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水泵设计计算
平顶山工学院市政工程系0214081-2班
《水泵及水泵站》课程设计任务书
一、课程设计的目的
1、通过课程设计,使学生所获得的专业理论知识加以系统化,整体化,以便于巩固和扩大所学的专业知识;
2、培养学生独立分析,解决实际问题的能力;
3、提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力;
4、为适应工作需要打一下的基础。
考虑美观以及便于施工等要求,根据可能和合理方案进行技术经济比较选定工程枢纽的布局,建筑物的结构型式,材料和施工方法等。
二、设计题目:
海口城市净水厂送水泵站
三、设计原始资料
1、任务书
某城市所需用水量×104m3/d,用水最不利点地面标高m、服务水头24m,泵站处的地面标高m、水池最高水位、水池最低水位标,经计算管网水头损失。
试进行泵站工艺设计。
2、地区气象资料:
最低气温:
-5~15℃,最高气温:
35~41℃,最大冰冻深度15㎝。
3、泵站地址1∕100~1∕500地形图(暂缺)
4、站址处要求抗震设计烈度为7°。
5、电源资料:
采用双回路供电,电压等级为:
220V、380V、10KV。
四、课程设计内容
城镇给水厂送水泵站扩初设计。
五、设计成果:
1.说明书:
概述:
包括设计依据、机组选择、台数、泵站形式和建筑面积、启动方式等。
2.计算书:
按教材中所要求步骤计算,写明计算过程并附必要草图。
图纸:
泵站平、剖面图各一张(比例1∕50~1∕200)。
六、设计依据
1、《水泵与水泵站》教材
2、《给排水设计手册》第一、十、十一册
3、《快速给排水设计手册》第四、第五册
七、设计时间安排
给水排水工程泵站课程设计时间18周一周(2010年12月27日—31日),要求学生集中时间完成全部内容,时间安排如下:
1、基础资料收集
2、泵站规模计算及运行方式确定1d
3、水泵选型及泵房布置
4、泵房平面图、剖面图绘制2d
5、整理设计计算书和说明书1d
八、设计纪律要求
1、设计中要自主完成,杜绝抄袭现象。
2、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计,上午8:
00~12:
00,下午2:
00~3:
45,不得迟到和早退。
3、设计期间指导教师实行不定期点名制度,两次无故不到者设计成绩降级。
四次无故不到者设计成绩为不及格。
4、由于设计时间较紧,希望同学们克服困难,按时、认真完成本次设计任务。
九、成绩评定
学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、答辩、出勤等情况综合评定。
成绩分:
优、良、中、及格、不及格五个等级。
其中,设计图纸占50%,设计说明书占30%,答辩占10%,出勤占10%。
成绩评定标准如下:
优:
能认真完成设计指导书中的要求,设计过程中,严格要求自己,独立完成设计任务,图纸整洁、绘制标注规范,设计方案合理,思路清晰,设计说明书内容充实工整,应用理论正确,有创新性。
答辩正确,设计期间出满勤。
良:
能较好的完成设计指导书中的要求,能独立完成设计任务,设计思路较清晰,平面布置合理、图纸绘制标注规范、整洁,设计认真,应用理论正确,答辩正确,设计期间出满勤。
中:
能完成设计指导书中的要求,平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字标注较整洁,设计较认真,应用理论基本正确,答辩基本正确,设计期间出满勤。
设计方案基本合理。
及格:
能基本完成设计指导书中的要求,设计思路欠佳,平面布置欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整洁,应用理论无原则错误,答辩时问题回答不全面正确,设计期间有缺勤现象。
设计图纸一般。
不及格:
凡有下列情况之一者以不及格论:
1)未达到设计指导书的基本要求。
2)设计出现原则性的错误,图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁,应用理论有原则错误,回答问题错误。
3)设计缺勤累计达三分之一以上者。
十、设计日期:
2010年12月27日——31日
交图日期:
2010年12月31日下午16:
00
十一、指导教师:
朱伟萍杨广建王远红谭水成
环境与市政系给排水教研室
2010年12月
第一节概述
1.1根据城镇发展规划,该泵站拟建于城镇南端,设计为中型送水泵站。
1.2泵站的设计水量为万m3/d。
1.3消防用水量300L/s。
1.4经给水管网水力计算后,有:
1.4.1根据用水曲线确定二泵站工作制度,分两级工作。
第一级,从6:
00到20:
00,每小时占全天用水量的%。
第二级,从20:
00到6:
00,每小时占全天用水量的%。
1.4.2最大用水时水泵站所需扬程为,其中几何压水高;
1.4.3最大用水加消防时泵站所需扬程为,其中几何压水高。
1.5清水池至泵站址的水平距离为543m。
1.6泵站处地面标高为。
1.7清水池最低水位标高,清水池最低水位在地面以下3m。
1.8地下水位标高。
1.9给水管网的设计最不利点的地形标高为,建筑层数为8层,自由水压为36米。
1.10冰冻深度。
第二节水泵机组的选择
2.1泵站设计参数的确定
供水流量/(L/s)
水头损失/m
集水井最低水位与控制点地面高差/m
自由水压/m
泵站内
输水管
管网
二级供水
2
2
消防供水3个火点
2
2
泵站一级工作时的设计流量:
泵站二级工作时的设计流量:
泵站一级工作时的设计扬程为:
其中
—最大用水时几何压水高(m);
—水泵站内水头损失(m)(初步估计为2m);
—安全水头(初步估计为1m)。
泵站二级工作时的设计扬程:
=2++×+=
其中
为二级供水时输配水管网的压力损失
消防时:
泵站最大用水加消防时的设计工作流量为:
泵站最大用水加消防时的设计扬程为:
2.2选择水泵
为了在用水量减少时进行灵活调度,减少能源浪费,利用智能选泵系统选出几种方案,进行搭配,而在用水量少时,减少泵的运行台数,使每台泵都能在高效段运行,从而达到节约能源的目的。
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
因此
绘制水泵Q-H曲线
管路特性曲线关系表见下:
Q/m3/h
Q/m3/s
∑h
H
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
根据上述分析反复比较水泵特性曲线,选择500S59A型水泵
100
80
60
40
20
H/m
需能曲线
五台并联
一台水泵
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Q/m3/h
选泵表:
型号
转速r/min
流量m3/h
扬程m
轴功率
电机功率
效率
500S59A
970
1500
57
315
400
74
1872
49
333
75
2170
39
320
72
在根据选泵结果来看,此次设计选用5台500S59A型水泵,一级供水时,全部打开运行。
二级供水时,运行三台500S59A型水泵,完全满足供水条件。
在选用备用泵的时候,选用一台500S59型,电动机功率为450kW,这台备用泵也完全能够满足用水条件。
2.3电机的选择
根据水泵样本提供的配套可选电机参数如下:
500S59A的选用:
Y400-54-6N=400KW
根据水泵样本提供的配套可选电机参数如下:
500S59的选用:
Y450-46-6N=450KW
第三节水泵机组的基础设计
500S59A系列水泵不带底座,所以选定其基础为混凝土块式基础,根据水泵尺寸(见附件二)、电动机安装尺寸(见附件二),有:
基础长度L=相应地角螺钉间距大者+(400~500)
=
(取3200mm)
基础宽度B=相应地角螺钉间距大者+(400~500)
=
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ρ=2400kg/m3)
备用泵500S59系列水泵不带底座,所以选定其基础为混凝土块式基础,根据水泵尺寸(见附件二)、电动机安装尺寸(见附件二),有:
基础长度L=相应地角螺钉间距大者+(400~500)
=
(取3010mm)
基础宽度B=相应地角螺钉间距大者+(400~500)
=
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ρ=2400kg/m3)
第四节水泵吸水管和压水管的计算
一台500S59A型水泵工作时,其最大流量
,为吸水管和压水管所通过的最大流量,初步选定吸水管管径DN=600mm,压水管管径DN=500mm。
根据公式
计算得:
当吸水管管径DN=600mm时,流速v=s;
当吸水管管径DN=500mm时,流速v=s;
一台500S59型水泵工作时,其最大流量
,为吸水管和压水管所通过的最大流量,初步选定吸水管管径DN=500mm,压水管管径DN=450mm。
根据公式
计算得:
当吸水管管径DN=600mm时,流速v=s;
当吸水管管径DN=500mm时,流速v=s;
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
,DN=500mm,L=540mm,W=678kg。
压水管设有电动操作阀,型号D971X(H、F),DN=200mm,L=60mm,W=57kg。
手动常开检修阀门,型号为
,DN=200mm,L=330mm,W=117kg。
并设有联络管(DN=600mm),由两条输水干管(DN=2000mm)送往城市管网。
为预防停泵水锤,每台水泵配有液压缓闭蝶形止回阀,型号HBH41H-10,DN=200L=152mm,W=114kg。
泵房内管路采用直进直出布置,直接敷设在室内地板上。
第五节泵房形式的选择
根据清水池最低水位标高H=和水泵Hs=的条件,确定泵房为矩形半地下式。
半地下室泵房结构比分机型复杂,有地上和地下结构。
地上结构与分基式泵房基本相同,地下结构是无水的干室。
水泵机组安装在干室内,泵房底板与机器基础常用钢筋混凝土浇筑成整体。
这种结构适用于水位变幅较大或吸水扬程较低的水泵机组,采用干室型泵房。
主机布置形式采用最常用的一行式排列。
这种形式简单,整齐,泵房跨度小,适应于卧,立式机主,但机器台数较多时,泵房长度及集水池宽度较大。
中小型卧式机主的辅助设备较少,泵房一般由主机间,检修间组成,配电间有可能设在泵房内,也可能另配配电间。
第六节吸水井的设计
吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。
清水池最低水位(视为吸水池最低水位)=清水池最低水位-清水池至吸水井水头损失==;
水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥(~)d=×600=840mm;
水泵吸水管进口喇叭口长度L≥(~)×(D-d)=4×(800-600)=800mm;
喇叭口距吸水井井壁距离≥(~)D=×800=760mm;
喇叭口之间的距离≥(~)D=×800=1600mm;
喇叭口距吸水井井底距离≥(~)D=640mm;
喇叭口淹没水深h=。
备用泵的各持寸为:
D=800mm,距井壁距离700mm,距井底600mm
所以,吸水井长度为7400mm(根据管道布置调整为7400mm),吸水井宽度为3200mm(最终调整为3200mm),吸水井高度为。
第七节管道配件的选取列表
配件选取表
名称
规格
单位
数量
备注
真空泵
SZB-8
台
2
一台备用
同心渐扩管
DN600500
个
6
L=900安装在吸水管上
同心渐扩管
DN600600
个
6
L=900安装在吸水管上
多功能阀门
DN500L=1100
个
6
JD745X-25
三通
DN600600
个
2
L=940mmH=470mm安装在吸水管上
四通
DN600600600
个
2
L=940mmH=940mm安装在吸水管上
蝶阀
DN600L=150mm
个
14
D371J-10安装在吸水管上
90度弯头
DN600
个
6
L=905mm安装在吸水管上
水泵
500S59A
500S59
台
6
一台备用
电机
Y400-54-6
台
6
Y400-54-6
400kW
喇叭口
DN700-500
个
6
L=800mm安装在吸水管上
超声波流量计
DN600
个
2
SP-1
潜水排污泵
台
2
一台备用
起重机
SC
台
1
起升高度3-12m跨度7m,重量
第八节泵房尺寸的确定
泵房长度:
对于配电间在内部的,泵房长度应为主机间与检修间尺寸的和再加上配电间尺寸,计算可得泵房长度为30m。
泵房宽度:
是指根据机主外形尺寸,进出水管路的布置及其阀间的长度,安装检修操作所必需的空间,计算可得泵房宽度为。
泵房高度的确定:
H0=h1+h2+h3+h4+h5
H=H0+h6+h7
H0—电动机层楼板至起重机梁轨面的高度
h1—起吊时电动机高出电动机层地坪的高度h2–吊件与电动机之间的安全矩,取~
h3—最大长度吊件,一般为泵轴,有时也包括叶轮
h4—吊钩与吊件之间捆扎长度(m)
h5—吊钩与起重机梁轨面的最小距离(m),有起重机样本查的
h6——起重机梁轨面与起重机顶面高度(m),有起重机样本查的
h7——起重机顶面至屋顶下弦的距离,一般取~
故H=H0+h6+h7=12m。
根据500S59A系列水泵及其配套电动机安装尺寸可得:
,
,
。
则水泵轴线标高=。
泵房挖深=。
泵房底面标高=泵站地面标高-泵房挖深=。
基础埋入水泵房底平面。
第九节辅助设备的选择
9.1引水设备
启动引水设备,选用水环式真空泵,真空泵的最大排气.
9.2计量设备
在送水管设有电磁流量计,采用MT900F系列,DN500mm。
电磁流量计的选择,主要是按被测管道中设计流量的倍选择相应最大流量的流量计。
在压水管上设压力表,型号为Y一602,测量范围为~;吸水管上设真空表,型号为Z-602,测量范围为~760mmH9。
9.3起重设备
选取LD-A型电动单梁起重机,运行速度30m/min,,起重重量2t,跨度14m,起升高度12m。
根据起重机的要求计算确定泵房净高度12m。
9.4排水设备
为了保持泵房环境整洁和安全运行,必须排出水泵填料盒滴水、闸阀和管道接口的漏水,检修设备时泄放的存水以及地沟渗水等。
因此沿基础设一条集水槽,泵房一角设1500*1500*2000的集水坑一个。
检修时,如同时要求检查流道底面结构,则流道内积水应尽量排空,此时排水走廊道要更低一些。
若无此要求,可将流道内水深控制在米。
9.5通风设备
本水泵站采用自然通风,设置通风设备可延缓电动机绝缘老化,有利于运行管理人员的健康卫生,还可排除有害气体。
总结
经过这将近一个星期的课程设计,我学会了很多东西,其中包括水泵性能曲线点的绘制和计算,需能曲线的绘制及二者之间的联系,从而确定水泵的水力工况点。
这些东西都是我们以前不会的或弄不明白的地方,课程设计不仅锻炼的我们的能力,还给我们提供了一个很好的复习。
在课堂上没有听懂的或似懂非懂的地方,经过设计,都已经掌握的很不错了。
通过本次课程设计,使自身较为全面,系统地获取给水泵房的相关知识,理论与实践相结合,更好的掌握了水泵知识。
自己对取给水泵的选择,适用条件以及具体数据的计算处理都有了较为全面与系统的了解,更好地掌握了水泵房的设计过程,结果汇总以及数据校核。
使我熟悉并掌握了水泵房设计程序、方法和相关技术规范,提高了我对给水泵房设计计算和设计计算说明书的编写能力,培养了严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风,能守纪律,善于与他人合作的敬业精神。
在设计计算的过程中,所学知识得到了全面系统的应用实践,培养了独立解决实际工程设计问题的能力,自己在设计计算,绘图,查阅资料,使用设计手册和规范等基本技能得到了初步训练,各方面能力都有了进一步的提高。
由于缺乏实际工程经验,加之设计者水平有限,设计中不妥之处在所在所难免,请各位老师给予批评指正。
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