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兰州交通大学二级泵站课程设计学院:环境与市政工程指导教师:曾立云班级:给排水1202班姓名:李鹏亮学号:201201022兰州交通大学课程设计1给排水二级泵站设计一.设计资料1.基本情况。LT县地处西北地区甘肃省境内,城区建筑多为三层,最高五层。随着经济发展近年来城区规模逐渐扩大,人口不断增加,原有供水设施已不能满足发展需求。因此,拟扩建LT县给水工程。该工程主要包括新建净水处理厂一座,并配套相应的取水泵站、送水泵站及部分输水管网。LT县水资源丰富,有T河地表水及地下水可利用。附LT县总平面图一张。2.地质及水文资料。在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。由地质柱状图可看出,0~2米深为砂粘土,以下是页岩。T河LT县城段最高水位(1%频率)1468.88米,最低水位(97%频率)1460.98米,正常水位1463.98米。(系黄海高程)。3.气象资料。年平均气温12.6℃,最高气温32.5℃,最低气温-18.6℃,最大冻土深度1.44米。主导风向,夏季为东南风,冬季为东北风。4.用水量资料。新建水厂最大日供水量近期为7万吨/日,远期为10万吨/日。最大日供水量变化情况详见附表。5.净水厂设计资料。净水厂布置情况见附图。新建净水厂所处位置地形平坦,其室外地面标高为1503.03米,地下水位深度为5米左右,净水厂内沉淀池进水口设计水位1506.23米,清水池最高水位1501.51米,清水池最低水位1499.51米.。清水池容积须本次设计确定。二级泵站设在净水厂厂区,清水池至二级泵站吸水井自流管长度为90米。6.输水管网设计资料。由于城区距水源较远,管网布置成网前水塔形式,二级泵站至水塔输水管道长度为2500米。其他情况详见总平面图。根据管网计算结果确定出水塔最高水位为1519.67米,水塔最低水位为1517.17米。水塔容积尚须本次设计确定,水塔调节容积建议设计在最高日用水量的5﹪~8﹪。7.其他资料地震等级:八级;地基承载力2.5Kg/cm2;可保证二级负荷供电。兰州交通大学课程设计2二.设计流量及扬程的确定:1.泵站流量设计:最高日用水量近期为每天7万吨,远期为每天10万吨。自身用水系数取1.02,其中,确定泵站以及供水为最高日用水量的2.5%,二级供水为最高日的5%.(1)Qd=70000m³/d=19444.44L/s(2)近期:一级供水量:19444.44*1.02*2.5%=495.83L/s二级供水量:Q=19444.44*1.02*5%=991.6667L/s2.水塔调节相关参数由于二级泵站是两级供水,而且用户用水量时刻在变化,因此水塔必须有一定的存水量。其相关调节量如下表:时段(钟点)用水量(%)供水量(%)调节量(%)水塔存水量(%)0--12.32.50.20.21--22.32.50.20.42--32.22.50.30.73--42.22.50.314--52.32.50.21.25--63.551.52.76--74.650.43.17--85.25-0.22.98--95.35-0.32.69--105.25-0.22.410--114.950.12.511--124.850.22.712--134.750.3313--144.650.43.414--154.850.23.615--165.25-0.23.416--175.65-0.62.817--185.55-0.52.318--195.45-0.41.919--204.850.22.120--214.350.72.821--223.82.5-1.31.522-233.52.5-10.523--243.02.5-0.50所以水塔的最大存水量为991.6667*3.6%=128.52m³/d3.泵站扬程设计:Hst=18.16m其中泵站扬程H=(HST十Hsev)十∑h(管道)十∑h(泵站)十H(安全)HST——静扬程Hsev——管网中控制点(即水压的不利点)所需的自由水头兰州交通大学课程设计3∑h管道——输配水管网中的水头损失(初步估算为8m)∑h泵站——泵站内的局部和沿程损失之和(假设为2米估算)H安全——安全水头,取2米由于初步选泵时,泵站尚未设计好,吸水、压水管路也未进行布置,水流通过管路中的水头损失是未知的,所以这时水泵的全扬程不能确切知道,只能先假定泵站的管道中的水头损失为某一个数值,一般在初步选泵时,现假定此数为8m左右。H=(HST十Hsev)十∑h(管道)十∑h(泵站)十H(安全)H=18.16+16+8+2+2=46.16m一级供水杨程:H=18.16+16+5+2+2=42.16m三、选泵方案的确定1.选水泵及电动机包括选择水泵的型号,工作泵和备用泵的台数。2.选泵参考特性曲线(ab线)的求算1.一般管网都是按近期设计,因此(1)a点:zQa=Q2=991.6667L/sHa=H=46.16(2)b点:Qb=495.83L/sHb=(HST十Hsev)十∑h十H(安全)其中∑h——当Q=495.83L/s时,管道及泵站内的全部水头损失减小,根据水头损失计算公式得出输水管水头损失为5m,于是Hb=18.16+16+5+2+2=43.16m2.进行方案比较(列表比较)选定方案经与型谱图对照,选用20SH-9,由于管网中所需要的流量较小,因此选用泵的台数也较少。其具体方案如下:方案编号及选用水泵用水量变化范围(L/s)运行水泵型号及台数水泵扬程(m)所需杨程(m)第一方案选用七台12Sh-9900-1560六台12Sh-955-8546.16兰州交通大学课程设计4第二方案选用三台20Sh-9860-1200两台24Sh-996044-6446.16(1)由上表可知,如果选用七台12Sh-9,流量扬程过高,导致能量浪费,而第二方案既满足扬程流量的需求,又不至于能量浪费。(2)从基建造价方面:两个方案中第一方案为七用一备,而第二方案为两用一备,第一方案对泵房的面积要求高,而第二方案对泵房的面积要求较低。(3)从综合方面考虑,最后选用第二方案即两台SH-9,一台SH-9备用。3.查出所选水泵及电动机的各项参数详细见下表此方案能使各个工况点都落在水泵机组特性曲线的高效段内,且型号大小兼顾,调配灵活。在平均用水量的上下用水量时机组应用变频调速,可以节约能源。总之:该设计包括三台20Sh—9型水泵,两用一备(备用泵用于消防时)。4、水泵参数及电机的选定及其参数水泵参数水泵性能表340~43377~834244720sh-9型清水泵430~68066~80970N(kw)∩(%)Hs(m)泵重(kg)水泵型号Q(L/s)H(m)n(r/min)配电机性能表电机型号N(kw)n(r/min)电压(V)重量(kg)JRQ-1410-638098.560003600兰州交通大学课程设计55、水泵机组的基础设计:机组基础尺寸的确定:基础尺寸:基础长:L=L4+L6+L8+(0.4~0.5)宽B=b+(0.4~0.5)高H=(2.5~4.0)w/rLB20sh-9型水泵基础:L=780+1149+970+481=3380mm=3.38mB=940+490=1430mm=1.43mH=3.0×(2747+3600)/(2400×3.38×1.43)=1.641m20sh-9型水泵轴高H1=900mm电动机轴高H=560mm则高差:H1-H1=900-560=340mm电机基础高Hd=1.641+0.34=1.981mJRQ系列中型三相绕线异步电动机外形兰州交通大学课程设计6因为水泵与电动机总重量=6347kg,基础的面积=3.38*1.43=48334c㎡,则地基承载力=2.5*48334=120835kg远大于6347kg,所以基础重量校核成功。4.校核消防流量当二级泵站以二级供水时,此时的流量为991.6667L/s,消防时按两处着火,消防流量为60L/s,总的流量为991.6667+60=1051.6667L/s,此时启动备用泵,流量能够满足,由20sh-9的流量扬程曲线可知,此时泵站的扬程大于46.16m,能够满足所需水压,因此,消防校核成功。6.校核事故流量:当有一条输水管坏掉时,此时必须保证供水量为991.6667*70%=694.1667L/s,当启用备用泵时,假定每个泵提供水压为46.16m,由20Sh-9的流量扬程曲线可知,每个泵的供水流量为580L/s,此时泵所供的总流量为1710L/s,超过所需水量。因此,事故校核成功。7.工况参数校核:已知Hst=18.16m,由曼宁公式可以算出阻力系数S=66.277,则H=18.16+66.277Q².下图为管路特性曲线与水泵特性曲线,其中水泵特性曲线1与管路特性曲线的交点是一级供水的工况点,由图可知,此时是一台20sh-9正在运行,此时的扬程是58m,大于所需扬程42.16m,而流量是750L/s,大于所需流量496L/s,因此一级供水工况点校核成功。当而管道特性曲线与水泵特性曲线2的交点是二级供水的工况点。由图可知,此时是两台20sh-9正在运行,此时的扬程是78m,大于所需扬程46.16,而流量是1100L/s,大于流量992L/s,因此二级供水工况点校核成功。兰州交通大学课程设计7四.水力计算1.水泵吸水管和压水管的计算:一台20sh-9型水泵工作时,其最大流量Q=495.83335L/S,为吸水管和压水管所通过的最大流量,初步选定吸水管经济流速1.8,压水管经济流速2.0。根据公式vQDNπ/4计算得:当吸水管流速1.8时,管径D1=592mm;选用650mm管径当压水管流速2.0时,管径D2=562mm;选用600mm管径当吸水管管径650mm时流速=1.49m/s当压水管管径600mm时流速=1.75m/s每台水泵都单独设有吸水管,并设有手动常开检修阀门.压水管设有电动操作阀,手动常开检修阀门,并设有联络管,由两条输水干管送往城市管网。为预防停泵水锤,每台水泵配有液压缓闭蝶形止回阀。泵房内管路采用直进直出布置,直接敷设在室内地板上。2.吸水管压水管水头损失计算(1)由于Q=0.9917m³/s,输水管为两条,每条分配流量0.49585m³/s,且压水管长为2500米,根据经济流速算出管径,确定实际管径并根据实际管径600mm,算出实际流速为1.75m/s,查水力计算表得到i=0.0071,所以压水管水头损失=2500*0.0071=17.75m。(2)Q=0.9917m³/s,因为有两台水泵,因此每台水泵吸水管中的流量为0.49585m³/s,且吸水管长为20米,由水力计算表可知i=0.0071,因此其吸水管的水头损失=0.0071*20=0.142m。五.泵站形式以及吸水井设计:1.泵房形式选择根据清水池最低水位标高H=1499.51m和水泵Hs=4m的条件,确定泵房为矩形半地下式2.水泵安装高度和泵房高度的计算Hs1=Hs-(10.33-ha)-(hva-0.24)Hs=ha-hva+v²/2g-Hsv=8.60-0.43+1.49²/2g-4=4.28mHs1=Hs-(10.33-ha)-(hva-0.24)=4.28-(10.33-8.6)-(0.43-0.24)=2.36m兰州交通大学课程设计8由于泵的安装高度是正值,因此应该采用抽吸式安装水泵,此时将泵的安装高度定为2.36m.3.因为清水池最低水位1499.51m,自流管水头损失=0.0071*90=0.639m,因此吸水井设计水位绝对高度=1499.51-0.639=1498.88m,因为是按相对高度进行标高的,因此,以地面标高为零基准面,且地面标高,清水池最低水位最高水位已知,算出吸水井最高水位为清水池最低水位1499.51-自流管水头损失0.639-地面标高1503.03m,最高水位为清水池最高水位1501.51-自流管水头损失0.639-地面标高1503.03.4.吸水井的设置吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。吸水管进口在最低水位下的淹没深度h=20cm吸水井最低
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