二级泵房设计复习过程.doc
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1、二级泵房设计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指导教师:张鑫姓名:徐琦学号:080504009水泵站课程设计任务书一 、设计题目:送水泵站(二级泵站)设计二 、原始资料:1、泵站的设计水量为(4)万m3/d。2、 给水管网设计的部分成果:根据用水曲线确定二泵站工作制度,分两级工作。第一级,每小时占全天用水量的(2.9%)。第二级,每小时占全天用水量的(5.07%)。城市设计最不利点的地面标高为20m,建筑层数7层,自由水压为20m。给水管网平差得出的二泵站至最不利点的输水管和配水管网的总水头损失为32m。清水池所在地地面标高为15m,清水池最低水位在地
2、面以下3.0m。3 、城市冰冻线为(1.5)米,城市的最高温度为(30.0)最低温度为(-25)4 、站所在地土壤良好,地下水位为(25m)米。5 、电源满足用电要求,电价0.45元/Kwh。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 根据水量、水压变化情况选泵,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、平面尺寸及高度5.计算水泵吸水管和压力管直径选用各种配件的型号、规格种类及安装尺寸(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
3、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.计算和选择附属设备设备的选择和布置计量设备起重设备排水泵及水锤消除器等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 泵站平面及剖面图(机器间),应绘出主要设备、管路、配件及辅助设备的位置、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 日 设计指导教师 (签字):目 录2
4、.1 水泵和电机的初步选择 52.1.1 二级泵站的组成及特点 52.1.1.1 二级泵站的组成 52.1.1.2 二级泵站的特点 52.1.2 泵站设计参数的确定 52.1.2.1 流量的确定 52.1.2.2 扬程的确定 62.1.3 选择水泵 62.1.3.1 水泵选择的基本原则 62.1.3.2 初选水泵 72.1.3.3 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计 14 2.3.1 吸水管路 14 2.3.1.1 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 2.3.2.1 压水管路的布置 152.3.2.2
5、 压水管管径 15 2.3.3 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 吸水井的设计 182.7 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 设备的选择 202.10.1 引水设备 202.10.2 计量设备 21 2.10.3 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及特点2.1.1.1二级泵站的组成1)水泵机组 包括
6、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 指泵站内的设备及管道安装,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、用以排除地面污水; 6)计量设备 指流量计、压力计、真空泵、温度计等; 7)采暖及通风设备 指采暖用的散热器、电热器、火炉及通风设备; 8)电气设备 指变电设备、配电设备; 9)防水锤设备 指水锤消除器; 10)其他设备
7、包括照明、通信、安全与防水设施等。 在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外,还设有高低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。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:清水池吸水井送水泵站输配水管网用户。 基本特点:泵站埋深较浅,通常建成地面式或半地面式,为了适应用户水量、水质的变化,需要设置多台水泵机组,因而,泵房面积较大,泵房一般为矩形形状,砖混结构。2.1.2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 泵站二级工
8、作时的设计工作流量2.1.2.2扬程的确定其中 最不利点的地面标高和清水池最低水位的高程差(m);自由水压(m);总水头损失(m);泵站内损失(初步估计为2.0m)。安全水头1.5m2.1.3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,调配灵活 再用水量和所需的水压变化较大的情况下,选用性能不同的泵的台数越多,越能适应用水量变化的要求,浪费的能量越少。(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方便。(3)合理的用尽各泵的高效段 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
9、)。他们的经济工作范围(即高效段),一般在之间(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给予相当的重视,特别是在经济发展活跃的地区和年代,以及扩建比较困难的取水泵站中,可考虑近期用小泵大基础的办法,近 期发展采用还大泵轮以增大水量,远期采用换大泵得办法。(5)大中型泵站需要选泵方案比较。考虑因素:(1)泵的构造形式对泵房的大小、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下,应充分利用泵的允许席上真空高度,以减少泵的埋深,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
10、高,(4)根据供水对象对供水可靠性的不同要求,选用一定数量的备用泵,以满足在事故情况下的用水要求: 再不允许减少供水量的情况下,应有两套备用机组。 允许短时间内减少供水量的情况下,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)如果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
11、泵 1)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 式中 管网最不利点的地面标高和清水池最低水位的高程差(m)自由水头(m)输水管和管网中的水头损失(m)b点坐标为 2)过a点绘制一条的水平线。3)在ab和都相交的高效方框图中,选23台进行并联组合,即在等扬程下流量相加求出并联组合的组合方案,所选得各泵的高效段与ab线的交点,以及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。 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线及水平线相交的方框有:12sh9、1
12、4sh9A、20sh9等三种水泵,从中选出三台泵在等扬程下并联综合流量的组合:方案1:一台14sh9A与两台12sh9组合,如图1所示流量为:(260+175+175)L/s=610 L/s563.33 L/s方案2:一台20sh9与两台12sh9.。还有许多的组合方案,但均不如上述两个方案,就不再列出。方案1和方案2列表进行详细比较,如图1所示,主要比较养成利用率 ,重点比较平均日平均时附近的扬程利用率,因出现的几率很低,一年中绝大部分时间在平均日平均是附近流量运行。平均日平均是用水量为535.88L/s。 表1 选泵方案比较方案编号用水变化范围/(L/s)运行及台数水泵扬程/m所需扬程/m
13、扬程利用率/%水泵效率/%方案1选用一台14sh-9A两台12sh-9450564一台14sh-9A70645563.5791007989两台12sh-97984420450一台14sh-9A65554555691007689一台12sh-97886 380420一台14sh-9A56454445791007884 175380两台12sh-965444244651007686 175一台12sh-9 424284方案2选用一台20sh-9两台12sh-9535564一台20sh-970645664801007783两台12sh-97984500564一台20sh-96665555680100
14、7884一台12sh-97884175380两台12sh-965444244651007686175一台12sh-9424284从表1可以看出,方案1能量略好于方案2,特别是在出现几率较大时,如在220450 L/s的范围内(这一范围内用水量接近平时用水量),能量浪费较少,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: 所以: 表2 管路特性曲线关系表0.10.20.30.40.50.60.70.80.929.0732.2937.6545.1554.866.5980.5396.61124.48查给水排水设计手册sh型单级双吸离心泵的性能表可知:表3
15、 sh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(r/min)功率N(KW)效率 (%)最大允许席上真空高度(m)L/s轴功率 Pa配套功率 12sh-9576160651450128180804.57922205814984972270501687914sh-9A900250701450220300783.5117032565247841330370562577920sh-91150430669703405008242016560593908324506805043377根据分析反复比较选泵参考特性曲线得出结论:在两者轴功率相同及相差不大的前提下,为了方便日后水泵的管理和维修,
16、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。,第二级工作时两台水泵并联工作。2.1.3.3确定电机根据水泵样本提供的配套可选电机,选定JR138-4电机,其参数如下:。2.2 水泵机组的基础设计表4 14sh-9型单级双吸是离心泵(不带底座)安装尺寸(mm)型号电动机尺寸14sh-9345411259308756404-12600型号 出口锥管法兰尺寸14sh-986050035046050516-22 图2 14sh-9型单级双吸是离心泵(不带底座)安装尺寸图14sh-9A 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L地角螺钉间距+(400500)基础宽
17、度B地角螺钉间距+(400500) 基础高度H 其中 水泵重量(kg) 电机重量(kg)基础长度(m)基础宽度(m)基础密度(kg/m3)(混凝土密度2400 kg/m3)最终确定水泵占地2.3m1.1m1.6m。表5 14sh-9型单级双吸是离心泵外形尺寸(mm)型号 外形尺寸14sh-915338225104401300650900360110656050型号外形尺寸进口法兰尺寸 出口法兰尺寸14sh-926014-2335046050016-2325035039012-23 14sh-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及供水时,一台12sh-9
18、型单级双吸是离心泵单独工作时,其流量。 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,其单台出水泵最大流量为,水泵吸水管和压水管所通过的流量应按最大流量设计,管材采用钢管。 2.3.1吸水管路 2.3.1.1吸水管路的布置要求 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,为此常采用以下措施: 为保证吸水管路不漏气,要求管材必须严格。 为使水泵能及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该避免管道内形成气囊。 吸水管安装在吸水井内,吸水井的有效容
19、积不应小于最大一台泵5min的抽水量。 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:时,;时,;时,2.3.1.2 吸水管径 当时,由钢管水力计算表查的管径,流速, 单位管短的损失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,DN600mm,L154mm,W380kg2.3.2 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,供水安全,安装及检修方便。 压水管路常采用钢管,采用焊接接口,与设备连接处或
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