二泵站設(shè)計(jì)計(jì)算[共16頁]

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1、計(jì)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(jī)器間、配電室、控制室和值班室等組成。 機(jī)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(cè)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(jī)器間北側(cè)，與泵房合并布置，與機(jī)器間用玻璃隔斷分隔。最北側(cè)設(shè)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(jī)器間 圖1 二、泵站設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 1.設(shè)計(jì)流量 該城市最高日用水量為41833.12 由于分級(jí)供水可減小管網(wǎng)中水塔的調(diào)節(jié)容積，故本設(shè)計(jì)采用分級(jí)

2、供水的形式。二級(jí)泵站一般按最大日逐時(shí)用水變化曲線來確定各時(shí)段中泵的分級(jí)供水線。參照相似城市的最大日用水量變化曲線，確定本設(shè)計(jì)分兩級(jí)供水，并確定分級(jí)供水的流量。 泵站一級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量： 泵站二級(jí)工作時(shí)的設(shè)計(jì)工作流量： 2.設(shè)計(jì)揚(yáng)程 根據(jù)設(shè)計(jì)要求假設(shè)吸水井水面標(biāo)高為318.83m。則 其中——設(shè)計(jì)揚(yáng)程 ——靜揚(yáng)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(diǎn) ： （1）大小兼顧，調(diào)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(tái)數(shù)越多，越能適應(yīng)用水量變化的要求，浪費(fèi)的能量越少。 （2）型號(hào)齊全，互為備用 希望能選擇同型號(hào)的泵并聯(lián)工作，這樣無論是電機(jī)、電氣設(shè)備的配套與設(shè)備管道配件的安裝與制作均會(huì)帶來很大的方便。 （3）合理的用盡各泵的高效段 單級(jí)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(jì)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(yuǎn)相結(jié)合的觀點(diǎn)在選泵的過程中應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾暎貏e是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展活躍的地區(qū)和年代，以及擴(kuò)建比較困難的取水泵站中，可考慮近期用小泵大基礎(chǔ)的辦法，近 期發(fā)展采用還大泵輪以增大水量，遠(yuǎn)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(gòu)造形式對(duì)泵房的大小、結(jié)構(gòu)形式和泵房?jī)?nèi)部布置等有影響，因而對(duì)泵站的造價(jià)很有關(guān)系。 （2）應(yīng)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(yīng)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(jià)。 （3）應(yīng)選擇效率較高的泵，勁量選用大泵，因?yàn)橐话愣源蟊帽刃”靡矢撸? （4）根據(jù)供水對(duì)象對(duì)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(yīng)有兩套備用機(jī)組。 ②允許短時(shí)間內(nèi)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(shí)間內(nèi)中斷供水時(shí)，可只設(shè)一臺(tái)備用泵，

5、城市給水系統(tǒng)中的泵站，一般也只設(shè)一臺(tái)備用泵，通常備用泵的型號(hào)可以和泵站中最大的工作泵相同。 ④當(dāng)管網(wǎng)中無水塔且泵站內(nèi)機(jī)組較多時(shí)，也可考慮增設(shè)一臺(tái)備用泵，它的型號(hào)和最長(zhǎng)運(yùn)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(shí)，可以部分或全部代替泵站進(jìn)行短時(shí)間供水，則泵站中可不設(shè)備用泵，僅在倉庫中貯存一套備用機(jī)組即可。 2.初選水泵 本設(shè)計(jì)為了在一級(jí)供水是進(jìn)行靈活調(diào)度，減少能量浪費(fèi)，利用選泵參考特性曲線選擇幾臺(tái)水泵并聯(lián)工作來滿足一級(jí)供水流量和揚(yáng)程的需要，在二級(jí)供水時(shí)，減少并聯(lián)泵臺(tái)數(shù)來滿足二級(jí)供水需要。 在選泵參考特性曲線上作出設(shè)計(jì)揚(yáng)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(jí)雙吸離心泵（一用一備）與KQSN350-M9型中開式單級(jí)雙吸離心泵（一用一備）兩種水泵組合來滿足供水要求。一級(jí)供水時(shí)，一臺(tái)KQSN300-M9型水泵與一臺(tái)KQSN350-M9型水泵并聯(lián)供水，二級(jí)供水時(shí)，一臺(tái)KQSN350-M9型水泵供水。選一臺(tái)KQSN350-M9型水泵加上變頻裝置改成變頻泵，來增大調(diào)節(jié)范圍，減少能量浪費(fèi)。所選水泵的性能見表2。 水泵 型號(hào) 規(guī)格 流量 （L/s） 揚(yáng)程 （m） 轉(zhuǎn)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(jī) 采用水泵廠家所指定的配套電機(jī)，見表3。 水泵型號(hào) 規(guī)格 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電機(jī)功率(Kw) 質(zhì)量（kg） KQSN300-M9 445 Y315M-4 185 985 KQSN350-M9 453

8、 Y355M-4 280 1530 表3 四、機(jī)組布置和基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 1.機(jī)組布置 采用單行順列布置，便于吸、壓管路直進(jìn)直出布置，減少水力損失，同時(shí)也可簡(jiǎn)化起吊設(shè)備。 2.基礎(chǔ)尺寸 查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第11冊(cè)》得到KQSN300-M9型中開式單級(jí)雙吸離心泵與KQSN400-M13型中開式單級(jí)雙吸離心泵安裝尺寸如表(mm)： 水泵 型號(hào) 規(guī)格 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) 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(chǔ)長(zhǎng)度 取2500mm； 基礎(chǔ)寬度B＝地角螺釘間距+（400～500） ＝ 取1500mm； 基礎(chǔ)高度H＝ 其中 ——水泵重量（kg） ——電機(jī)重量（kg） ——基礎(chǔ)長(zhǎng)度（m） ——基礎(chǔ)寬度（m） ——基礎(chǔ)密度（kg/m3）(混凝土密度) 最

10、終確定KQSN300-M9型水泵基礎(chǔ)占地。 同理KQSN350-M9型泵基礎(chǔ)占地 五、吸水管和壓水管路設(shè)計(jì) 1.管路布置 根據(jù)當(dāng)?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(tái)水泵設(shè)有獨(dú)立的吸水管直接從吸水井吸水，各泵在泵房?jī)?nèi)以橫向聯(lián)絡(luò)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(shè)閘閥，以便停泵檢修時(shí)使用。吸水井中最低水位為314.83m，此時(shí)水泵為自吸式引水，需要相應(yīng)的引水設(shè)備，管路布置如圖2所示。 圖2 2.管徑計(jì)算 根據(jù)每臺(tái)泵的設(shè)計(jì)流量初步選定吸水管和壓水管管徑，計(jì)算結(jié)果見表4。 水泵 型號(hào)

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(luò)管的流量按一級(jí)供水量計(jì)算，，取 。 每條輸水管按近期一級(jí)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(luò)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(hào)規(guī)格 主要尺寸 名 稱 型號(hào)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(kuò)管2 DN250DN350 L=350mm 漸擴(kuò)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(kuò)

14、管2 DN350DN500 L=450mm 漸擴(kuò)管2 DN400DN500 L=350mm 漸擴(kuò)管2 DN500DN700 L=550mm 閘閥2 DN500 L=540mm 表5 六、泵房機(jī)器間長(zhǎng)度與寬度 因電機(jī)功率大于55Kw，故基礎(chǔ)間距需大于1.2m，本設(shè)計(jì)取2m，基礎(chǔ)與墻壁間距取為2m。除四個(gè)泵基礎(chǔ)外，機(jī)器間右端按最大一臺(tái)機(jī)組布置，設(shè)一塊檢修場(chǎng)地，平面尺寸為，故得機(jī)器間總長(zhǎng)度： 吸水管閘閥距墻取2m，壓水管閘閥一側(cè)留1.5m寬的檢修通道，水泵基礎(chǔ)與墻壁凈距按水管配件安裝的需要確定，故得機(jī)器間寬度： 考慮到水泵出水側(cè)是管理、操作的主要通道， 水泵基

15、礎(chǔ)與墻壁凈距不宜小于3m，機(jī)器間采取標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件屋面梁，機(jī)器間平面尺寸最后確定為長(zhǎng)24m，寬10m。 七、吸水井設(shè)計(jì) 吸水井尺寸應(yīng)滿足安裝水泵吸水管進(jìn)口喇叭口的要求。 吸水井最低水位； 水泵吸水管進(jìn)口喇叭口大頭直徑； 水泵吸水管進(jìn)口喇叭口長(zhǎng)度,； 喇叭口距吸水井井壁距離； 喇叭口之間的距離,?。? 喇叭口距吸水井井底距離； 喇叭口淹沒水深； 吸水井井底標(biāo)高：。 所以，吸水井長(zhǎng)度為 10800mm（根據(jù)水泵機(jī)組之間距離調(diào)整為20000mm），吸水井寬度為2700mm（最終調(diào)整為3000mm），吸水井高度為6770mm（包括超高0.37m）。計(jì)算草圖如下： 九、復(fù)核水泵與

16、電機(jī) 根據(jù)已經(jīng)確定的機(jī)組布置和管路情況，重新計(jì)算泵房?jī)?nèi)的管路水頭損失，復(fù)核所需揚(yáng)程，然后校核水泵機(jī)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(zhǎng)：，吸水管的沿程水頭損失： 吸水管路局部水頭損失計(jì)算結(jié)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(jì) 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(zhǎng) DN500直管長(zhǎng) 壓水管路沿程水頭損失： 壓水管路局部水頭損失計(jì)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(kuò)管 0.15 4.48 1.02 0.153 350500 漸擴(kuò)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(jì) 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(shí)際揚(yáng)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(gè)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(qiáng)度大，使整個(gè)給水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)突然加重。因此，應(yīng)作

19、為一種特殊情況在泵站中加以考慮。 ，按兩處同時(shí)著火計(jì)，。可見，使泵站的負(fù)荷增加8.9%，流量增為，可選用兩臺(tái)KQSN300-M9型泵與一臺(tái)KQSN350-M9型泵并聯(lián)運(yùn)行滿足消防用水需求。 校核以消防時(shí)最不利管徑水頭損失增加20%計(jì),則 參照該泵的具體資料，所選泵可以滿足消防時(shí)的要求。 十、泵安裝高度的確定和泵房筒體高度計(jì)算 1.水泵最大安裝高度 即泵軸距水面高度計(jì)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(diǎn)的大氣壓值 (m)，取9.8m； ——實(shí)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(biāo)高 十一、各工藝標(biāo)高設(shè)計(jì) KQSN300-M9型泵軸標(biāo)高為316.33m，由《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第11冊(cè)》可查KQSN300-M9型泵軸致基礎(chǔ)頂面距離 泵基礎(chǔ)頂面標(biāo)高=泵軸標(biāo)高-泵軸致基礎(chǔ)頂面距離 基礎(chǔ)高出泵房底按0.3m計(jì)，可得泵房室內(nèi)地坪高程為 其他工藝標(biāo)高見表9。 水泵 型號(hào) 進(jìn)水管中心標(biāo)高/m 泵軸致基礎(chǔ)頂面高度/m 泵軸標(biāo)高/m 出水管中心標(biāo)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(nèi)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(jì)算草圖如下： 2.起重設(shè)備 最大起重設(shè)備為電機(jī)，重量為1530kg，故選用LX型電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)，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(jī)，運(yùn)行速度20m/min，配套CD1型電動(dòng)葫蘆，起升速度8m/min，運(yùn)行速度20 m/min。 5.3.5.3 泵房筒體高度 泵房高度計(jì)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(zhǎng)度 (m)，取900mm； d——起重繩的垂直長(zhǎng)度 (m)，（對(duì)于水泵為0.85B）； B——最大一臺(tái)水泵或電機(jī)的寬度 (m)，B取1500mm； e——最大一臺(tái)水泵或電機(jī)高度 (m)，取1.50m； h——吊起物底部與泵房進(jìn)口處室內(nèi)地坪高差 (m)，取2.0m； ——泵房地面下高度(m)。 則 泵房外地面標(biāo)高泵房?jī)?nèi)地面標(biāo)高 所以 ，取11.5m。 十二、附屬設(shè)備的選擇 1.引水設(shè)備 啟動(dòng)引水設(shè)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(nèi)空氣容積（m3）； ——泵殼內(nèi)空氣容積，大約相當(dāng)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(zhǔn)面的垂直高度）（m3）； ——水泵充水時(shí)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(tái)，一備一用，布置在泵房靠墻邊處。 2.計(jì)量設(shè)備 在壓水管上設(shè)超聲波流量計(jì)，選取SP-1型超聲波流量計(jì)2臺(tái)，安裝在泵房外輸水干管上，距離泵房7m。 在壓水管上設(shè)壓力

24、表，型號(hào)為Y－60Z，測(cè)量范圍為0.0～1.0MPa。 在吸水管上設(shè)真空表，型號(hào)為Z－60Z，測(cè)量范圍為0～760mmHg。 4.排水設(shè)備 設(shè)潛水排污泵2臺(tái)，一用一備，設(shè)集水坑一個(gè)，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(shè)備 采用緩閉閥門來減少水錘的沖擊。 6.通風(fēng)設(shè)備 本泵站采用自然通風(fēng)。 十三、泵房的建筑高度和平面尺寸的確定 水泵機(jī)組采用單排橫向排列式布置。泵房左端設(shè)以進(jìn)出設(shè)備的大門，控制室、配電室、值班室設(shè)在泵房左側(cè)地上一層。水泵間距2m，水泵距吸水管側(cè)墻3.0m； 泵房長(zhǎng)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。