水泵站设计案例.docx
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水泵站设计案例水泵站设计案例水泵站设计案例一、设计依据已知水厂平均供水量为Q=20万m3/d,要求远期发展到30万m3/d。
用水日变化系数Kd=1.33,时变化系数Kh=1.57。
水泵来水由河自流入集水井,河流水位最高37.00m(P=1%),最低23.53m(P=97%);送水高池水位高程57.8m,地面高程34.5m;引水管长200m,输水干管从联络阀至净水池长1150m。
如图所示。
该城镇年平均气温12.7C,最热月平均最高气温为34.2C,最冷月平均最低气温为-15.4C。
最大冻土层深度700mm。
取水自流管与输水干管,单根直径按通过最高日水量的75%选取。
二、水泵站工艺计算1水泵机组的选择1.1水泵设计参数的确定1.1.1水泵站设计流量远期流量1.1.2设计扬程H1.1.2.1输水干管损失1.1.2.1.1单管通过的流量一期输水干管通过流量远期输水干管流量(应以远期流量确定输水干管直径。
)1.1.2.1.2经济流速Ve=2.02.5m/s查手册确定流速与管径:
1.1.2.1.3输水干管管径当管径D=1300mm时,V=2.27m/s符合经济流速。
1.1.2.1.4查手册确定输水干管水头损失按长管计算,计入局部损失乘1.1,流量按一期管中流量计算(1000i=3.938)1.1.2.2取水管损失1.1.2.2.1经济流速Ve=1.21.6m/s1.1.2.2.2取水管管径D=1.78m当D=1.6m时,V=1.5m/s符合经济流速。
1.1.2.2.3查手册确定取水管水头损失按长管计算,计入局部损失乘1.1,流量按一期管中流量计算(1000i=1.310)1.1.2.2.4水泵站吸水室最低水位23.212m水泵吸水室最高水位36.712m1.1.2.3水泵静扬程设计流量下静扬程最大值:
静扬程最小值:
1.1.2.4水泵站内损失取:
1.1.2.5水泵设计扬程设计枯水位时的最大扬程:
设计洪水位时的最小扬程:
1.1.2.6输水管路阻力系数估算1.2水泵和电机的初选1.2.1利用水泵型谱图选择水泵(见教材p.130)特点:
可以确定水泵组合及对应水泵台数。
不足:
水泵型谱曲线不全。
1.2.2直接从水泵性能参数选泵根据扬程查水泵,有对应流量确定水泵台数与组合近期三台800S32型泵(Q=1305L/S1759L/S,H=25.435m,N=710W),两台工作,一台备用,远期增加一台同型号泵,三台工作,一台备用。
水泵型号、电机型号及台数及基本性能参数。
根据800S32型泵要求选用Y500-8型电动机,N=710W,n=740r/min.1.2.3确定水泵机组装尺寸查手册确定,如第11册p.54。
水泵外形尺寸B0B1A3BH0D1DN12150750125090020401010800LHH3H2H1D2DN244151000204012005007806002、机组、管道、管道设备及其在泵站内的初步布置2.1泵站内吸水管道与压水管道2.1.1吸水管道水泵流量QP=26832=1342L/s=1.342m/s;吸水管流速(见教材p.146)Vs=1.3m/s;吸水管径DS=1100mm水泵进口(手动)阀门:
型号:
Z941T-10闸阀外形尺寸:
LDD1D2bfA*BHH1H28401220116011154651414*68034883329650L1L2l1l2D0L3DN1d0重量60610583603765008851002003622kg吸水管与水泵进口连接偏心渐缩管尺寸:
DDL11008007500.21偏心渐缩管外形尺寸2.1.2压水管道压水管流速(见教材p.148)Vd=2.1m/s;吸水管径Dd=900mm水泵出口阀门液压控制蝶阀(闸阀):
手动蝶阀(闸阀):
型号:
D971X(H、F)闸阀外形尺寸尺寸:
DNH1H2H3LL1L2L3L4重量6001402520437154155290160390364连接伸缩接头:
VSSJA-2型双法兰式限位伸缩接头连接伸缩接头外形尺寸DND1LL1D2D3N-d9009205902201020107524-30压水管水泵出口连接变径管尺寸:
DDL6009000.297502.2确定泵房的构筑形式(pp.179-183)地面式?
地下式?
半地下式?
选择地下式泵站。
圆形泵房?
矩形泵房?
圆形泵房节约资金,泵机组和各辅助设施的布置应尽可能充分利用泵站内面积。
合建式?
分建式?
合建式的优点:
布置紧凑,水泵的吸水管路短,运行安全,管理维护方便。
要求河岸地质条件好,岸边水深较大。
因此选择圆形地下合建式泵站。
2.3机组基础尺寸的确定2.3.1水泵带底座(小型泵pp.165-166)N=710kw基础长度L=4.415+(0.15-0.20)=4.6m基础宽B=2.15+(0.15-0.20)=2.4m基础高H=3246902.44.62.351000=1.08m2.3.2确定机组的排列方式(pp.142-143)因为选择的泵是双吸泵,所以选择横向双排列较好,虽然稍增加泵房的长度,但跨度可减少,进出水管竖直,水利条件好,节约电耗。
这种排列更为紧凑,节省建筑面积。
节省较多的基建造价。
2.4绘制水泵机组在泵房内的平面布置草图(p.239)2.5确定水泵安装高程水泵轴线高程(自灌式工作)=23.212-1.040=22.172m水泵进口吸水管中性线高程=22.172-0.72=21.452m水泵出口压水管中心线高程=22.172-0.66=21.512泵房地板高程=22.172-1.2-0.2=20.7722.6吸水室底板高程的校核确定吸水室底板高程是否与水泵房底板高程相同?
为保证吸水管路不吸气的条件(p.145)
(1)吸水管进口在最低水位下的淹没深度不应小于0.51.0m;23.212-21.452=1.76m1.0m符合要求
(2)吸水管的进口应高于吸水室底0.8D,D吸水喇叭口直径;吸水室底板高程21.452-0.81.11.3=20.308m泵房底板高程吸水室底板高程,因此对于泵房筒体结构应使泵房底板高程下降,以使确定吸水室底板高程是否与水泵房底板高程相同。
(3)吸水喇叭口边缘距吸水室壁不小于0.751.0D(4)吸水喇叭口之间的距离不小于(1.52.0)D。
其中(3)、(4)用于确定吸水管的平面布置。
2.7确定水泵房工艺标高操作间地面高程:
最高洪水位+(0.51.0)m。
H=37+1.0=38m出墙管中心高程:
原地面高程-(D/2+最大冻土厚度)。
32.43-(0.9/2+0.62)=31.362.8绘制从吸水室至泵房外联络管间管道布置草图,确定各管路长度、弯管、ij变径管数量及管路设备规格、型号数量(见教材p.241)。
3、选泵校核计算3.1水泵扬程的校核3.1.1水泵房内水头损失计算取一条最不利线路,从吸水口到输水干管上切换闸阀井为止计算线路图如图所示。
(1)吸水管路中水头损失Hs=Hfs+HlsHfs=L1Is=1.2551.41010-3=0.00176mHls=(1+2)V2/2g3V1/2g=(0.56+0.15)1.3/20+0.212.45/20=0.123m故Hs=0.123+0.00176=0.124m
(2)压水管路水头损失Hd=Hfd+HldHfd=(L2+L3+L4+L5)Id1+L7Id2=(8.8+9.84+5+8)0.00545+1.80.0031=0.179mHld=4v3/20+(25+6+7+28+10+11)V4/2g+(12+213+214)V5/2g=0.325+0.75+0.77=1.85m故Hd=0.179+1.85=2.03m故:
从泵吸水口到输水干管切换闸阀间的全部水头损失为:
H=Hs+Hd=0.124+2.03=2.15m因此:
泵的实际扬程为:
设计枯水位时,Hmax=26.788+4.981+2.15=33.919m设计洪水位时,Hmin=13.288+4.981+2.15=20.419m由此可见:
初选的泵机组符合要求。
1吸水管进口阻力系数1=0.562DN1100闸阀阻力系数2=0.153偏心渐缩管DN1100800阻力系数3=0.214DN600900渐放管4=0.295DN900闸阀局部阻力系数5=0.156DN900伸缩接头局部阻力系数6=0.217DN900闸阀局部阻力系数7=0.158DN900钢制90弯头8=1.079DN900钢制90弯头9=1.0710DN900钢制45弯头10=0.5411DN9001300渐放管11=0.0412DN1300钢制斜三通12=0.513DN1300钢制正三通13=1.514DN1300闸阀阻力系数14=0.1515DN1300钢制正三通15=1.516DN1300闸阀阻力系数16=0.15Is吸水管沿程阻力系数Is=1.41010-3Id1压水管沿程阻力系数Id1=5.4510-3Id2输水干管沿程阻力系数Id2=3.10110-3V1=2.45m/sV2=1.3m/sV3=4.74m/sV4=2.11m/sV5=2.02m/s3.1.2水泵选泵方案的比较(见p.153表4-1)确定水泵组合工作的工况点及极限工矿点根据水泵特性曲线可知:
极限工况点即枯水位时的工况点。
当扬程为33.9时,水泵工况点的流量为1400L/S。
所以极限工况点为(1400L/S,34m).此时P=580W,=80.电机未超载。
3.2消防校核(对取水泵,见p.154)(本次课射中未作要求)确定备用泵的流量4、附属设备4.1水泵启动引水设备水泵选择自灌式工作,不需引水设备。
4.2排水设备由于水泵房较深,故采用电动泵排水。
沿泵房内壁设排水沟,将水汇集到积水坑内然后用泵抽回到吸水间内。
排水流量(见p.242):
取水泵站一般按2040m3/h。
排水扬程:
H=Hsr+hH=37.000-20.172+522m(静扬程按最高洪水位于是水池底高程差计,损失按5m计)根据流量和扬程要求:
选型号IS65-50-160A型离心泵(Q=15-28m/h,H=27-22m,N=3kw,n=2900r/min)2台,一套工作,一台备用。
配套电机为Y100L-2.排水集水坑体积尺寸:
按5min水泵工作流量计,约为:
2.5m3,尺寸:
1.6X1.6X1.0。
集水坑布置在机器间墙角处。
4.3起重设备形式:
(移动吊架2m+起吊跨绳高度+吊钩极限长度起重机起升高度:
24m起重机跨度:
22.5m吊钩距墙壁的极限尺寸:
0.1m吊车最高部之泵房天花板的最小间距:
0.1m行车梁高度:
1.5m行车梁底至起钩中心的距离:
708mm4.4计量设备4.4.1流量计一般安置在送水泵站,本泵站不设置。
在净化厂的送水泵站内安装电磁流量计统一计量,故本泵站内不再设计量设备。
4.4.2水泵进口真空表型号:
YTP,数量:
4(量程-0.1-0Mp,公称直径100,适用范围强腐蚀、高温、高粘度、易结晶、易凝固、有固体浮游物的介质压力以及必须避免测量介质直接进入通用型压力表)4.4.3水泵出口压力表型号:
YTP系列,数量:
4。
(量程060Mp,公称直径100,适用范围强腐蚀、高温、高粘度、易结晶、易凝固、有固体浮游物的介质压力以及必须避免测量介质直接进入通用型压力表)4.5通风与采暖设备(见pp.207-209)由于与泵配套的电机为水冷式,无需专用设备进行空空冷却,但由于泵房筒体较深,仍选用风机进行换气通风。
根据要求(泵房每小时换气810次所需通风空气量计算,为此需先求出泵房的建筑容积V=3.1410018=5652m,则风机的排风量应为810V=45216m)选择四台4-72-6C型轴流离心风机,转速1250r/min,流量11511m/h,全压537Pa,内效率77.6,所需功率2.79W,配套电机Y100L2-4,功率3kW.由于该地最低温度为-7.3,因此应进行采暖。
5、泵站平面尺寸与建筑高度尺寸的计算5.1有水泵机器间平面草图,计算设备间距、设备之墙壁的距离等确定机器间的平面尺寸。
根据控制室、值班室、设备工具间、设备检修场地、卫生间等确定操作层的平面布置。
参考pp.164-165。
5.2泵房建筑高度的确定(见p.242)现状地面高程:
32.43m最高洪水位:
37m最低枯水位:
23.53m水泵吸水室最低水位:
23.21m水泵轴线高度:
22.17m水泵进口吸水管中性线高度:
21.45m水泵出口压水管中型线高度:
21.51m水泵基础高度:
21.17m泵房底板高度:
20.30m吸水管中心线高度:
21.30m吸水井连接管中心线高度:
21.77m取水干管中性线高度:
21.90操作平台高度:
38m出墙管中性线高度:
31.36m吸水室底板高度20.30m吊车梁底板至操作平台距离:
6.25m从平台底板到房顶底板净高:
10m三、设计图纸要求1、CAD1#图一张2、按设计手册规定确定图纸标题栏、设备表、线型、尺寸标注。
3、选择视图(主视、俯视、侧视或剖视图)能正确地反映设备及安装定位尺寸(平面位置与高程)。
参考图4-82(a),4-82(b)。
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