水泵及水泵站课程设计DOC.docx
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水泵及水泵站课程设计DOC
水泵与水泵站
课程设计
学院:
土木与水利工程学院
专业:
农业水利工程
姓名:
****
学号:
****
指导教师:
****
1.工程规划
1.1、基本资料
某供水泵站从渠道取水,在渠道边设进水闸1座,闸孔宽1m,渠道设计最高水位1178.33m,设计水位1177.86m,设计最低水位1177.70m,渠底高程1177.10m。
现场勘测,供水泵站可建在渠道边上。
站址区域土壤为灰钙土和淡灰钙土,地下水为基层裂隙水和碎屑岩类裂隙孔水,土壤质地为沙质黄土,地基承载力较好。
该站址处交通方便,附近有输电线路通过,选择电动机较合适。
根据规划,该泵站设计流量为0.2m3/s(也可以根据情况进行调整),出水池设计水位1197.86m,出水管道(压力管道)长460m。
1.2设计参数的确定
1)设计流量
Q=0.2m3/s=720m3/h
2)设计扬程
渠道出水池
H设计最高水位=1178.33mHˊ设计水位=1197.86
H设计水位=1177.86m
H设计最低水位=1177.70m
H渠底=1177.10m
由于管道水头损失的影响,设计扬程:
H设=(1+10%)H净=(1+10%)*(1197.86-1177.86)=22(m)
2.选择机组类型及数目
2.1水泵选型
1)根据泵站的设计扬程,查水泵性能表,选择以下几种泵型,进行方案比较。
表2—1泵型性能参数表
方案
水泵型号
流量(m3/h)
设计扬程(m)
电机功率
(kw)
转速(r/min)
必须汽蚀余量(m)
一
SLW250-300
350
22.0
37
1480
5.5
500
20.0
600
17.5
二
SLW250-315A
350
31.5
55
1480
5.5
500
28
600
23
三
SLW250-315B
350
26.5
45
1480
5.5
450
24.0
540
20.0
2)由公式n=Q站/Q泵计算泵型所需台数,见表2—2
水泵型号
SLW250-300
SLW250-315A
SLW250-315B
台数
3
2
2
3)方案的比较
三种方案的必须汽蚀余量一样,方案一、相对于其他两种方案,台数多,投资可能大,方案二、方案三、机组台数相近,但方案二,机组出水率相对于较大,电机功率相对大。
所以,最终选方案三SLW250-315B。
2.2水泵的数目确定
水泵有时会出现故障,所以要选一台备用泵
最后选三台SLW250-315B
3.确定管材、数目、直径及管路附件
3.1管材
1)进水管宜采用钢管
2)室内出水管宜采用法兰连接的钢管
3)室外出水管也采用钢管
3.2数目及管径
1)管径
采用经验公式法,一般进水管的经济流速为<1m/s,出水管的经济流速为0.8~1.5m/s
D进=
式中:
v进——进水管道中平均流速(m/s),v进=0.8m/s
Q——单泵进出水管道的流量
,SLW250-315B型泵的流量Q=450m3/h
=0.125
计算得:
D进=0.446m,取D进=0.45m=450mm。
D出=
式中:
v出——出水压力管道中平均流速(m/s),v出=1m/s
计算得:
D出=0.399m,D出=0.4m=400mm。
考虑机组合并管道,故合并后,Q1=0.25
,v=1m/s,
D出1=
(4—3)
计算得:
D出1=0.564m,取D出1=0.6m=600mm。
1)数目
选择3台泵,采用并联的方式。
3.3管路附件
管路附件及阻力系数见表3—1
表3—1管路附件阻力系数表
附件
规格mm
数量
吸
水
管
喇叭口
450
3
0.1
90°弯管
450R=675
6
0.6
渐缩管
250/450L=550
3
0.2
出
水
管
出水闸阀
400
3
0.07
渐放管
250/400L=450
3
0.24
45°弯管
400
4
0.3
伸缩节
400
4
0.2
叉管
400/600
2
1.0
出口
600
1
1.0
4.水泵工作点确定及校核
4.1计算管道阻力参数
管路阻力参数计算表
吸水管
直管
管径d(m)
管长L(m)
糙率n
S沿=10.28n2L/d5.33(s2/m5)
0.45
5
0.012
0.522
附件
名称(规格)
管径(m)
系数ξ
S局=0.08262ξ/d4(s2/m5)
喇叭进口
0.45
0.1
0.201
90º弯头
0.45
0.6
1.209
偏心渐缩管
0.25
0.2
4.230
小计
6.163
出水管(并联前)
直管
管径d(m)
管长L(m)
糙率n
S沿=10.28n2L/d5.33(s2/m5)
0.4
200
0.012
39.121
附件
名称(规格)
直径(m)
系数ξ
S局=0.08262ξ/d4(s2/m5)
渐放管
0.25
0.24
5.076
出水闸阀
0.4
0.07
0.226
45°弯管
0.4
0.3
0.968
叉管
0.4
1
3.227
伸缩节
0.4
0.21
0.678
小计
49.296
出水管(并联后)
直管
管径d(m)
管长L(m)
糙率n
S沿=10.28n2L/d5.33(s2/m5)
0.6
500
0.012
11.266
附件
名称(规格)
直径(m)
系数ξ
S局=0.08262ξ/d4(s2/m5)
伸缩节
0.6
0.21
0.134
出口
0.6
1
0.638
小计
12.038
合计
67.497
4.2确定水泵工作点
1)SLW250-315B泵型的性能参数性能见表4—2:
表4—2SLW250-315B泵型性能参数表.
水泵型号
流量(m3/s)
设计扬程(m)
电机功率
(kw)
转速(r/min)
必须汽蚀余量(m)
SLW250-315B
0.0972
26.5
45
1480
5.5
0.125
24.0
0.15
20.0
2)管路性能曲线绘制Q—H需
H需=H净+SQ2=H净+(S沿+S局)Q2
式中:
H净—泵站净扬程,本设计为20m
并联前:
S沿=10.2n2*L/D5.33=0.522+39.121=39.643
S局=0.083ζ/D4=5.641+10.175=15.816
S沿+S局=55.459
并联后:
S沿‘=11.266
S局‘=0.134+0.638=0.772
S沿‘+S局‘=11.266+0.772=12.038
S=67.497
绘制如下图:
单泵的工作点:
Q=0.1425
,H=21.371m
并联后工作点:
Q=0.248
,H=24.142m
4.3校核水泵在最高水位和最低水位运行的工作点
1)校核水泵在最低水位时管路性能曲线
H净低=1197.86m-1177.70m=20.16m
工作点:
Q=0.245
H=23.22m
2)校核水泵在最高水位时管路性能曲线
H净高=1197.86m-1178.33m=19.53m
工作点:
Q=0.256
H=23.61m
高效区:
流量的范围0.1944—0.3
,扬程范围20—26.5m
满足要求。
5.水泵的安装高程的确定
水泵的安装高程过低,使泵房的土建投资加大,施工条件更加困难;过高是水泵产生汽蚀,流量,功率、效率的大幅度下降,甚至不能工作。
因此,确定水泵的安装高程尤为重要。
根据安装高程公式,
需要确定大气压力、气化压力、允许吸上真空高度、吸水管损失
计算得:
当地大气压力:
=9.06m
20℃下工作气化压力:
=0.24m
允许吸上真空高度:
5.5m
吸水管水头损失:
hs=S吸Q2
=6.163*0.1462
=0.131
所以有
=9.06-0.24-5.5-0.131
=3.189m
所以安装高程为1177.7+3.189=1180.89m
而最高水位为1178.33m,加上安全超高0.5m,得地面高程1178.83m,泵的基础取0.15m,所以安装高程应为1178.98m。
6.水泵机组的基础设定
根据基座尺寸,确定基础尺寸:
基座长度E=780mm,取基础长度L=1000mm
基座宽度F=600mm,取基础宽度B=700mm
考虑泵自身高度为970mm,泵出口设90°弯头半径为675mm,为方便检修,基础高度取H=150mm。
如此出水管高度控制在1800左右,检修人员可以在此高度下工作。
7.泵房设计
7.1泵房的结构类型选择
泵站的泵房采用分基型,其原因为:
(1)水源水位变幅较小,为1178.33m-1177.70m=0.63m,小于水泵的吸上高度H吸;
(2)安装的是卧式离心泵;(3)由于地下水位较低,不至于渗入泵房影响地基;(4)选用分基型泵房,通风、采光、防潮条件均较好
7.2泵房内部布置形式
1)主机组布置
三台机组,台数较少,可按一列式纵向布置,优点:
布设整齐,主厂房跨度较小,水力条件较好。
示意图如图
2)交通道
安装机组的主厂房一般都低于检修间和副厂房的地坪。
为了便于管理人员来回巡视,与进水侧或出水侧设有交通道。
此泵房较小,只在出水侧设交通道为1.5m宽。
7.3泵房尺寸
1)泵房长度
泵房长度主要根据机组的长度、机组之间间距、检修间和配电间长度加以确定。
泵房长度示意图
2)泵房的跨度
根据进出水管长度、各个进水管路附件、泵基座尺寸,拟定泵房宽度为7750mm;
3)泵房的高度
由于选用的是分基式泵房,故不设吊车,泵房高度主要取决于泵的尺寸,结合房屋建筑学要求,不低于3500,故取泵房高3600mm。
8.进水池、出水池设计
8.1前池:
采用正向前池,引渠宽度取为1m。
1)前池扩散角取为40°;
2)前池池长
,得L=12.23m
3)池底纵向坡度取i=0.1
如下图:
8.2进水池
1)进水池宽度的确定:
喇叭口直径D取600mm,根据《规范》,得池宽B=3D=1800mm。
2)悬空高度的确定:
根据《规范》,C=0.6~0.8D,取C=0.6D=360mm。
3)后壁距的确定:
根据《规范》,T=0.8~1.0D,取T=0.9D=540mm。
4)进水池长度:
Lg≧4.5D+T=3.24m
取前水池长度L=3.24m
5)淹没深度
hs>1.0~1.25D,
取hs=1.5D=0.9m
如下图:
8.3出水池:
选定为正向出水池。
1)出水管出口直径:
出水管直径为0.6m,为降低出口流速,使出水池中不产生水跃并减小出口损失,取出水管出口直径为D0=0.7m;
2)淹没深度:
取h淹=0.23m
3)池底距管口下缘的距离:
取P=0.3m
4)出水池墙顶高程和池底高程:
出水池的高度应保证在最高水位时不发生漫溢,故
▽池顶=▽max+h超高=1198.83(m)
▽池底=▽min-h淹-D0-P=1196.5(m)
H池高=▽池顶-▽池底=2.33(m)
5)出水池宽度
B=(n-1)δ+n(D0+2a)=1.8(m)
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