二泵站設(shè)計(jì)計(jì)算[共16頁(yè)]

計(jì)算與說(shuō)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?gòu)濐^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(jiàn)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)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(lái)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(wú)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(lái)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(jiàn)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(guò)程中應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾?，特別是在經(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）大中型泵站需要選泵方案比較?？紤]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?，?）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(mǎn)足在事故情況下的用水要求： 再不允許減少供水量的情況下，應(yīng)有兩套備用機(jī)組。 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。 允許短時(shí)間內(nèi)中斷供水時(shí)，可只設(shè)一臺(tái)備用泵，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。當(dāng)管網(wǎng)中無(wú)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(cāng)庫(kù)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(lái)滿(mǎn)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(lái)滿(mǎn)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KQSN300-M9型中開(kāi)式單級(jí)雙吸離心泵（一用一備）與KQSN350-M9型中開(kāi)式單級(jí)雙吸離心泵（一用一備）兩種水泵組合來(lái)滿(mǎn)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(lái)增大調(diào)節(jié)范圍，減少能量浪費(fèi)。所選水泵的性能見(jiàn)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-M9445131.7681480124.9704.6606219.460153.784270.053175.480KQSN350-M9453188.9771480193.5685.91204315.063235.583378.155258.079表23.確定電機(jī)采用水泵廠家所指定的配套電機(jī)，見(jiàn)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-M9445Y315M-4185985KQSN350-M9453Y355M-42801530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(kāi)式單級(jí)雙吸離心泵與KQSN400-M13型中開(kāi)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)LL1L2L3BHWACKKQSN300-M9445Y315M-4235212707301840560129576350845728KQSN350-M9453Y355M-4294516208002220700159095161056028基礎(chǔ)長(zhǎng)度 取2500mm；基礎(chǔ)寬度B地角螺釘間距+（400500） 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?xún)蓷l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22.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(jiàn)表4。水泵型號(hào)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）1000iKQSN300-M92204501.385.763502.2019.7KQSN350-M93206001.132.694002.4721.1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=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(jiàn)表5。名 稱(chēng)型號(hào)規(guī)格主要尺寸名 稱(chēng)型號(hào)規(guī)格主要尺寸喇叭口2DN600DN450L750mm喇叭口2DN900DN600L1500mm90彎頭2DN45090彎頭2DN600閘閥2DN450L510mm閘閥2DN600L600mm偏心漸縮管2DN450DN300L=250mm偏心漸縮管2DN600DN350L=650mm漸擴(kuò)管2DN250DN350L=350mm漸擴(kuò)管2DN250DN400L=450mm止回閥2DN350L=800mm止回閥2DN400L=900mm閘閥2DN350L=450mm閘閥2DN400L=480mm90彎頭2DN350十字管2DN700DN700漸擴(kuò)管2DN350DN500L=450mm漸擴(kuò)管2DN400DN500L=350mm漸擴(kuò)管2DN500DN700L=550mm閘閥2DN500L=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(mǎn)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(méi)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31. 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(jiàn)表7。管道直徑/mm管件阻力系數(shù)流量/（L/s）流速v/（m/s）水頭損失450喇叭口0.12201.380.100.01090彎頭0.671.380.100.067閘閥0.071.380.100.007450300偏心漸縮管0.193.110.490.093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(jiàn)表8：管道直徑/mm管件阻力系數(shù)流量/（L/S）流速v/（m/s）水頭損失350止回閥3.02202.200.250.750閘閥0.070.01790彎頭0.890.223250350漸擴(kuò)管0.154.481.020.153350500漸擴(kuò)管0.212.200.250.053500閘閥20.062539.182.650.360.043500700十字管0.99404.391.050.060.059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(jiàn)初選水泵符合要求。十、消防校核就二泵站來(lái)說(shuō)，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)，?？梢?jiàn)，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(mǎn)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(mǎn)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(jiàn)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/mKQSN300-M9316.0900.680316.330316.020KQSN350-M9316.2010.825316.475316.119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)； 單軌吊車(chē)梁的高度 (m)，取900mm； b滑車(chē)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(mén)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(guò)5min；漏氣系數(shù)，采用1.051.10；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)壓力表，型號(hào)為Y60Z，測(cè)量范圍為0.01.0MPa。在吸水管上設(shè)真空表，型號(hào)為Z60Z，測(cè)量范圍為0760mmHg。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2.01.01.53.0m3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(mén)來(lái)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(mén)，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(jiàn)圖紙1、2。