泵房水泵，在泵房東南側布置進場道路（引橋），在泵房周圍和進場道路兩側河床用干砌石加固，厚0.35米。水泵站設置泵房間、配電間、值班室和檢修間。</p><p>　　該取水泵房為半地下式矩形泵房。</p>

11、<p>　　泵站級別根據(jù)《泵站設計規(guī)范》參照設計參數(shù)確定為?。?）型，泵房建筑物級別劃分為4級。</p><p>　　2.2 泵站主要設計參數(shù)</p><p><b>　?。?）防洪標準</b></p><p>　　設計洪水重現(xiàn)期20年，校核洪水重現(xiàn)期50年。</p><p><b>　　（2）設計水

12、位</b></p><p>　　凈水廠混合池設計水位124.8米，水源設計最低水位104.8米，校核洪水位111.8米。</p><p>　?。?）泵站設計流量：</p><p>　　由設計資料可知，水廠供水規(guī)模為20000m3/d，泵站采用均勻供水方式向水廠供水，泵站的設計流量按最高日平均時用水量計算，泵站設計流量</p><p&g

13、t;　　Q＝1.04×20000/24＝867m3/h＝0.241m3/s。</p><p>　　2.3 泵站設計揚程估算</p><p>　　泵站設計揚程為: H＝H＋∑hev （2.1）</p><p>　　式中，H—進水池最低水位與水廠混合池設計水位高差（mH2O） </p><

14、;p>　　H＝124.8－104.8＝20mH2O。 </p><p>　　∑h—為管路中的總水頭損失（mH2O），包括沿程水頭損失和局部水頭損失。 </p><p>　　輸水干管沿程水頭損失可按比阻法計算，局部水頭損失計算按沿程水頭損失10％計。</p><p>　　輸水干管通過的設計流量均為0.241m3/s，根據(jù)經(jīng)濟設計流速v2＝1.5～2.5m/s，取

15、管徑DN400,則輸水干管流速v5＝1.92m/s，查手冊比阻A＝0.2062。</p><p>　　壓水管路水頭損失∑hd＝1.1ALQ2 ＝1.1×0.2062×3500×0.241×0.241 ＝46.1m </p><p>　　吸水管路與泵房內(nèi)管路水頭損失估算為2.5m.</p><p>　　泵站裝置需要揚程H＝20＋

16、2.5+46.1＝68.6m。</p><p><b>　　2.4 初步選泵</b></p><p>　　選泵的主要依據(jù)是泵站設計揚程和泵站設計流量。根據(jù)泵站設計揚程68.6 m, 泵站設計流量為0.241m3/s，查雙吸離心泵的型譜圖，根據(jù)選泵原則和選泵步驟，淘汰明顯不合理的選泵方案，符合選泵原則要求的水泵列表如下：</p><p>　　表2

17、.1 初選水泵性能列表</p><p>　　根據(jù)表2.1，列舉出以下選泵方案：</p><p>　?。?）方案一為：選用2臺10Sh-6，備用1臺10Sh-6，總計3臺。</p><p>　?。?）方案二為：選用2臺10Sh-6A，備用1臺10Sh-6A，總計3臺。</p><p>　　方案一水泵組合流量和揚程滿足要求。</p>

18、<p>　　初選電機：根據(jù)10Sh-6型水泵的要求，選用配套三相交流異步電動機。</p><p>　　2.5 水泵機組的布置與基礎</p><p>　　本設計采用的是3臺Sh系列單級雙吸臥式離心泵，因此機組布置采用橫向排列方式。</p><p>　　機組基礎采用混凝土基礎，混凝土容重γ＝23520N/m3,機組的基礎深度計算公式為</p>

19、<p>　　H＝ （2.2）</p><p>　　式中，W—機組總重量（N），</p><p>　　B—基礎寬度（m），</p><p>　　γ—基礎所用材料的容重（N/m3）。</p><p>　　查給水排水設計手冊，得到10Sh-6型水泵機組的基礎平面尺寸為2800mm

20、15;900mm，機組總重量為1778kg，則根據(jù)公式（2.2）計算出其基礎深度為882mm. </p><p>　　2.6 吸水井的設計</p><p>　　根據(jù)場地條件，為降低造價，泵站的吸水井采用受力條件好的半地下式圓形吸水井兩個，為避免泥沙進入吸水井中，降低泥沙處理費，設計成大口井，各有1根吸水管路至于井中，吸水井設計動水位為104.8m，池頂高程為108.0m。</p>

21、;<p>　　吸水井口徑為3m，深度7m，有效容積為28m3。兩眼大口井相距120米。</p><p>　　2.7管路計算與水泵校核</p><p>　　由于鋼管的強度高，接口可焊接，因此吸水管路和出水管（泵房內(nèi)）均采用壁厚為6mm的鋼管，壓水管采用球墨鑄鐵管，其優(yōu)點是接口柔性且適應變形。</p><p>　　2.7.1 管線的布置</p>

22、<p>　　每臺水泵均有單獨的吸水管，深入大口井中。水泵吸水管上設有對夾式蝸桿傳動蝶閥（D371XP－10）。三條水泵出水管路在距離泵房后墻1.095m處兩兩連接后，與DN400的輸水干管相連。水泵出水管上設有對夾式蝸桿傳動蝶閥（D371XP－10）和對夾式液動蝶閥（D771X－10）。管線詳細布置見附圖。</p><p>　　2.7.2 管路流速計算</p><p><

23、;b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中，—管路通過的設計流量（m3/s），—管徑（m）</p><p>　?。?） 吸水管路的流速計算</p><p>　　吸水管路兩條，單泵設計供水流量為0.1205m3/s根據(jù)適宜設計流速v1＝1.0～1.5m/s，經(jīng)計算采用D1＝350mm，根據(jù)式（2.3）計算其流速v1＝1.25m/s。<

24、;/p><p>　?。?） 喇叭口的管徑確定及流速計算</p><p>　　按照泵站設計規(guī)范要求，吸水管的喇叭口管徑D≥1.25D1，所以取D＝450mm，則根據(jù)公式（2.3）計算得喇叭口流速為0.76m/s，符合泵站設計要求。</p><p>　?。?） 泵進口及出口流速計算</p><p>　　水泵進口直徑D3＝250mm，則根據(jù)公式（2.3

25、）計算得泵進口流速v3＝2.46m/s；水泵出口管徑D4＝150mm，則根據(jù)公式（2.3）計算得泵出口流速v4＝6.82m/s。</p><p>　　（4） 水泵出水支管的流速計算</p><p>　　出水管路兩條，根據(jù)經(jīng)濟設計流速v2＝1.5～2.5m/s，經(jīng)計算采用D2＝300mm。根據(jù)式（2.4）計算其經(jīng)濟流速v2＝1.71m/s。</p><p>　　2.7

26、.3 吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算</p><p>　　管路沿程水頭損失可按比阻法計算，對于鋼管，計算公式如下:</p><p>　　∑hf=∑Ak1k2LQ2 （2.4）</p><p>　　式中，k1—鋼管壁厚不等于10mm時的修正系數(shù)，對于本次設計k1＝0.89</p><

27、p>　　k3—管中平均流速小于1.2m/s的修正系數(shù)</p><p><b>　　A—比阻值</b></p><p>　　管路局部水頭損失計算公式如下：</p><p>　　∑hm＝∑ζ （2.5）</p><p>　　式中，ζ—局部水頭損失系數(shù)</p

28、><p>　　因此，管路總水頭損失∑hs＝∑hf＋∑hm。</p><p>　?。?） 吸水管路水頭損失的計算</p><p>　　取10Sh-6型水泵吸水喇叭口至泵房外墻為最不利計算路線。</p><p>　　A. 沿程水頭損失計算</p><p>　　管徑350mm，鋼管查《手冊》可知：A＝0.4078，k1＝0.89

29、，k3＝1</p><p>　　吸水管路管長為200m，則根據(jù)公式（2.4）計算得</p><p>　　∑hfs＝0.4078×0.89×1×200×0.12052＝1.054m</p><p>　　B. 局部水頭損失計算</p><p>　　查《手冊》知：喇叭口局部阻力系數(shù)ζ1＝0.1，90°

30、;彎頭ζ2＝0.6，60°彎頭ζ3＝0.4，DN350對夾式蝸桿傳動蝶閥的局部阻力系數(shù)ζ4＝0.15，偏心漸縮管DN350×250的局部阻力系數(shù)ζ5＝0.2。</p><p>　　則根據(jù)公式（2.5）計算得</p><p>　　∑hms＝（ζ1＋ζ2＋ζ3＋ζ4）＋ζ3＝（0.1＋0.6＋0.4＋0.15）×＋0.2×2.47×2.47/2

31、*9.81＝0.1＋0.061＝0.161m</p><p>　　所以，吸水管路水頭損失∑hs＝1.054＋0.161＝1.215m</p><p>　　（2） 壓水管路水頭損失的計算</p><p>　　A. 泵房內(nèi)沿程水頭損失計算</p><p>　　查給水排水設計手冊可知，k 3＝1；對于DN300，A1＝0.9392，k1＝1 ；對于

32、DN500，A2＝0.2062。</p><p>　　壓水管路DN300管長為4m，因此根據(jù)公式（2.4）可得：</p><p>　　∑hfd＝0.9392×4×0.12052＝0.047m</p><p>　　B. 泵房內(nèi)局部水頭損失計算</p><p>　　查《手冊》可知：同心漸擴管DN150×300的局部阻

33、力系數(shù)ζ6＝0.05，緩閉逆止閥ζ7＝0.8，DN300對夾式蝸桿傳動蝶閥的局部阻力系數(shù)ζ8＝0.15，DN300鋼制90°彎頭的局部阻力系數(shù)ζ9＝ 0.78，DN300鋼制等徑正三通的局部阻力系數(shù)ζ10＝1.5，DN300×400鋼制三通的局部阻力系數(shù)ζ11＝1.86。 </p><p>　　則根據(jù)公式（2.5）計算得</p><p>　　∑hmd＝ζ6＋（ζ7＋ζ8

34、＋ζ9＋ζ10＋ζ11） </p><p>　?。?.05×6.82×6.82/2/9.81＋（0.8＋0.15＋0.78＋1.5＋1.86）×1.71×1.71/2/9.81 ＝0.88m</p><p>　　2.7.4泵站裝置需要揚程</p><p>　　管路總水頭損失∑h＝1.215＋0.047＋0.88＋46.1＝48

35、.2m。</p><p>　　泵站設計裝置需要揚程H＝20＋48.2＝68.2m。</p><p>　　2.7.5 水泵工況校核和水泵選型校核</p><p>　　裝置需要揚程H＝H＋SQ2 ＝20＋SQ2</p><p>　　S=S進/4＋S干＝147.52/4＋824.8＝830.58</p><p>　　S進＝(

36、1.215＋0.047＋0.88)/0.1202=147.52</p><p>　　S干＝46.1/0.2412=793.7</p><p>　　H＝H＋SQ2 ＝20＋830.58Q2</p><p>　　并聯(lián)工況圖解法：并聯(lián)運行工況，并聯(lián)運行時水泵工況與效率。作圖得交點流量Q＝0.241，大于設計流量，滿足要求。單泵Q/2＝0.1205，查效率曲線，效率為79%

37、，在高效區(qū)工作。根據(jù)流量查軸功率為103W，Np＝1.2×103＝123.6W<135W(資料上查的)，故選的電動機合適。</p><p>　　2.8 水泵安裝高程的確定</p><p>　　吸水井設計動水位（最低）104.8米，水溫20℃，先修正HS為 H1S，H1S＝HS－（10.33－10.2）＝5.57</p><p>　　HSS＝ H1S－

38、 －h(huán) （2.6）</p><p>　?。?5.57－2.46×2.46/(2*9.81)－1.215＝4.05 </p><p>　　▽安＝▽低＋HSS ＝104.8 ＋4.05＝108.85m

39、 </p><p>　　2.9 輔助設備的選擇</p><p>　　2.9.1 起重設備</p><p>　　查給水排水設計手冊得到，JR115－

40、4型交流異步電動機重量為1180kg，10Sh-6型水泵重量為598kg。因此，最大起重量為1778kg。</p><p>　　最大起吊高度H＝112.3－108.07＋1.5＋0.2＋1＋1＝7.93m。</p><p>　　因此，本設計采用的電動單軌葫蘆型號為CD13－12D（起重量3t，起升高度12m，自重390kg）。</p><p>　　2.9.2 排水設

41、備</p><p>　　泵房吸水管路一側沿壁邊設置排水槽，尺寸為21000mm×300mm×50mm，泵房底板以坡度0.1％向排水槽傾斜，水流匯集到集水井后由排水泵排出至道路雨水口，集水井尺寸為500mm×500mm×100mm。</p><p>　　由于泵房較深，故采用電動排水泵排水。泵房排水量按20～40m3/h考慮，排水泵靜揚程按17.5m計，

42、水頭損失大約5m，故排水泵的揚程估算為17.5＋5＝22.5m，因此可選用IS65－50－160A型離心泵兩臺，一臺工作，一臺備用，配套電機為Y100L－2。</p><p>　　IS65－50－160A型離心泵是根據(jù)國際標準ISO02858規(guī)定的性能和尺寸設計的，其優(yōu)點是檢修方便。排水泵性能表如下：</p><p>　　表2.2 排水泵性能列表</p><p>　

43、　2.9.3 通風設備</p><p>　　由于泵房為半地下式，所以需要專用的通風設備進行冷卻，選用軸流通風機進行通風換氣。30K4－11型軸流通風機屬低壓通風機，具有結構簡單、噪音較小等優(yōu)點，適用于廠房、倉庫、辦公室等。</p><p>　　本次設計選用2臺30K4－11型軸流通風機，根據(jù)泵房窗戶尺寸選用其中的8號風機，其性能表如下：</p><p>　　表2.3

44、 軸流風機性能列表</p><p>　　2.9.4 計量設備</p><p>　　為了有效地調(diào)度泵站的工作，并進行經(jīng)濟核算，泵站內(nèi)必須設置計量設施。本設計采用LWCB型插入式渦輪流量計。該流量計具有水頭損失小、節(jié)能、易于遠傳、顯示以及可不斷流即可在管道上安裝和拆卸等優(yōu)點，因此可以將其直接安裝在管道中，而無須安裝旁通管道。</p><p>　　2.9.5 水環(huán)式真空泵

45、</p><p>　　Qv＝K(Wp+Ws)Ha/T(Ha-Hss) 而Ws=0.096 ×200=19.2 m3 K=1.O8 Ha=10m T=5min Hss=4.05m排氣量Qv=6.97m3/min最大真空值Hvmax=Hss×760/10=4.05×76=307.8mmHg查資料選真空泵型號為SZ3。</p><p>　　2.10 泵房建

46、筑高度的確定</p><p>　　根據(jù)水泵安裝高程和泵軸離泵底座的距離以及泵基礎高出泵房地下室地面0.2m，可計算得泵房地下室地面標高為108.85－0.48－0.3＝108.07m。</p><p>　　進水管中心標高108.85－0.24－0.05＝108.56m</p><p>　　出水管中心標高108.85－0.3＝108.55m</p>&l

47、t;p>　　上層樓板走道標高比洪水位高0.5米，則為112.3m，又根據(jù)起吊要求、通風照明要求，推算泵房屋頂大梁下緣高程為117.5m，因此計算出泵房凈高為5.9m。詳細尺寸見附圖。</p><p>　　2.11 泵房平面尺寸的確定</p><p>　　根據(jù)水泵機組、吸水管路與壓水管路的布置條件以及排水泵等相關輔助設備的布置情況，從給水排水設計手冊中查出有關設備和管道配件的尺寸，通過

48、計算得泵房平面尺寸為18.5m×8.1m。</p><p>　　2.11.1 控制室及配電室</p><p>　　根據(jù)泵房平面布置，控制室尺寸為1.8 m×3 m。其具體布置位置見附圖。</p><p>　　2.11.2 巡視走道</p><p>　　平面尺寸為15.5m×1.1m，通往地下室的樓梯投影平面尺寸寬

49、為1.7m。其具體布置位置見附圖。</p><p><b>　　詳細尺寸見附圖。</b></p><p><b>　　3 結論</b></p><p>　　本設計完成了20000m3/d供水規(guī)模的某企業(yè)水廠取水泵站工藝設計，為下一步的其它工種設計和施工圖設計做好了準備。</p><p>　　但由于本

50、人設計經(jīng)驗有限，設計時間較短，因此，本設計存在了許多不足之處，需要進一步的改進。例如，水泵選型缺乏優(yōu)化，泵房布置仍有不合理之處。期待在今后的學習和工作中不斷學習，在具體實踐中進一步修改完善。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 姜乃昌.水泵及水泵站[第五版].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2008年.</p><p

51、>　　[2] 泵站設計規(guī)范. GB/T50256-97.北京：中國計劃出版社.1998年.</p><p>　　[3] 給水排水設計手冊[第一冊]～[第十三冊].北京：中國建筑工業(yè)出版社.1999年.</p><p>　　[4] 嚴煦世 范謹初. 給水工程[第四版].北京：中國建筑工業(yè)出版社.1999年12月.</p><p>　　[5] 室外給水設計規(guī)范.