泵站課程設(shè)計--某取水泵站工藝設(shè)計

1、<p><b>　　ZZ大學(xué)課程設(shè)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(shè)計任務(wù)（1）</p><p>　　1.2 基本設(shè)計資料（1）</p><p>　　2 送水泵站工藝設(shè)計（1）</p><p>　　2.1 工程總體布置（1）</p><p>　　2.2 泵站設(shè)計參數(shù) （1）</p><p>　　2.3 泵站設(shè)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(shè)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(shè)備選擇與布置（5）</p><p>　　2.10 泵房剖面設(shè)計.（6）</p><p>　　2.11 泵房平面設(shè)計。（7）</p><p>　　3 結(jié)論 （7）</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)（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(shè)計完成了日供水能力20000m3/d的供水工程的取水泵站工藝設(shè)計，包括了以下內(nèi)容：</p><p>　　在確定了該泵站的設(shè)計規(guī)模后，進行工程總體布置，水泵選型布置，管路設(shè)計，輔助設(shè)備選型布置，泵房類型選擇和平面設(shè)計，剖面設(shè)計。

6、</p><p>　　關(guān)鍵詞：泵站 設(shè)計 工藝 </p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計任務(wù)</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(shè)計要求完成水廠取水泵站工藝設(shè)計。</p>&l

7、t;p>　　1.2 基本設(shè)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(shè)計動水位104.8米。</p><p>　　1.2.3 初步規(guī)劃部分結(jié)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(shè)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(shè)計</p><p>　　2.1 工程總體布置及主要

10、設(shè)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(cè)布置進場道路（引橋），在泵房周圍和進場道路兩側(cè)河床用干砌石加固，厚0.35米。水泵站設(shè)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(shè)計規(guī)范》參照設(shè)計參數(shù)確定為小（1）型，泵房建筑物級別劃分為4級。</p><p>　　2.2 泵站主要設(shè)計參數(shù)</p><p><b>　　（1）防洪標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　設(shè)計洪水重現(xiàn)期20年，校核洪水重現(xiàn)期50年。</p><p><b>　?。?）設(shè)計水

12、位</b></p><p>　　凈水廠混合池設(shè)計水位124.8米，水源設(shè)計最低水位104.8米，校核洪水位111.8米。</p><p>　　（3）泵站設(shè)計流量：</p><p>　　由設(shè)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(shè)計流量按最高日平均時用水量計算，泵站設(shè)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(shè)計揚程估算</p><p>　　泵站設(shè)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(shè)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(shè)計流量均為0.241m3/s，根據(jù)經(jīng)濟設(shè)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(shè)計揚程和泵站設(shè)計流量。根據(jù)泵站設(shè)計揚程68.6 m, 泵站設(shè)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(chǔ)</p><p>　　本設(shè)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(chǔ)采用混凝土基礎(chǔ)，混凝土容重γ＝23520N/m3,機組的基礎(chǔ)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(chǔ)寬度（m），</p><p>　　γ—基礎(chǔ)所用材料的容重（N/m3）。</p><p>　　查給水排水設(shè)計手冊，得到10Sh-6型水泵機組的基礎(chǔ)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(chǔ)深度為882mm. </p><p>　　2.6 吸水井的設(shè)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(shè)計成大口井，各有1根吸水管路至于井中，吸水井設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(xì)布置見附圖。</p><p>　　2.7.2 管路流速計算</p><p><

23、;b>　　（2.3）</b></p><p>　　式中，—管路通過的設(shè)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(shè)計供水流量為0.1205m3/s根據(jù)適宜設(shè)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(shè)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(shè)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>　?。?） 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(shè)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(shè)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>　?。?） 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(shè)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>　　＝0.05×6.82×6.82/2/9.81＋（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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備的選擇</p><p>　　2.9.1 起重設(shè)備</p><p>　　查給水排水設(shè)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(shè)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(shè)

41、備</p><p>　　泵房吸水管路一側(cè)沿壁邊設(shè)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(biāo)準(zhǔn)ISO02858規(guī)定的性能和尺寸設(shè)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(fēng)設(shè)備</p><p>　　由于泵房為半地下式，所以需要專用的通風(fēng)設(shè)備進行冷卻，選用軸流通風(fēng)機進行通風(fēng)換氣。30K4－11型軸流通風(fēng)機屬低壓通風(fēng)機，具有結(jié)構(gòu)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(shè)計選用2臺30K4－11型軸流通風(fēng)機，根據(jù)泵房窗戶尺寸選用其中的8號風(fēng)機，其性能表如下：</p><p>　　表2.3

44、 軸流風(fēng)機性能列表</p><p>　　2.9.4 計量設(shè)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(shè)置計量設(shè)施。本設(shè)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(yuǎn)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(chǔ)高出泵房地下室地面0.2m，可計算得泵房地下室地面標(biāo)高為108.85－0.48－0.3＝108.07m。</p><p>　　進水管中心標(biāo)高108.85－0.24－0.05＝108.56m</p><p>　　出水管中心標(biāo)高108.85－0.3＝108.55m</p>&l

47、t;p>　　上層樓板走道標(biāo)高比洪水位高0.5米，則為112.3m，又根據(jù)起吊要求、通風(fēng)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(xì)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(guān)輔助設(shè)備的布置情況，從給水排水設(shè)計手冊中查出有關(guān)設(shè)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(xì)尺寸見附圖。</b></p><p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)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(shè)計，為下一步的其它工種設(shè)計和施工圖設(shè)計做好了準(zhǔn)備。</p><p>　　但由于本

50、人設(shè)計經(jīng)驗有限，設(shè)計時間較短，因此，本設(shè)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(xué)習(xí)和工作中不斷學(xué)習(xí)，在具體實踐中進一步修改完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</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(shè)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(shè)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(yán)煦世 范謹(jǐn)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(shè)計規(guī)范.