重庆大学城市建设与环境工程学院
给水排水教研室
给排水泵站综合设计
送水泵站工艺设计说明(计较)书
班级:2008级1班
学生姓名:周晓航
学号:20083820
指导教员:田伟博教员
日期:2011年1月17日
重庆大学本科学生课程设计任务书
课程设计题目给排水泵站综合设计
学院城市建设与环境工程学院专业给排水科学与工程年级2008级
已知参数和设计要求:
1.已知某城市最高日设计用水量及各小时用水量。
2.二泵站采用两级供水,即0~4点,每小时供水量为2.5%;4~24点,每小时供水量为4.5%。
3.该城市的最高日最高用水时环境。
4.该城市的最高日最高时和消防用水时及最大转输时环境。
5.该城市不允许间断供水,备用泵至少应有一台。
6.二泵站(清水池附近)地质环境:地面表层(约2米)为粘土,2米以下为页岩。
7.清水池有关尺寸。
8.该水泵站海拔为200米,夏季最高水温为30℃。
9.已知某污水提升泵站最高日最高时设计用水量为900m3/h。污水进水管管底高程为191.00 m,管径为DN1000mm,充满度为0.75。出水管提升后的水面高程为204.00 m,经70米管长至出水井。泵站原地面高程为208.20 m。
学生应完成的工作:
按照上述资料,进行二泵站和污水提升泵站的初步设计,编著设计计较说明书一份,绘制二泵站的平、剖面图一张(1#)。
今朝资料收集环境(含指定参考资料):
1.《泵与泵站》(第五版)(2007年)中国建筑工业出版社姜乃昌主编
2.《给水排水设计手册(1、3、5、9、十一、12)》(第二版)(2004年)中国建筑工业出版社
3.《给水排水设计手册·材料设备》续册第1、2、4册(2004年)中国建筑工业出版社
4.《钢制管件02S403》、《防水套管02S404》、《室外给水管道附属构筑物05S502》或《全国通用给水排水标准图集》(S1、S2、S3,2002年)中国建筑标准设计研究所
5.衡宇建筑制图标准GB/T50001-2001,给水排水制图标准GB/T50106-2001
课程设计的工作计划:
熬头周:二泵站的设计计较,平、剖面图绘制,整理计较说明书;
第二周:污水提升泵站的设计计较,方案布置草图绘制,完成计较说明书。
目录
第1节综述·······················································4
第2节水泵机组的选择·············································4
第3节水泵机组的基础设计·········································8
第4节泵房形式的选择·············································8
第5节确定吸压水管管径和流速·····································9
第6节水泵机组的布置及管路的布置·································10
第7节泵站规模内吸压水管水头损失(取一条最倒霉线路)··············10
第8节泵的校核···················································11
第9节计较水泵的安装高度·········································13
第10节定起重设备的型号,确定泵房的建筑高度·······················13
第11节附属设备设计··············································14
第12节泵站平面布置··············································15
附件一主要设备一览表············································15
附表二主要管件及材料一览表·······································16
参考文献···························································17
第1节综述
1.1按照城市设计规模,该泵站设计为中型送水泵站。
1.2泵站的设计水量为3.0万m3/d。
1.3消防用水量60L/s。
1.4在设计决定城市管网、二泵站、清水池、高位水池(水塔)的配合工作状况时,有:
1.4.1二泵站分两级工作。
熬头级,从4:00到24:00,每小时占全天用水量的4.5%。
第二级,从0:00到4:00,每小时占全天用水量的2.5%。
1.4.2最大用水时水泵站所需扬程为69m;
1.4.3最大用水和消防用水时水泵站所需扬程为75.4m;
1.5清水池至泵房壁的水平间隔为1.02m。
1.6泵房地面标高为-2.00m。
1.7清水池最低水位标高-5.00m。
第2节水泵机组的选择
2.1泵站设计参数的确定
一级供水(0时~4时):
设计流量:Q1=Qd*P1%=375L/s
设计扬程:H1=++∑h+hc=69.00m
二级供水(4时~24时):
设计流量:Q2=Qd*P2%=208.33 L/s
设计扬程:H2=+++hc+=52.75m
消防供水时:
设计流量:Q3=435 L/s
设计扬程:H3=+++hc+=72.30m
此中-地形高差(m);-自由水压(m);-总水头损失(m);hc=安全水头(m);-泵站内损失(初步估计为2m)。-泵站内损失(初步估计为2m)。
2.2选择水泵
参考《泵与泵站》(第5版)"SH型离心泵型谱图"和《给排水设计手册材料设备续册2》的资料,按照已知参数,公式和各单泵的型谱图,在坐标纸上绘制出随泵并联Q-H曲线与管道损失曲线,初步确定满足一级和二级供水的方案有:
方案一:
选用6台8SA-7B型泵(此中一台为备用)。
一级供水时,五台8SA-7B型泵供水。
二级供水时,三台8SA-7B型并联供水。
消防供水时,六台8SA-7B型并联供水。
方案二:
选用3台300S90A型泵,此中一台300S90A泵为备用。
一级供水时,两台300S90A型泵供水。
二级供水时,一台300S90A型供水。
消防供水时,三台300S90A型并联供水。
图2.2.1 S型单级双吸离心泵的外形尺寸
表2.2.1 S型单级双吸离心泵的外形尺寸
图2.2.2 S型单级双吸离心泵不带底座的安装尺寸
表2.2.2 S型单级双吸离心泵不带底座的安装尺寸
图2.2.3 S型泵外形及安装尺寸
表2.2.3
方案分析:
①泵并联工作时,其流量不能比单泵工作时成倍增加。这类现象,在多台泵并联时,就很明显。由此可见方案一概联泵的台数过多,其效果就不大了。
②从表1可以看出方案一能量哄骗好过方案二,能量浪费较少,是以可采用方案二。
③泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房内部布置等有影响,故而对泵站造价很有关系。方案一的泵数目过多,使泵房面积增加,提高土建工程投资,所以方案二较好。
④在二者轴功率差未几的前提下,虽然6台8SA-7B效率更高,扬程浪费小,但是因为方案一泵台数的增加使所需能量骤增,耗电量增大,相比之下方案二更加经济。
总结:
在以满足设计工况点要求的流量和扬程为主,同时考虑满足一级供水时二泵站的流量和扬程,并核算消防时二泵站需要提供的流量及扬程是否满足,综合土建造价、电耗及泵房大小等因素考虑后,初步选择方案二。
2.3确定电机
按照水泵样本提供的配套可选电机,
300S90A选定Y355L1-4电机,其参数为;
第3节水泵机组的基础设计
3.1查S型水泵的机能表,因为300S90A型泵的外观安装图,确定机组的基础。按照水泵型号查得配套马达型号为Y355L1-4,其最大尺寸查得为长:1570 mm,宽:630 mm,高:355 mm。
同时查样本得到
基础长度L=地角螺钉间距+(400~500)
=L2+L3+B+(400~500)=2078mm
基础宽度B=地角螺钉间距+300
=760mm
基础高度H=
=895mm
此中-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=2400 kg/m3)
终极确定水泵占地2.1m×0.8m×0.9m。
第4节泵房形式的选择
4.1泵站类型:
设计泵站为送水泵站。因为吸水水位变化规模小,通常不跨越3-4米,是以,泵站埋深较浅。按照清水池附近的地质环境(地面表层(约2米)为粘土,2米以下为页岩)和按照的水泵的允许吸上真空高度为(Hs=ha-hva-v2/2g-Hsv=3.88m),泵站应该有部门埋入地下,且按照泵轴距泵房地面的高差为855mm,所以泵房采用矩形半地下式,泵房地面标高为-2.00m。
清水池的埋深:
清水池的埋深6m,其上覆土厚度为0.5m,满足清水池的抗浮要求,避免池顶面直晒,并符合保温的要求。因为的清水池的最低水位的-5.0m且泵站与清水池呈同一直线,所以不需要设置吸水井,泵站直接从清水池中吸水。因清水池的最低水位高于泵站的地面的标高,所以泵站采用吸入式吸水,由真空泵直接引水。
地质环境:
二泵房为半地下式,按照地质环境:地面表层(约为2米)为粘土,2米以下为页岩。页岩承重能力强,但开挖难度较大,成本高。粘土承重能力较差,容易导致下陷,但开挖难度小,成本低。
采用柱墩式基础,墙壁用砖砌于地基梁上,按照泵站当时气候条件,泵房外墙为二四墙。
为防潮,墙身用防水砂浆与基础离隔。
泵房装有电动吊车,墙内需设壁柱。
在管道穿过墙壁时采用柔性穿墙套管可以减少噪音的传播。泵房内还需有水位指示器,当清水池中水位最高或最低时发出信号,采用与池水不接触式水位计,便于维修。
泵站内外应设置灭火装置和消火栓。
泵房内设置小通达机,并隔音。
第5节确定吸压水管管径和流速
5.1吸水管路采用钢管设计,压水管路亦用钢管(管道长度较小,同一材质易于施工)。为选到合适的阀门等配件,按照《快速设计手册》查出:
吸水管路的经济流速:1.2m/s v1.6 m/s(DN 250mm)
吸水管路的经济流速:2.0 m/s v2.5 m/s(DN 250mm)
300S90A水泵工作时,v=1.6m/s,吸水管和压水管管径的选择成果如下:
表5.1.1
管路水泵型号DN(mm)V(m/s)
吸水管路300S90A 4061.6
压水管路300S90A 3392.3
初步选定300S90水泵吸水管管径DN=500mm,压水管管径DN=400mm。
则管径和流速的选择成果如下:
表5.1.2
管路水泵型号DN(mm)V(m/s)
吸水管路300S90A 5001.1
压水管路300S90A 4001.7
每台水泵都单独设有吸水管,并设有手动常开检修阀门:明杆楔式闸阀,型号为Z41T-10,DN=500mm,L=540mm,H1=2481mm,H2=1931,W=681kg。
压水管设有微阻缓闭消声蝶式止回阀和闸阀,止回阀型号HH49X-10,DN=400mm,L=310mm,H=462mm。闸阀的型号Z41T-10,DN=400mm,L=480mm,H=1875,W=519kg。
并设有联络管(DN=600mm),由两条输水干管(DN=600mm)送往城市管网。
查给排水标准图集,选取合适配件,整个吸压水管路沿水流方向通过的器件可确定为:
吸水喇叭口、500mm钢管、500mm 90°弯管、500mm钢管、HH49X-10型止回阀、500-300偏心渐缩管、水泵进口法兰、水泵、水泵出口法兰、300-400同心渐扩管、Z41T-10型明杆楔式闸阀(400mm)、DN400mm钢管、400mm*600mm*600mm三通管、400-600mm同心渐扩管、DN600mm同径三通、DN600mm钢管、MT900F系列(200~1000)流量计、DN600的Z41T-10型明杆楔式闸阀。
水泵机组采用横向排列布置。因为采用300S90A型离心泵,水泵为侧向进出水,所以采用横向排列布置,虽然增加了泵房的长度,但宽度可减少,进出水管顺直,水利条件好,节约电耗。泵房内管路采用直进直出布置,直接敷设在室内地板上。吸水管路从吸水池直接吸水后受横向排列布置水泵加压,经压水管路和联络管路后,由两条输水干管输出送入城市管网。
第6节水泵机组的布置及管路的布置
6.1水泵机组采用横向排列布置。因为采用300S90A型离心泵,水泵为侧向进出水,所以采用横向排列布置,虽然增加了泵房的长度,但宽度可减少,进出水管顺直,水利条件好,节约电耗。泵房内管路采用直进直出布置,直接敷设在室内地板上。吸水管路从吸水池直接吸水后受横向排列布置水泵加压,经压水管路和联络管路后,由两条输水干管输出送入城市管网。
第7节泵站规模内吸压水管路水头损失(取一条最倒霉的线路)
7.1吸水水管路水头损失计较:∑hs=∑hfs+∑hjs
ξ1:喇叭口ξ1=0.56
ξ2:DN500钢制90°弯头ξ2=0.96
ξ3:DN500 Z41T-10型明杆楔式闸阀ξ3=0.06
ξ4:DN500*300偏心渐缩管ξ4=0.20
ξ5:橡胶街头ξ5=0.21
所以吸水管路的总水头损失:
∑hs=∑hfs+∑hjs=0.29+0.029=0.32m 7.2压水管路中水头损失计较(包孕从吸水管头部起头至站外水表井的所有沿程和局部损失):
ξ6:DN400缓闭止回阀ξ6=2.50
ξ7:DN400闸阀ξ7=0.07
ξ8:DN600闸阀ξ8=0.06
ξ9:DN400*600*600ξ9=1.50
ξ10:DN600*600*600ξ10=1.50
ξ11:DN300*400渐扩管ξ11=0.21
ξ12:DN400*600渐扩管ξ12=0.26
所以压水管路的总水头损失
∑hd=∑hfd+∑hjd=0.068+1.08=1.148m 7.3总水头损失=吸水管路水头损失(在实际工程中为了安全取1m)+压水管路水头损失
Σh=Σh1+h2=1+1.148=2.148m
因为总水头损失与要求值2m相差不大,所以所选的水泵及管道布置环境是符合要求的。
第8节泵的校核:
8.1水泵可用管路特性曲线进行校核选泵。先求出管路特性曲线方程中的参数,因为HST=10+28+2=38m,所以
S=(∑h+∑h管网)/Q2,是以H=HST+SQ2=38+7.94×10-4Q2
为了方便日后水泵的管理和维修,选择三台同样型号的水泵,互为备用,熬头级工作时两台水泵并联工作,第二级工作时一台水泵单独工作。列表如下:
表8.1.1管路特性曲线关系表
QL/s 050100150200220250 Hm 3839.9845.9455.8669.7676.4387.62
按照上述特性曲线表及水泵特性曲线,得出极限工况点:见附图8.1.1
泵站总流量=219L/s,扬程=76m。均满足二级供水要求。
消防时,泵站的供水量Q火=Qd+Qx=375+30×2=435L/s
消防时,泵站的扬程
此中-地形高差(m);-自由水压(低压消防制取10m);-总水头损失(m);-泵站内损失(m)。
按照Q火和H火,在图8.1.2中
绘制泵站在消防时需使得水泵工况点,见图中得X点,X点在两台水泵并联特性曲线得下方,所以,两台水泵并联工作就能满足消防时的水量和水压要求,说明所选水泵机组能够适应消防的要求。
第9节计较水泵的安装高度
9.1设计手册熬头册》得知300S90A型水泵的Hs=ha-hva-v2/2g-Hsv=5.44m,因为海拔与温度同标准环境相同,故
所以Hss=Hs'-v2/2g-v∑Hs=5.02-1-0.14=3.88m,
则泵的最大安装高度为3.88m,本设计取安装高度为3.50米。
第10节定起重设备的型号,确定泵房的建筑高度
10.1排水工程设计手册》11册,P648提升高度:泵房地坪与吊钩垂直间隔,一般3~16m。跨度:运行轨道中心线间距。泵房高度:泵房进口处室内地沟(或平台)到梁底的间隔。
10.1.1据离心泵300S90A及马达的总重量为1132kg和泵房跨度为7.11m,
查给水排水设计手册十一册670页,
选择电动吊车。
吊车型号为LDT2--S,电葫芦型号为AS205-16。
由泵房跨度为7.11m,查表可得起重高度为6m。
10.1.2泵房高度的确定
查给水排水设计手册第3册
因为采用半地面式泵房形式,所以选用公式:
H=h+c+d+e+f+g h=490mm c-起重葫芦在钢丝绳绕紧状况下的长度
c=970m d-起重钢丝的垂直长度(对水泵为0.85x米,马达为1.2x米,x为部件宽度)
d=max(0.85x1173,1.2×630)=1.2×630=756mm,取1m e-最大一台水泵、电机的高度
e=1305mm f-起吊物底部和最高一台机组的顶部的间隔(一般不小于0.5m)
f=1435mm g-最高一台水泵或电机的顶到地面的高度
g=1406mm
计较的H=h+c+d+e+f+g=6600mm
充分考虑泵房终极,取泵房高度H=6.6m。
第11节附属设备设计
11.1引水设备
启动引水设备,选用水环式真空泵,真空泵的最大排气量
=1.08×(0.302+1.725)×10.33/0.07/(10.33-3.36)
=46.35m3/h=0.77m3/min
此中-真空泵的最大排气量(m3/s);-漏气系数(1.05~1.10);-最大一台水泵泵壳内空气容积(m3);-吸水管中空气容积;-一个大气压的水柱高度,取10.33;-水泵引水时间(min),一般取5min;-离心泵的安装高度(m);真空泵的最大真空度HVmax=1220mm
按照和选取SK-3型水环式真空泵2台,一备一用,真空管路直径按照水泵大小,采用直径为d=30~55mm,两台真空泵可共用一个气水分散器。采用L型布置在泵房靠墙边处。
11.2排水设备
仅需设集水坑一个,哄骗排水沟和设计地面坡度排除室内的漏损水量。
第12节泵站平面布置
12.1机器间长2mm,宽7800mm,面积170820000 mm2
单扇通风高窗面积
2400*3600=8640000 mm2数量为8 1200*3600=4320000 mm2数量为2
高窗总个数为10个。
为使管道中心避开柱子,故相邻柱子间的间隔别离为:3600mm、3300mm、3900mm、3300mm、3300mm、3300mm、3300mm。同时也满足管道与柱子中心线间隔至少600mm的要求。
跨度(宽度):7110mm
平台:2.4m
楼梯:900mm*200mm*190mm
检修间大门:卷帘门,3000mm*2400mm
值班室门:1500mm*2400mm(大门);900mm*2400mm(通入机组的小门);1500mm*2400mm(通向配电室的小门)
大门过梁:500mm*600mm
砖墙240mm
钢筋混凝土柱500mm*500mm
椽子700mm*600mm,屋面板(含防水层)300mm,室内地面(混凝地盘面:300mm厚)
坡间排水沟200mm
泵房地面坡度i=0.004
喇叭管DN500*750;法兰盘DN600,DN500及DN400
附件一
主要设备一览表
编号名称规格型号单元数量备注
a离心泵Q=756m3/h,H=78m300S-90A台3详见给排水设计手册11册67页
b马达N=280KW 380VY355L1-4台3与
300s90A配套
c真空泵极限真空值1.5m3/minSk1.5台2详见给排水设计手册11册173页
d马达N=3KWY100L2-4台2与真空泵配套
e配电柜个3 f吊车跨度=7.11m提高6mLDT2-S台1详见给排水设计手册11册671页
g电动葫芦提高2.74mCD13-6D台1吊车自带
附件二
主要管件及材料一览表
编号名称规格单元数量材料备注
1喇叭口支架D=500 H=600个3钢详见90s319-24页
2钢制喇叭口DN500*700个3钢详见s311(32-27)页
3钢制弯头(90°)DN500个3钢详见s311(32-4)页
4偏心大小头DN400*300个3钢详见s311(32-25)页
5同心大小头DN300*500个3钢详见s311(32-22)页
6同心大小头DN400*600个3钢详见s311(32-22)页
7等径三通DN600个3钢详见s311(32-18)页
8钢管(双盘、戴翼环)DN400 L=500根9钢长度视现场环境调整
9钢管(双盘、戴翼环DN500 L=1200根3钢长度视现场环境调整
10
钢管(双盘)DN500 L=583根3钢长度视现场环境调整
11钢管(双盘)DN400 L=500根6钢长度视现场环境调整
12钢管(双盘)DN400 L=2770根2钢长度视现场环境调整
13钢管(双盘)DN400 L=3105根1钢长度视现场环境调整
14钢管(双盘)DN500 L=3300根3钢长度视现场环境调整
15钢管(双盘)DN500 L=4600根3钢长度视现场环境调整
16钢管(双盘)DN600 L=1650根4钢长度视现场环境调整
17钢管(双盘)DN600 L=500根4钢长度视现场环境调整
18
闸阀DN400 Z41T-10明杆楔式个3铸铁双向止水
19
闸阀DN500 Z41T-10明杆楔式个3铸铁双向止水
20闸阀DN600 Z41T-10明杆楔式个6铸铁
21流量计DN600 MT900F个2给排水设计手册12册859页
22主梁高=700mm
跨度=24m根1钢筋混凝土
23次梁高=400mm
跨度=7.11m根8钢筋混凝土
参考文献
⑴《水泵及水泵站》(第四版)(1998年)中国建筑工业出版社姜乃昌主编
(2)《给水排水设计手册(1、3、十一、12)》(第二版)(2004年)中国建筑工业出版社
⑶《给水排水设计手册·材料设备》续册第1、2册(2004年)中国建筑工业出版社
(4)《给水排水工程快速设计手册(15)》(熬头版)(1996年)中国建筑工业出版社
(5)《钢制管件02S403》、《防水套管02S404》、《室外给水管道附属构筑物05S502》或《全国通用给水排水标准图集》(S1、S3,2002年)中国建筑标准设计研究所
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