水泵设计计算说明书.docx
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目录
第一章绪论1
1.1设计要求1
1.2 二级泵站设计资料2
第二章初选水泵和电机3
2.1 水泵的初步选择3
2.1.1 二级泵站的组成及特点3
2.1.2 泵站设计参数的确定4
2.1.3选择水泵4
2.2 水泵机组的基础设计8
2.3水泵吸水管路和压水管路设计10
2.3.1 吸水管路10
2.3.2 压水管路11
2.3.3 管路附件选配11
2.4 布置机组和管道12
2.5 泵房型式的选择13
2.6 吸水井的设计14
2.7各工艺标高的设计15
2.8 复核水泵和电机16
第三章 校核和辅助设备选择.........................................................................................................16
3.1消防校核16
3.2辅助设备的选择16
3.2.1引水16
3.2.2计量设备17
3.2.3 起重设备17
3.2.4 排水设备18
3.2.5防水锤设备19
3.3 泵房的建筑高度和平面尺寸的确定22
3.4 设计二级泵站平面图及剖面图22
参考文献23
结束语..................................................................................................................................................24
第一章 绪论
1.1 设计要求
1. 设计题目:
送水泵站(二级泵站)设计
2.泵站设计水量:
7.6万m3/d。
3.设计任务
城市送水泵站技术设计的工艺部分。
⑴根据水量、水压变化情况选泵,工作泵和备用泵型号和台数。
⑵泵房型式的选择。
⑶机组基础设计;平面尺寸及高度。
⑷计算水泵吸水管和压水管力直径:
选用各种配件和阀件的型号、规格种及安
装尺寸(说明特点)。
⑸吸水井设计:
尺寸和水位。
⑹布置机组和管道。
⑺泵房中各标高的确定:
室内地面、基础顶面、水泵安装高度、泵房建筑高度
等。
⑻复核水泵及电机:
计算吸水管及泵站内压水管损关、求出总扬程、校核所选
水泵,如不合适,则重选水泵及电机。
重新确定泵站的各级供水量。
⑼进行消防和转输校核。
⑽计算和选择附属设备。
①设备的选择和布置
②计量设备
③起重设备
④排水泵及水锤消除器等
⑾确定泵站平面尺寸、初步规划泵站总平面。
泵房的长度和宽度,总平面布置
包括:
配电室、机器间、值班室、修理间等。
4. 图纸要求
泵站平面及剖面图(机器间),应绘出主要设备、管路、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高,列出主要设备表和村料表(比例尺1:
50)。
1.2二级泵站设计材料
1.泵站的设计水量为(7.6)万m3/d。
2.管网设计的部分成果:
(1)根据用水曲线确定的二级泵站工作制度,分
(2)级工作。
第一级,从(22)时到(5)时,每小时占全天用水量的(2.5)%;
第二级,从(5)时到(22)时,每小时占全天用水量的(4.85)%。
(2)城市的设计最不利点的地面标高(110)米,建筑层数(6)层,自由水压(32)
米。
(3)管网平差得出的泵站至最不利点的输水管和管网的总水头损失为(21)米。
(4)消防流量为(200)m3/h,消防扬程为(10)米。
(5)清水池所在地面标高为(100)米;清水地最低水位在地面以下(4.5)米。
3.城市冰冻线为(1.5)米,最高温度为(35)℃,最低温度为(-25)℃。
4.泵站所在地土壤良好,地下水位为(20)米。
5.泵站为双电源。
第二章 初选水泵和电机
2.1水泵的初步选择
2.1.1二级泵站的组成及特点
2.1.1.1二级泵站的组成
(1)水泵机组 包括水泵和电动机,是泵站中最重要的组成部分,决定了泵房建筑
面积的大小;
(2)吸、压水管路 指水泵的吸水(进水)管路和压水(出水)管路,水泵通过吸水管路从吸水井(池)中吸水,经水泵加压后通过压水管路送至用户;
(3)引水设备 指真空引水设备(如真空泵、引水罐等)和灌水设备。
当水泵工作为吸入式启动时,需设引水设备;
(4)起重设备 指泵站内设备及管道安装、检修用的吊车、电动葫芦等设备;
(5)排水设备 指排水泵、排水沟、集水坑等,用以排除泵站地面污水;
(6)计量设备 指流量计、压力计、真空泵、温度计等;
(7)采暖及通风设备 指采暖用的散热器、电热器、火炉及通风机等设备;
(8)电气设备 指变、配电设备;
(9)防水锤设备 指水锤消除器等;
(10)其他设备 包括照明、通信、安全与防水设施等。
在泵站中除设有机器间(安装水泵机组的房间)外,还设有高、低压配电室、控制室、值班室、修理间等辅助房间。
2.1.1.2二级泵站的特点
二级泵站,又称清水泵站,通常设在给水厂内,经水厂净化后的水进入清水池储存,清水池中水经管道自流入吸水井,水泵从吸水井吸水,经加压后送入城市输配水管网。
其工艺流程如图所示:
图2-1 送水泵站工艺流程图
1-清水池;2-吸水井;3-送水泵站;4-管网;5-高地水站(水塔)
这种泵站的基本特点是:
泵站埋深较浅,通常建成地面式或半地面式;为了适应用户水量、水质的变化,需要设置多台水泵机组,因而泵房面积较大;泵房一般为矩形形状,砖混结构。
2.1.2泵站设计参数的确定
2.1.2.1流量的确定
泵站一级工作时的设计工作流量
泵站二级工作时的设计工作流量
则可得最大日用水量曲线:
图2-2 最大日用水量曲线
2.1.2.2扬程的确定
H= =(110-100+4.5)+32+21+2.0+2.0=71.5m
其中:
H ——泵站所需扬程(m);
—— 地形高差(m);
——自由水压(m);
——总水头损失(m);
—— 泵站内水头损失(m);
Hc—安全水头2.0m;
2.1.3 选择水泵
2.1.3.1 水泵选择的基本原则
水泵的选择是指确定泵站中水泵的型号、规格和台数。
正确的选用水泵机组,对于节省泵站投资,降低运行管理费用、节省能源、保证泵站供水的安全可靠性具有重要的作用。
选择水泵机组应遵循以下原则:
(1)所选水泵机组应满足用户最高日各个时刻(含最大的)流量和扬程的要求,
保证供水的安全可靠性。
(2)依据所选水泵的泵站造价低。
(3)水泵机组长期在高效率下工作,运行及管理费用低。
(4)水泵性能好,使用寿命长,便于安装与检修。
(5)在水泵供水能力上应考虑近、远期结合,留有发展余地。
选泵要点:
(1)大小兼顾,调配灵活
在用水量和所需的水压变化较大的情况下,选用性能不同的泵的台数越多,越能适应用水量变化的要求,浪费的能量越少。
(2)型号齐全,互为备用
一般希望能选择同型号的泵并联工作,这样无论是电机、电器设备的配套与贮备,管道配件的安装与制作均会带来很大的方便。
(3)合理地用尽各泵的高效段
单级双式吸式离心泵是给水工程中常用的一种离心泵(如Sh型、SA型)。
它们的经济工作范围(即高效段),一般在0.85Qp~1.05Qp之间(Qp为泵铭牌上的额定流量值)。
选泵时应充分利用各泵的高效段。
可按以下方式选泵:
(1)按最大日平均小时流量的70%选泵,经济工作范围为2.46%Q日~3.38%Q日。
(2)按最大日平均小时流量的100%选泵,经济工作范围为3.54%Q日~4.6%Q日。
(3)按最大日平均小时流量的130%选泵,经济工作范围为4.58%Q日~6.25%Q日。
(4)近远相结合的观点在选泵过程应给予相当的重视。
特别是在经济发展活跃的地
区和年代,以及扩建比较困难的取水泵站中,可考虑近期用小泵大基础的办法,
近期发展采用换大泵轮以增大水量,远期采用换大泵的措施。
(5)大中型泵站需作选泵方案比较。
2.1.3.2 初选水泵
当Q=1023.89L/s时,所需泵的扬程为H=71.5m。
由《给水排水设计手册第1册》选泵参考特性曲线(如下图2-3所示)可得,当流量很小,即Q=30L/s时 ,输水管和配水管网中水头损失很小,假定此时总水头损失之和为2米,则所需泵的扬程为H=(110-100+4.5)+32+2+2=50.5m。
在水泵综合性能图上做出a点(1024,71.5)和b点(30,50.5),两点连接成参考管道特性曲线,选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联,可得适合的泵型有14sh-9型、14Sh-6B型两种。
求出管路特性曲线方程中的参数,因为:
所以:
表2-1 管路特性曲线关系表
Q()
100
200
300
400
500
600
700
800
900
H(m)
48.74
49.45
50.64
52.31
54.45
57.07
60.16
63.73
67.78
图2-3 选泵参考特性曲线
查给水排水设计手册Sh型单级双吸离心泵的性能表可知:
表2-2Sh型单级双吸离心泵的性能表
型号
流量(L/s)
扬程(m)
转速(r/min)
泵轴功率(kW)
14Sh-9
270~400
80~65
1470
275~323
14Sh-6B
207~405
108~77
1470
317~470
配电动机
效率(%)
允许吸上
真空高度(m)
叶轮直径(mm)
泵重(kg)
功率(kW)
电机(V)
410
3000
77~80
3.5
500
1200
500
3000
69~74
3.5
575
1580
根据上述分析反复比较水泵特性曲线,有两种方案如下:
方案一:
选择14Sh-9型水泵,共选四台,三用一备(图2-4)
一级供水时(两台泵并联供水),工况点处:
二级供水时(三台水泵并联工作),工况点处:
图2-414Sh-9型泵特性曲线
方案二:
选择14Sh-6B型水泵,共选四台,三用一备(图2-5)
一级供水时(两台泵并联供水),工况点处:
二级供水时(三台水泵并联工作),工况点处:
图2-5 14Sh-6B特性曲线
两种方案的比较:
图2-6 2台和3台同型号14Sh-9泵并联
图2-7 2台和3台同型号14Sh-6B泵并联
在两者轴功率相同及相差不大的前提下,显然14Sh-9型水泵的效率更高,最终确定选择14Sh-9型水泵四台,三用一备,一级供水两台水泵单独工作,二级供水三台水泵并联工作,工况点见上述。
1.3.3确定电机
根据水泵样本提供的配套可选电机,选定JR-138-4电机,其参数如下:
V=6000V,,W=2200kg。
2.2水泵机组的基础设计
表2-3 14Sh-9型单级双吸离心泵外形尺寸(mm)
型号
电动机
型号
泵外型尺寸(mm)
14Sh-9
JR-138-4
1470
720
440
1300
650
720
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