二泵站設計計算[共16頁]

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1、計算與說明 一、泵房形式的選擇及泵站平面布置 泵房主體工程由機器間、配電室、控制室和值班室等組成。 機器間采用矩形半地下形式，以便于布置吸壓水管路與室外管網(wǎng)平接，減少彎頭水力損失，并緊靠吸水井西側布置，直接從吸水井取水壓送至管網(wǎng)。 值班室、控制室及配電室在機器間北側，與泵房合并布置，與機器間用玻璃隔斷分隔。最北側設有配電室，雙回路電源用電纜引入。平面布置示意圖見圖1。 配電室 控制室 值班室 泵房機器間 圖1 二、泵站設計參數(shù)的確定 1.設計流量 該城市最高日用水量為41833.12 由于分級供水可減小管網(wǎng)中水塔的調節(jié)容積，故本設計采用分級

2、供水的形式。二級泵站一般按最大日逐時用水變化曲線來確定各時段中泵的分級供水線。參照相似城市的最大日用水量變化曲線，確定本設計分兩級供水，并確定分級供水的流量。 泵站一級工作時的設計工作流量： 泵站二級工作時的設計工作流量： 2.設計揚程 根據(jù)設計要求假設吸水井水面標高為318.83m。則 其中——設計揚程 ——靜揚程（m）； ——吸水管路水頭損失（m），粗估為1m； ——壓水管路水頭損失（m），粗估為2m； ——安全水頭2m 三、選擇水泵 1.水泵原則的基本原則 選泵要點 ： （1）大小兼顧，調配靈活 再用水量和所需的水壓變化較大的情況下，選用

3、性能不同的泵的臺數(shù)越多，越能適應用水量變化的要求，浪費的能量越少。 （2）型號齊全，互為備用 希望能選擇同型號的泵并聯(lián)工作，這樣無論是電機、電氣設備的配套與設備管道配件的安裝與制作均會帶來很大的方便。 （3）合理的用盡各泵的高效段 單級雙吸是離心泵是給水工程中常見的一種離心泵（如SH型、SA型）。他們的經(jīng)濟工作范圍（即高效段），一般在之間（為泵銘牌上的額流量值）。 （4）近遠相結合的觀點在選泵的過程中應給予相當?shù)闹匾?，特別是在經(jīng)濟發(fā)展活躍的地區(qū)和年代，以及擴建比較困難的取水泵站中，可考慮近期用小泵大基礎的辦法，近 期發(fā)展采用還大泵輪以增大水量，遠期采用換大泵得辦法。 （5）大中

4、型泵站需要選泵方案比較。 考慮因素： （1）泵的構造形式對泵房的大小、結構形式和泵房內部布置等有影響，因而對泵站的造價很有關系。 （2）應保證泵的正常吸水條件，在保證不發(fā)生汽蝕的前提是下，應充分利用泵的允許席上真空高度，以減少泵的埋深，降低工程造價。 （3）應選擇效率較高的泵，勁量選用大泵，因為一般而言大泵比小泵要要效率高， （4）根據(jù)供水對象對供水可靠性的不同要求，選用一定數(shù)量的備用泵，以滿足在事故情況下的用水要求： ①再不允許減少供水量的情況下，應有兩套備用機組。 ②允許短時間內減少供水量的情況下，備用泵只保證事故用水量。 ③允許短時間內中斷供水時，可只設一臺備用泵，

5、城市給水系統(tǒng)中的泵站，一般也只設一臺備用泵，通常備用泵的型號可以和泵站中最大的工作泵相同。 ④當管網(wǎng)中無水塔且泵站內機組較多時，也可考慮增設一臺備用泵，它的型號和最長運行的工作泵相同。 （5）如果給水系統(tǒng)中就有足夠大容積的高的水池或水塔時，可以部分或全部代替泵站進行短時間供水，則泵站中可不設備用泵，僅在倉庫中貯存一套備用機組即可。 2.初選水泵 本設計為了在一級供水是進行靈活調度，減少能量浪費，利用選泵參考特性曲線選擇幾臺水泵并聯(lián)工作來滿足一級供水流量和揚程的需要，在二級供水時，減少并聯(lián)泵臺數(shù)來滿足二級供水需要。 在選泵參考特性曲線上作出設計揚程曲線，選取與其相交的水泵并聯(lián)?？蛇x用K

6、QSN300-M9型中開式單級雙吸離心泵（一用一備）與KQSN350-M9型中開式單級雙吸離心泵（一用一備）兩種水泵組合來滿足供水要求。一級供水時，一臺KQSN300-M9型水泵與一臺KQSN350-M9型水泵并聯(lián)供水，二級供水時，一臺KQSN350-M9型水泵供水。選一臺KQSN350-M9型水泵加上變頻裝置改成變頻泵，來增大調節(jié)范圍，減少能量浪費。所選水泵的性能見表2。 水泵 型號 規(guī)格 流量 （L/s） 揚程 （m） 轉速 （r/min） 軸功率 （kW） 效率 （%） （NPSH）r （m） 重量（kg） KQSN300-M9 445 131.

7、7 68 1480 124.9 70 4.6 606 219.4 60 153.7 84 270.0 53 175.4 80 KQSN350-M9 453 188.9 77 1480 193.5 68 5.9 1204 315.0 63 235.5 83 378.1 55 258.0 79 表2 3.確定電機 采用水泵廠家所指定的配套電機，見表3。 水泵型號 規(guī)格 電動機型號 電機功率(Kw) 質量（kg） KQSN300-M9 445 Y315M-4 185 985 KQSN350-M9 453

8、 Y355M-4 280 1530 表3 四、機組布置和基礎設計 1.機組布置 采用單行順列布置，便于吸、壓管路直進直出布置，減少水力損失，同時也可簡化起吊設備。 2.基礎尺寸 查《給水排水設計手冊第11冊》得到KQSN300-M9型中開式單級雙吸離心泵與KQSN400-M13型中開式單級雙吸離心泵安裝尺寸如表(mm)： 水泵 型號 規(guī)格 電動機 型號 L L1 L2 L3 B H W A C K KQSN300-M9 445 Y315M-4 2352 1270 730 1840 560 1295 763 508 457

9、28 KQSN350-M9 453 Y355M-4 2945 1620 800 2220 700 1590 951 610 560 28 基礎長度 取2500mm； 基礎寬度B＝地角螺釘間距+（400～500） ＝ 取1500mm； 基礎高度H＝ 其中 ——水泵重量（kg） ——電機重量（kg） ——基礎長度（m） ——基礎寬度（m） ——基礎密度（kg/m3）(混凝土密度) 最

10、終確定KQSN300-M9型水泵基礎占地。 同理KQSN350-M9型泵基礎占地 五、吸水管和壓水管路設計 1.管路布置 根據(jù)當?shù)貤l件，氣候寒冷，泵房選用半地下式，吸、壓水管可與室外0.7m凍土層下的管道平接。每臺水泵設有獨立的吸水管直接從吸水井吸水，各泵在泵房內以橫向聯(lián)絡管相連接，且以兩條輸水干管送至管網(wǎng)。 吸水井中最高水位為318.83m，吸水管上設閘閥，以便停泵檢修時使用。吸水井中最低水位為314.83m，此時水泵為自吸式引水，需要相應的引水設備，管路布置如圖2所示。 圖2 2.管徑計算 根據(jù)每臺泵的設計流量初步選定吸水管和壓水管管徑，計算結果見表4。 水泵 型號

11、 流量（L/s） 吸水管 壓水管 管徑(mm) 流速（m/s） 1000i 管徑(mm) 流速（m/s） 1000i KQSN300-M9 220 450 1.38 5.76 350 2.20 19.7 KQSN350-M9 320 600 1.13 2.69 400 2.47 21.1 表4 橫向聯(lián)絡管的流量按一級供水量計算，，取 。 每條輸水管按近期一級供水量的75%考慮，即，取 。 3.管路附件選配 吸水管路選用Z41T-10型明桿楔式閘閥：DN450mm，L=510mm，DN600mm,L=600mm；選用偏心漸縮管：D=

12、450/300mm，L=250mm；選用90彎頭。 壓水管路選用Z41T-10型明桿楔式閘閥：DN350mm，L=450mm，DN400mm，L=480mm；選用H44T(X)-10型旋起式止回閥：DN350mm，L=800mm，重量300kg，DN400mm，L=900mm，重量508kg；聯(lián)絡管上閘閥采用Z41T-10型明桿楔式閘閥：DN500mm，L=540mm。 管路附件見表5。 名 稱 型號規(guī)格 主要尺寸 名 稱 型號規(guī)格 主要尺寸 喇叭口2 DN600DN450 L＝750mm 喇叭口2 DN900DN600 L＝1500mm 90彎頭2 DN4

13、50 90彎頭2 DN600 閘閥2 DN450 L＝510mm 閘閥2 DN600 L＝600mm 偏心漸縮管2 DN450DN300 L=250mm 偏心漸縮管2 DN600DN350 L=650mm 漸擴管2 DN250DN350 L=350mm 漸擴管2 DN250DN400 L=450mm 止回閥2 DN350 L=800mm 止回閥2 DN400 L=900mm 閘閥2 DN350 L=450mm 閘閥2 DN400 L=480mm 90彎頭2 DN350 十字管2 DN700DN700 漸擴

14、管2 DN350DN500 L=450mm 漸擴管2 DN400DN500 L=350mm 漸擴管2 DN500DN700 L=550mm 閘閥2 DN500 L=540mm 表5 六、泵房機器間長度與寬度 因電機功率大于55Kw，故基礎間距需大于1.2m，本設計取2m，基礎與墻壁間距取為2m。除四個泵基礎外，機器間右端按最大一臺機組布置，設一塊檢修場地，平面尺寸為，故得機器間總長度： 吸水管閘閥距墻取2m，壓水管閘閥一側留1.5m寬的檢修通道，水泵基礎與墻壁凈距按水管配件安裝的需要確定，故得機器間寬度： 考慮到水泵出水側是管理、操作的主要通道， 水泵基

15、礎與墻壁凈距不宜小于3m，機器間采取標準預制構件屋面梁，機器間平面尺寸最后確定為長24m，寬10m。 七、吸水井設計 吸水井尺寸應滿足安裝水泵吸水管進口喇叭口的要求。 吸水井最低水位； 水泵吸水管進口喇叭口大頭直徑； 水泵吸水管進口喇叭口長度,； 喇叭口距吸水井井壁距離； 喇叭口之間的距離,取； 喇叭口距吸水井井底距離； 喇叭口淹沒水深； 吸水井井底標高：。 所以，吸水井長度為 10800mm（根據(jù)水泵機組之間距離調整為20000mm），吸水井寬度為2700mm（最終調整為3000mm），吸水井高度為6770mm（包括超高0.37m）。計算草圖如下： 九、復核水泵與

16、電機 根據(jù)已經(jīng)確定的機組布置和管路情況，重新計算泵房內的管路水頭損失，復核所需揚程，然后校核水泵機組。取最不利管線，如圖3所示。 圖3 1. 吸水管路水頭損失 DN450吸水管直長：，吸水管的沿程水頭損失： 吸水管路局部水頭損失計算結果見表7。 管道直徑/mm 管件 阻力系數(shù)ζ 流量/（L/s） 流速v/（m/s） 水頭損失 450 喇叭口 0.1 220 1.38 0.10 0.010 90彎頭 0.67 1.38 0.10 0.067 閘閥 0.07 1.38 0.10 0.007 450300 偏心漸縮管 0.

17、19 3.11 0.49 0.093 合計 0.177 表7 吸水管路水頭損失： 2.壓管路水頭損失壓水 DN350直管長 DN500直管長 壓水管路沿程水頭損失： 壓水管路局部水頭損失計算見表8： 管道直徑/mm 管件 阻力系數(shù)ζ 流量/（L/S） 流速v/（m/s） 水頭損失 350 止回閥 3.0 220 2.20 0.25 0.750 閘閥 0.07 0.017 90彎頭 0.89 0.223 250350 漸擴管 0.15 4.48 1.02 0.153 350500 漸擴管

18、 0.21 2.20 0.25 0.053 500 閘閥2 0.062 539.18 2.65 0.36 0.043 500700 十字管 0.99 404.39 1.05 0.06 0.059 合計 1.298 表8 壓水管路總水頭損失： 從水泵吸水口到輸水管上切換蝶閥之間的全部水頭損失： 2. 水泵的實際揚程 可見初選水泵符合要求。 十、消防校核 就二泵站來說，消防屬于緊急情況。消防用水其總量一般占整個城市或工廠的供水量的比例雖然不大，但因消防期間供水強度大，使整個給水系統(tǒng)負擔突然加重。因此，應作

19、為一種特殊情況在泵站中加以考慮。 ，按兩處同時著火計，?？梢?，使泵站的負荷增加8.9%，流量增為，可選用兩臺KQSN300-M9型泵與一臺KQSN350-M9型泵并聯(lián)運行滿足消防用水需求。 校核以消防時最不利管徑水頭損失增加20%計,則 參照該泵的具體資料，所選泵可以滿足消防時的要求。 十、泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計算 1.水泵最大安裝高度 即泵軸距水面高度計算公式如下： 式中 ——修正后采用的允許吸上真空度 (m)； ——水泵廠給定的允許吸上真空度 (m)，取4.6m； ——安裝地點的大氣壓值 (m)，取9.8m； ——實際水溫下的飽和蒸汽壓力 (m)，取

20、0.18m。 則 所以 ，考慮吸水井最低水位，取1.50m。 則泵軸標高 十一、各工藝標高設計 KQSN300-M9型泵軸標高為316.33m，由《給水排水設計手冊第11冊》可查KQSN300-M9型泵軸致基礎頂面距離 泵基礎頂面標高=泵軸標高-泵軸致基礎頂面距離 基礎高出泵房底按0.3m計，可得泵房室內地坪高程為 其他工藝標高見表9。 水泵 型號 進水管中心標高/m 泵軸致基礎頂面高度/m 泵軸標高/m 出水管中心標高/m KQSN300-M9 316.090 0.680 316.330 316.020 KQSN350-M9 316

21、.201 0.825 316.475 316.119 表9 泵房室內地坪高程為315.350，室外地坪高程為319.500，故泵房為半地下式，地下部分高度為4.15m。計算草圖如下： 2.起重設備 最大起重設備為電機，重量為1530kg，故選用LX型電動單梁懸掛起重機，性能參數(shù)：最大起重量為2.0t，跨度8.0m，起升高度12m，選用ZDY12-4型電機，運行速度20m/min，配套CD1型電動葫蘆，起升速度8m/min，運行速度20 m/min。 5.3.5.3 泵房筒體高度 泵房高度計算公式如下： 式中 ——泵房地面上高度 (m)； ——單軌吊

22、車梁的高度 (m)，取900mm； b——滑車高度及起重葫蘆在鋼絲繩繞緊狀態(tài)下的長度 (m)，取900mm； d——起重繩的垂直長度 (m)，（對于水泵為0.85B）； B——最大一臺水泵或電機的寬度 (m)，B取1500mm； e——最大一臺水泵或電機高度 (m)，取1.50m； h——吊起物底部與泵房進口處室內地坪高差 (m)，取2.0m； ——泵房地面下高度(m)。 則 泵房外地面標高泵房內地面標高 所以 ，取11.5m。 十二、附屬設備的選擇 1.引水設備 啟動引水設備，選用水環(huán)式真空泵，真空泵的抽氣流量

23、W: 式中 ——吸水管內空氣容積（m3）； ——泵殼內空氣容積，大約相當于吸入口面積乘吸入口到出水閘門的距離（m3）； ——大氣壓的水柱高度（m），取10.33m； ——水泵安裝幾何高度（自吸水井水位到水泵軸中心或基準面的垂直高度）（m3）； ——水泵充水時間（min），不宜超過5min； ——漏氣系數(shù)，采用1.05~1.10； 真空泵的最大真空值： 根據(jù)和選取2BEX103-0型水環(huán)真空泵2臺，一備一用，布置在泵房靠墻邊處。 2.計量設備 在壓水管上設超聲波流量計，選取SP-1型超聲波流量計2臺，安裝在泵房外輸水干管上，距離泵房7m。 在壓水管上設壓力

24、表，型號為Y－60Z，測量范圍為0.0～1.0MPa。 在吸水管上設真空表，型號為Z－60Z，測量范圍為0～760mmHg。 4.排水設備 設潛水排污泵2臺，一用一備，設集水坑一個，容積為 2.01.01.5＝3.0m3 選取50WQ15-15-1.5型潛水排污泵，其參數(shù)為： ；；； 5.防水錘設備 采用緩閉閥門來減少水錘的沖擊。 6.通風設備 本泵站采用自然通風。 十三、泵房的建筑高度和平面尺寸的確定 水泵機組采用單排橫向排列式布置。泵房左端設以進出設備的大門，控制室、配電室、值班室設在泵房左側地上一層。水泵間距2m，水泵距吸水管側墻3.0m； 泵房長24.0m,寬10.0m，凈高10.0m。 十四、送水泵站的平面圖和剖面圖 見圖紙1、2。