取水泵站设计说明书.docx

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取水泵站设计说明书

《水泵与水泵站》

取水泵站设计说明书

专业:

环境工程

学号:

201120080235

姓名:

冯欣怡

2014年1月6日

1概述..................................................1

1.1建站目的.........................................1

1.2设计任务..........................................1

1.3资料分析..........................................1

1.4设计所依据的规范和标准............................2

2设计计算..............................................3

2.1设计流量的确定和设计扬程估算......................3

2.2初选泵和电机.....................................4

2.3机组基础尺寸的确定................................5

2.4吸水管路与压水管路计算............................7

2.5机组与管道布置....................................7

2.6吸水管路和压水管路中水头损失的计算................8

2.7泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算...............10

2.8附属设备的选择...................................11

2.9泵房建筑高度的确定...............................11

2.10泵房平面尺寸的确定..............................12

3参考文献.............................................13

1概述

1.1建站目的

某市地处华东平原，为满足城市生活及生产用水需要，拟新建给水工程。

根据水源及用水量资料，经取水水源方案论证，企业水厂从河流取水，本设计要求完成水厂取水泵站工艺设计。

1.2设计任务

取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。

取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。

设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。

取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。

设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。

在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。

在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。

此外，取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合。

1.3资料分析

1.3.1地形及气象资料：

某市地处华东平原，年平均气温15.6℃，最高气温39.5℃，最低气温－8.6℃，最大冻土深度0.44m。

主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风。

1.3.2水源及用水量资料：

设计供水量近期为12万吨/日，远期为24万吨/日。

采用固定取水泵泵房，采用两条自流管从江中取水，自流取水管全长

511m。

水源洪水位标高为146.23m，枯水位标高为143.56m。

取水泵站到自来水厂的输水干管全长1123m。

自用水系数α=1.05--1.1，泵房底板高度取1.0—1.5m。

（一级供水每小时供水量为设计日工水量的5.5％，此时输配水管网压力损失值为23.00mH2O）

1.3.3净水厂设计资料：

净水构筑物前配水井的水面标高为155.57m。

净水厂地面标高149.42m。

1.4设计所依据的规范和标准

按照经济、合理的原则，在已给地形图上选择站址，布置泵站枢纽建筑物（一级泵站包括取水头部、取水自流管、吸水井、阀门井和泵站主体等。

）

1.4.1当供水可靠性要求较高时，应考虑设计两条引水管和压水管路。

1.4.2在确定水泵工作方式、水泵组合以及水泵型号时，选择两到三个方案进行技术经济比较，一级泵站考虑采用切削调节。

确定方案时应注意以下要点：

（1）大小兼顾，调配灵活。

（2）型号整齐，互为备用。

（3）合理地用尽水泵的高效段。

（4）考虑近、远期相结合。

1.4.3须考虑泵站噪音消除、水锤消除等问题。

1.4.4泵房结构型式根据河流断面形式、地质地貌、地下水位等情况进行技术经济比较后确定。

1.4.5泵房内部布置及各部分尺寸的拟定应以操作、维修方便，能保证安全运行，便于管理为原则，并适当考虑经济合理性，布置水泵机组和管路。

应严格遵守《泵站设计规范》的规定。

1.4.6进行工况校核一般可按以下三种情况进行校核：

（1）正常供水时（两条输水管路同时工作，输出设计流量）。

（2）输水管路发生事故时（一条管路损坏，另一条管路要求能通过设计流量的75%）。

（3）发生火灾时水泵流量和扬程的校核（一级泵站可不考虑此项校核）。

2设计计算

2.1设计流量的确定和设计扬程估算

2.1.1设计流量Q

为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。

因此，泵站的设计流量应为：

式中Qr——一级泵站中水泵所供给的流量（m3／h）；

Qd——供水对象最高日用水量（m3／d）；

α——为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取α=1.05-1.1

T——为一级泵站在一昼夜内工作小时数。

考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数α=1.05,则：

近期设计流量为Q=1.05×120000/24=5250m3/h=1.46m3/s

远期设计流量为Q=1.05×180000/24=7875m3/h=2.19m3/s

2.1.2设计扬程HST

1）静扬程HST的计算

通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管道检修，另一条自流管道通过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1m（根据管段的管径及经济流速v=2.09m/s，d=1000mm，用管道水力计算软件算得沿程水头损失为0.912m，其局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，为0.0912，从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失取1m）。

则吸水间中水面标高为146.23-1.00=145.23m,最低水面标高为143.56-1.00=142.56m,所以泵所需静扬程HST为：

洪水位时，HST=155.57-145.23=10.34m

枯水位时，HST=155.57-142.56=13.01m

2）输水干管中的水头损失∑h

设采用两条DN1000的钢管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即Q=0.75×7875=5906m3/h=1.64m3/s,查水力计算表得管内流速v=2.09m/s,i=4.67‰。

校核由公式Q=v·A=v·πd^2/4

对v进行经济流速选择v=1.80m/s—2.20m/s,

则，d=950mm—1077mm可知，原输水管可用，所以

输水管路水头损失：

=1.1×0.00467×1123=5.77m（式中1.1包括局部损失而加大的系数）

3）泵站内管路中的水头损失∑h

粗估2m，安全水头2m

则泵设计扬程为：

洪水位时：

Hmin=10.34+5.77+2+2=20.11m

枯水位时：

Hmax=13.01+5.77+2+2=22.78m

2.2初选泵和电机

2.2.1初选泵和电机

选泵的主要依据：

流量、扬程以及其变化规律

①大小兼顾，调配灵活

②型号整齐，互为备用

③合理地用尽各水泵的高效段

④要近远期相结合。

“小泵大基础”

⑤大中型泵站需作选泵方案比较。

根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图和选泵参考书综合考虑初步拟定以下选泵方案：

方案

水泵型号

转速r/min

流量l/s

扬程m

轴功率kw

电机功率

效率%

1

24SA-18D

730

730

20.5

167.75

200

87.49

2

500LZ-24

970

547.5

26.39

156.44

185

85.38

方案一：

近期三台24SA-18D型泵，两台工作，一台备用。

远期增加一台同型号泵，三台工作，一台备用。

方案二：

近期三台500LZ-24型泵，三台工作。

远期增加一台同型号泵，四台工作。

根据方案比较选用方案一23SA-18D型泵，（Q=0.73m3/s，H=20.5m,n=730r/min，N=167.75kW，η=87.49%,汽蚀余量为5.1m）。

根据4台24SA-18D型水泵的要求选Y400-50-8型电动机4台。

2.3机组基础尺寸的确定

查泵与电机样本，计算出24SA-18D型泵机组基础平面尺寸为4100mm×1670mm，机组总重量：

W=Wp+Wm=3300×9.80＋2700×9.80=58800N.

查《给水排水设计手册11》24SA-18D型泵安装尺寸计算，所选水泵不带底座。

表3-2基础计算

水泵

电机

W/kg

L/m

B/m

H/m

型号

Wp/kg

型号

Wm/kg

24SA-18D

3300

Y400-50-8

2700

6000

4.1

1.67

2.0

基础深度H可按下使计算H=3.0/L×B×γ

式中L——基础长度，L=4.10m

B——基础宽度，B=1.67m

γ——基础所用材料的容重，对于混泥土基础，γ=23520N/m3

故H=3.0×58800/3.4×1.4×23520=1.10m

基础实际深度连同泵房底板在内，应为1.9m

2.4吸水管路与压水管路计算

每台泵有单独的吸水管与压水管

（1）吸水管

吸水管路的要求

①不漏气管材及接逢

②不积气管路安装

③不吸气吸水管进口位置

④设计流速：

管径小于250㎜时，v取1.0～1.2m/s

管径等于或大于250㎜时，v取1.2～1.6m/s

已知流量Q1=7875/3=2625m3/h=0.73m3/s

采用DN800钢管，则v=1.45m/s，1000i=3.02

（2）压水管

压水管路要求

①要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当地点可高法兰接口。

为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。

②压水管的设计流速：

管径小于250㎜时，v为1.5～2.0m/s

管径等于或大于250㎜时，v为2.0～2.5m/s

采用DN600钢管，则v=2.48m/s，1000i=12.7

2.5机组与管道布置

1>基础布置

基础布置情况见取水泵站祥图。

泵机组布置原则：

在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的大小，以节约成本。

2>机组的排列方式

考虑近远期发展，以及工程建筑造价、施工难度等因素，泵房选择将四台机组呈一字型并列布置成一排，并预留远期发展所需水泵基础。

每台水泵有单独的吸水管，压水管在泵房内相互并联连接起来。

水泵出水管上设有D941型电动法兰式电动蝶阀和手动蝶阀（D371X-0.6），吸水管设手动闸板闸阀（Z548T-10型伞形齿轮传动法兰暗杆平行式双闸板闸阀）。

为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN1200的输水干管用DN1200蝶阀（D41X-0.6）连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀（D41X-0.6）一个。

2.6吸水管路和压水管路中水头损失的计算

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。

2.6.1吸水管路中水头损失∑hs

∑hs=∑hfs+∑hls

1、吸水管路沿程水头损失:

∑hfs=l1×is=3.02‰×3=0.0091m

2、局部水头损失:

∑hls=（ζ1+ζ2）

+ζ3

式中ζ1———吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.75

ζ2———DN1200钢管闸阀局部阻力系数，按开启度

=0.125考虑，ζ2=0.15

ζ3———DN1000钢制90°焊接弯头，ζ3=1.1

ζ4——偏心渐缩管DN1000x600，ζ1=0.21

则∑hls=（0.75+0.15+1.1）×1.452/2g+0.21×3.252/2g=0.33m

故吸水管路总水头损失为∑hs=∑hfs+∑hls=0.0091+0.33=0.34m

2.6.1压水管路水头损失∑hd

∑hd=∑hfd+∑hld

1）压水管路沿程水头损失:

∑hfd=（l2+l3+l4+l5）id1+l6×id2

∑hfd=（0.91+0.90+0.50+1.75+1.95）×12.7‰+4.51×4.67‰=0.1m

2）局部水头损失:

∑hld=ζ4V32/2g+（ζ5+ζ6+ζ7+ζ8+2ζ9+ζ10）V42/2g+（ζ11+ζ12+ζ13）V52/2g

式中ζ5———DN600×800渐进管，ζ1=0.23；

ζ6———DN800可曲挠接头，ζ1=0.48；

ζ———DN800止回阀，ζ1=0.34；

ζ8———DN800手动蝶阀，ζ1=0.15；

ζ9———DN800电动蝶阀，ζ1=0.15；

ζ10———DN800*1200*1200异径正三通，ζ1=0.86；

ζ11———DN1200正三通，ζ1=1.5；

ζ12———DN1200钢制正三通，ζ1=1.5；

ζ13———DN1200钢制90°焊接弯头，ζ1=1.1；

则

∑hld=0.23×4.302/2g+（0.48+0.34+0.15+0.15+0.86）×2.482/2g+（1.10+1.5）×2.092/2g=0.217+0.621+0.579=1.417m

所以压水管路总水头损失为∑hd=∑hfd+∑hld=0.1+1.417=1.517m

从泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为：

∑h=∑s+∑d=1.857m，符合假设的实际水头损失。

3）泵的实际扬程

设计枯水位时，13.01+5.77+1.857+2=22.64m

设计洪水位时，21.72+5.77+1.857+2=19.97m

由此可见，初选的泵机组符合要求。

2.7泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算

根据选定的水泵可在手册水泵性能曲线上找出汽蚀余量，必须注意每台泵的HS在抽水量不同时也不同，因而应根据该泵在可能的工作范围内的最大抽水量来查出对应的HS，如果水泵的安装地点的气压不是10.33米水柱或水温不是20℃时，应对HS作出修正，变HS＇为，并由下式计算该泵的安装高度HSS：

Hss=

－Hsv－∑hs－hva

式中Hss——安装高度,泵轴至最低水位的几何高度；

Pa——水面上的绝对大气压；

Hsv——水泵的气蚀余量；

∑hs——吸水管路总水头损失；

hva——实际水温下的饱和蒸汽压力。

对卧式泵HSS应从吸水池最低水位算至泵轴（对大泵则算至吸水口上端）。

hS包括从吸水喇叭口到真空表安装处的所有水头损失（沿程与局部）。

V12/2g可以根据最大抽水量和真空表处的过水断面积来计算。

当管道布置已定时，配件与管径也已定，所以吸水管中局部水头损失h局部应按水力公式计算，其中局部阻力系数由设计手册查得。

为了保证吸水喇叭口安全吸水及管道安装方便，将吸水间底板设置在比泵房机器间底板低的位置，查表知24SA-18D型泵汽蚀余量为5.1m，则泵允许几何安装高度：

Hss=10.33-5.1-0.34-0.5=4.39m

已知吸水间最低动水位标高为142.56m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为140.22m（吸水管上缘的淹没深度为142.56-140.22-（D/2）=1.94m）。

取压水管下缘距泵房底板0.5m，考虑喇叭口安全吸水高度及吸水管的布置方便，取吸水间底板标高为±0.00m。

则泵房机器底板标高为140.22-（D/2+0.5）=139.32m。

洪水位标高为146.23m，考虑1.0m的浪高，则操作平台标高为146.23+1.0=147.23m。

故泵房筒体高度为：

H=147.23-139.32=7.91m

2.8附属设备的选择

2.8.1起重设备

最大的起重重量为24SA-18型电机重量=3500kg,最大起吊高度为7.91+2.0=9.91m（其中2.0m是考虑操作平台上汽车的高度）。

为此，选用长直行吊车（定制，起重量10t，双梁，跨度12.00m，CDi-10电动葫芦，起吊高度13m）。

2.8.2引水设备

采用自灌式工作，不需要引水设备。

2.8.3排水设备

由于泵房较深，故采用电动泵排水。

沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。

取水泵房的排水量一般按20～40/h考虑，排水泵的静扬程按10.00m计，水头损失大约5m，故总扬程在10.00+5=15.00m左右，可以选用IS65-50-125A型离心泵（Q=22.4/h，H=16m，N=1.46kW,η=67%,n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为Y100L-2。

2.8.4通风设备

由于与泵配套的电机为水冷式，无须专用通风设备进行空-空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换风通风。

选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min,叶片角度15°，风量10127/h，风压90Pa，配套电机YSF-8026，N=0.37Kw）。

2.8.5计量设备

在净化场的送水泵站内安装LWCB型插入式涡轮流量计统一计量，故本泵站内不再设置计量设备。

2.9泵房建筑高度的确定

泵房筒体高度已知为7.91m，操作平台以上的建筑高度，根据平台上汽车高度2m，电动葫芦的高度1.08m，起重机梁高1.10m，起重绳垂直长度2m。

所以，平台到吊车梁底板距离为6.18m。

吊车梁到到天花板距离大于0.3m，平台天花板距离取6米，所以泵房总高度为14.92米。

2.10泵房平面尺寸的确定

2.10.1设备布置尺寸的一般要求

1）相邻主机组之间的净距离一般不小于1.0～2.0m，采用高压电动机时应取最大值。

2）主机组与辅助设备之间，主机组与墙距离均不应小于0.7m，有起重机的泵房设备与墙距应大于吊钩至墙的极限距离。

3）电气设备布置在泵房内时，主机组与电气设备之间的距离不小于2.0～2.5m。

4）管件，阀门接头与墙距不小于0.3～0.5m，视阀门外形而定。

辅助设备与墙距不小于0.5m。

5）应布置有贯穿泵房全长的主交通道，宽度不小于1.2～1.5m。

6）检修间的面积，一般按一台机组在大修时能将机组全部解体，并按检修时所需要的操作距来决定。

2.10.2平面尺寸计算

根据泵机组、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情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件尺寸，通过计算，求得泵房内径为0.8×2+0.6×2+4.10×2+1×2+2×3=25m。

参考文献

（1）《泵与泵站》（第五版）,中国建筑工业出版社。

（3）《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社

（4）《给水排水设计手册1－水力计算表》

（5）《给水排水设计手册11—常用设备》

（6）《给水排水标准图集》.中国建筑工业出版社

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