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(5)吸、压水管的设计
(6)机组及管路布置
(7)泵站内管路的水力计算
(8)辅助设备的选择和布置
(9)泵站各部分标高的确定
(10)泵房平面尺寸确定
1、设计图纸
根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图,按工艺初步设计要求绘制送水泵房平面图、剖面图及机组大样图,图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。
泵站建筑部分可示意性表示或省略,在图纸上应列出泵站主要设备及管材配件的等材料表。
1、总述
本设计中,送水泵房为矩形,长为23.472m,宽为9.340m。
泵房为半地下式,泵房上设有操作平台,建筑总高为9.447m。
水泵采用两台12Sh-9A型泵、两台20sh-9A型水泵(一备一用),电机分别配JS-116-4型和JSQ-1410-6型。
吸水管采用DN700和DN500两种规格,压水管采用DN600和DN400两种规格。
管材为钢管,采用管路配件均为钢制零件。
起重机选用LD-A型电动单梁起重机,起重量为5t。
设200×
200排水沟,选用50QWDL-15潜水排污泵,真空泵选用两台SZ-1J型真空泵,一用一备。
二、设计流量的确定与设计扬程的估算:
(1)输水管管径的确定
查规范可得:
输水铸铁管的设计流速范围1.0~1.5m/s,最高日用水量为4万m3/d,有两条输水管,按每条输水管承担2万m3/d。
通过计算,当管径为500mm时,输水管的流速为1.18m3/s,符合要求
(2)设计流量的确定
该城市管网无设置水塔,因此设计的泵站采取分级供水方式,既设计流量Q按最高日最高时用水量计算,已知:
最高日用水量Qd=4×
104m3/h,时变化系数Kh=1.6,因此最高日最高时用水量为:
(3)设计扬程的估算
1)水泵所需的静扬程的HST:
当吸水井水位最高时:
HST=20.00-17.70=2.30m
当吸水井水位最低时:
HST=20.00-14.20=5.80m
水泵所需的静扬程由供水的最不利点决定,故水泵所需的静扬程为5.80m
2)泵站至管网起点的水头损失∑h输:
泵站至管网起点的水头损失,以最不利情况计算,既当一条输水管检修时,另一条输水管应通过75%的设计流量。
由此计算得出每条输水管的设计流量:
Q’=0.75Q=0.75×
741L/s=556L/s
由《给水排水设计手册第一册》401页的水力计算表可查得
当Q=550L/s时,V=2.80m/s,1000i=20.7
当Q=560L/s时,V=2.85m/s,1000i=21.4
利用“内插法”可求得Q’=500L/s输水管的水力坡度i为:
1000i=21.089v=2.83m/s
所以输水管的水头损失为:
∑h输=1.1×
21.089×
10-3×
500=11.60
(其中1.1是包括局部损失而加大的系数)
3)泵站内的管道水头损失hp初估计为2m
4)安全水头初估计为2m
5)已知管网最不利点的水头损失为12m,服务水头为20m。
则水泵的设计
总扬程为:
H=HST+Hsev+∑h输+∑h网+hp+安全水头
=5.80+20.00+11.60+12.00+2+2=53.40m
三、初选泵和电机
(1)可选用的泵及其性能
在课程设计当中,只考虑sh型水泵。
当在最不利的情况下,流量和扬程要求最大时,Q=471L/s,H=53.40,在sh型水泵性能曲线型谱图上画出a点(741,53.40)
流量和扬程要求最小时,Q=30L/s,由于流量极小。
泵站、输水管和配水管网中的水头损失也很小,现假定此三者之和为2m,则该点的扬程为:
H=HST+Hsev+2+hp+安全水头H=5.80+20+2+2=29.8m,故Q=30L/s,H=29.8m。
在Sh型水泵性能曲线型谱图上画出b点(30,29.8)。
连接a、b两点,选泵的范围即落在与ab连线相交的泵高效段内。
初选结果如下:
12Sh-9A12Sh-9B20Sh-920Sh-9A
各泵的参数见下表:
泵型号
流量
(L/s)
扬程
(H)
转数
(r/min)
功率(KW)
效率(%)
吸上高度
Hs(m)
叶轮直径
(mm)
重量
(kg)
轴功率
电动机
功率
12Sh-9A
147
55
1470
99.2
155
80
4.5
402
809
200
49
115.6
83
248
42
131
78
12Sh-9B
140
47.2
135
378
190
43
232
37
20Sh-9
430
66
970
340
520
82
4
682
2570
560
59
390
680
50
433
77
20Sh-9A
58
300
380
74
640
530
347
75
630
360
72
(2)管道的特性曲线
管道的的沿程阻力系数和局部阻力系数之和S=(∑h输+∑h网+hp)/Q2=(11.6+12+2)/0.7412=46.66(S2/m2)
故管道的特性曲线方程为H=HST+SQ2=(5.8+20+2)+46.66Q2=27.8+46.66Q2
(3)泵的组合方案及比较:
根据初选泵组合不同的方案,查手册《给水排水设计手册材料设备续册二》112页,在坐标纸上做出各泵的单泵特性曲线和不同组合下并联的特性曲线,以及管道特性曲线(见附图),结合附图与表格比较两个方案,选出最佳方案
方案编号
用水变化范围
运行泵及其台数
泵扬程
(m)
所需扬程
利用率
(%)
泵效率
方案一选用
两台12Sh-9A
一台20Sh-9A
690-760
56-55
50-55
89-100
80-83
73-78
590-690
一台12Sh-9A
54-50
44-50
81-100
81-83
70-78
520-590
50-44
40-44
78-100
290-520
56-40
32-40
63-100
75-83
<290
>32
<32
<83
方案二选用
一台12Sh-9B
一台20Sh-9
680-760
58-55
49-55
85-100
80-82
75-78
470-680
63-49
38-49
60-100
290-470
48-38
32-38
67-100
70-77
75-82
260-290
39-31
31-32
80-100
70-75
<260
>31
<31
<80
经过对比可得出:
方案一的扬程利用率高于方案二,同时方案一的泵效率优于方案二,并且方案一泵的型号整齐简单,易管理和维护,因此最终选择方案一,既为两台12Sh-9A,两台20Sh-9A(一台20Sh-9A为备用泵)
(4)电动机的选择
查看《给水排水设计手册第十一册》第一版(其余的参考手册为第二版),从泵的功率和转数,选择与之相匹配的电动机,最终确定电动机的方案
水泵型号
电动机型号
(Kw)
电压
(V)
JS-116-4
1080
JSQ-1410-6
985
3550
6000
(5)机组基础的确定
1)机组的基础尺寸
机组基础搭配
总长
总宽
水泵重量
电机重量
总重量
12Sh-9A、JS-116-4
2254
1020
1889
20Sh-9A、JSQ-1410-6
3282
1340
6120
12Sh-9A泵与JS-116-4电动机组基础
20Sh-9A泵与JSQ1410-6电动机组基础
2)基础高度的确定
12-Sh-9A型水泵与JS-116-4型电机的基础高度:
20Sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机的基础高度:
四、吸、压水管路的设计
(1)查《给水排水快速设计手册》可得吸压水管的流速要求如下:
管径(mm)
d<250
250≤d<1000
吸水管流速(m/s)
1.0~1.2
1.2~1.6
压水管流速(m/s)
1.5~2.0
2.0~2.5
(2)在水泵的单泵特性曲线、并联特性曲线和管道的特性曲线图上可看出:
1)单台12Sh-9A水泵单独运行时,最大流量Q=290L/s,吸水管采用钢管,查《给水排水设计手册第一册》367页:
吸水管:
D=500mm,V=1.42m/s,1000i=5.23
压水管:
D=400mm,V=2.24m/s,1000i=17.3
2)单台20Sh-9A水泵单独运行时,最大流量Q=590L/s,吸水管采用钢管,查《给水排水设计手册第一册》367页:
D=700mm,V=1.53m/s,1000i=4.0
D=600mm,V=2.02m/s,1000i=8.3
五、机组及管路布置
(1)机组布置
本设计的送水泵站为矩形,机组布置采用横向排列的方式。
每台泵都有单独的吸水管,各泵的压水管引出泵房后在连接起来,最后汇到两台DN500的铸
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